촉매 가수 분해법에서의 공간 속도와 PFC 가스 ppm의 상관관계를 통한 초기 작동 조건 예측

백종민(Jongmin Baek),최민기(Mingi Choi),우덕윤(Deok Yoon Woo),김동욱(Donguk Kim),이원영(Wonyoung Lee) 대한기계학회 2020 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2020 No.12

축류펌프의 IGV 가변제어를 통한 압력맥동 및 특성에 관한 실험적 연구

백종민(Jongmin Baek),유일수(Ilsu Yoo),김수원(Suwon Kim),임영철(Youngchul Lim),김병재(ByoungJae Kim),최원철(Wonchul Choi) 한국유체기계학회 2023 유체기계 연구개발 발표회 논문집 Vol.2023 No.12

전류 효율 향상을 위한 멤브레인 일체형 전극 소재 개발

백종민(Jongmin Baek),서민혜(Minhye Seo),김수현(Su Hyun Kim),김진우(Jinwoo Kim),우지훈(Ji-Hoon Woo) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.1

Manufacturing industry accounts for 28.4% of domestic greenhouse gas emissions, a higher proportion than major countries. Therefore, it is necessary to reduce greenhouse gas emissions for manufacturing industries in order to realize carbon neutrality across the country. Standards of greenhouse gas reduction for each manufacturing industry require appropriate carbon neutralization technology depending on energy consumption characteristics by industry sector. Representatively, the wet plating process requires high power consumption, and most of the applied current is not directly used for plating reactions, but is used for side reactions such as water electrolysis and secondary compound formation. Low current efficiency due to these factors ultimately leads to high carbon emissions and causes problems with higher greenhouse gas emissions. To solve these problems, a membrane-electrode integrated module can be utilized to suppress the production of side reactants, improve plating efficiency and reduce carbon emissions. In this study, an experiment was conducted on a membrane-integrated electrode material to improve the current efficiency of the plating process. In detail, electrode performance evaluation was conducted to select the optimal composition according to various metal combinations and crystal forms.

30 Nm³/h급 열화학적 CO₂ 메탄화 플랜트 부하유량에 따른 메탄 생산성 평가

백종민(Jongmin Baek),유영돈(Young Don Yoo),서민혜(Minhye Seo),김진우(Tmwoo Kim),김수현(Su Hyun Kim) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2

탄소중립 (Net-Zero) 실현을 목표로 CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage), 재생에너지를 통한 재생전력 공급, 수소연료전지, P2G(Power to Gas) 등의 연구가 전 세계적으로 진행되고 있다. 탄소중립 구현을 위해서는 재생전력의 공급이 필수적이지만, 재생전력은 출력 변동성이 불안정하여 전체 발전에서 재생전력이 차지하는 비중이 불확실해지는 단점이 있다. 이 와 같은 문제점을 해결하기 위해 ESS(Energy Storage Systems) 에 비해 장기간 동안 대용량의 에너지를 저장할 수 있는 P2G 기술이 최근 각광받고 있다. P2G 기술 중 CO₂ 매탄화 기술은 CO₂와 수소의 반용을 통해 메탄올 생성하여 에너지를 저장할 수 있는 기술이다. CO₂ 메탄화 기술은 주로 미생물을 통한 생물학적 메탄화 기술과 촉매를 이용하는 열화학적 메탄화 기술이 있다 기술 발전도 및 경제성의 측면에서, 촉매를 이용한 열화학적 대탄화 기술이 현재 상용화에 가까운 기술로 알려져 있다. 열화학적 CO₂ 메탄화 기술에서는 반용기 온도, 압력, H₂/CO₂ 비율, 부하유량 동이 주요 운전조건이 된다. 본 연구에서는 30 Nm³/h급 규모의 열화학적 CO₂ 메탄화 폴랜트 운전 시, 주요 운전인자인 부하유량에 따른 최종 생성 매탄 농도의 변화를 분석하고, 매탄 선택도와 생산성을 평가하였다.

도금공정 에너지효율 향상을 위한 멤브레인-전극 개발

백종민(Jongmin Baek),김수현(Su Hyun Kim),김진우(Jinwoo Kim),서민혜(Minhye Seo) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2

국내 제조업의 온실가스 배출 비중은 약 28.4% 로, 주요국들에 비해 높은 비중을 차지하고 있다. 이에 제조업 대상의 온실가스 배출량을 감축시 켜야 전국가적 탄소중립 실현이 가능할 것이라 판단되며 제조업의 온실가스 감축은 업종별 에너지 소비 특성(연료소비, 화학원료 소비 동)이 다르므로, 각 조건에 맞는 탈탄소 및 탄소중립 실현기술이 필요하다. 특히 국내 산업은 중소기업 대상의 제조업 기반 산업이 중심이 되고 있으므로, 중소기업 대상 맞춤형 에너지 효율 중대 기술 및 온실가스 배출 감축 기술이 필요한 시점이다. 습식 도금공정을 통한 표면처리업은 제품의 생산 과정에서에서 전력 소비가 매우 높은 업종이며, 표면처리공정에 인가되는 전류 소모량의 상당부분은 도금에 사용 되지 않고 물분해 및 부가 화합물 생성 등의 부반응에 사용된다, 이렇게 공정에서 발생하는 부반용으로 인 한 전류효율 저 하는 공정 효율을 낮추고, 에너지 소비량을 대폭 중대 시켜, 결국 탄소 배출량을 증가시킨다는 문제점이 있다. 이 와 같은 문제점을 해결하기 위해 멤브레인과 전극의 활용으로 부반응물의 생성을 억 제하여 기 술 향상을 도모할 수 있으며 추가적으로 부반응물 생성 억제를 통해 도금공정 에너지효율 중대 및 탄소배출량 감축으로 인한 탄소중립 실현에 기여할 수 있다. 본 연구에서는 proton(H+)을 선택적으로 투과시켜 부반응을 억제할 수 있는 고분자 멤브레인과 효율적인 금속 산화물 전극 조합을 분석하였으며 향후 국내 습식 도금공정에 적용된 사례가 없는 멤브레인 -전극 일체형 모듈 개발을 통해 도금공정 에너지 효율을 향상시키고자 한다.

전류효율 향상을 위한 습식 도금공정용 양극 제조 및 특성 분석

백종민(Jongmin Baek),서민혜(Minhye Seo),김수현(Su Hyun Kim),김진우(Jinwoo Kim),우지훈(Ji-Hoon Woo) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2

전 세계적으로 2050년 탄소 중립 (Net-Zero) 사회 실현을 목표로 다양한 정책과 연구가 진행되고 있다. 이러한 기조에 맞추어 대한민국은 2030년 국가 온실가스 감축목표를 2018년 대비 40%로 설정하였으며 다양한 부문에서 온실가스 감축을 위한 노력이 진행중이다 국내 온실가스 배출량 중 제조업 이 차지하는 비중은 28.4%로, 중국(29.3%과 더불어 일본(20.3%), EUC16.4%), 미국(11.0%), 영국(9.4%) 둥의 주요국에 비해 높은 비중을 차지한다. 이에, 제조업 대상의 온실가스 배출량 감축이 필요한 실정이며 제조업별 온실가스 감축 기준은 업종별 에너지 소비 특성에 따라, 적합한 탄소중립 실현 기술이 필요하다. 특히, 국내 제조업은 중소기업 기반의 산업을 중심으로 구성되어 있어 중소기업 맞춤형 온실가스 배출 감축 기술이 필요하다. 이 중, 습식 도금공정을 통한 표면처리업은 전력 소비가 매우 높은 업종이며 인가되는 전류의 상당부분은 도금 반옹에 직접적으로 사용되지 않고 물분해 및 2차 화합물 생성 등의 부반용에 사용된다. 이러한 요인들로 인한 전류효율 저하는 도금 공정 효율을 낮추고 전력 소모량을 중가시킨다. 이는 결국, 탄소 배출량 중가로 이어져 온실가스 배출량 중대의 문제점을 야기한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 과제에서는 멤브레인-전극 일체형 모듈을 활용하여 부반용물 생성을 억제하고 도금 공정 효율의 향상을 통해 탄소배출량을 감축하는 것을 목표로 하고 있다. 본 연구에서는 멤브레인-전극 일체형 모듈에 적용되는 금속산화물 양극의 제조 조건에 따른 표면 및 구조 분석을 통해 양극 제조 조건을 최적화하고자 하였다.

촉매를 이용한 PFC 가스의 가수분해시스템 운전조건 설계

백종민(Jongmin Baek),최민기(Mingi Choi),박문수(Moon Soo Bak),이원영(Wonyoung Lee) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集B Vol.45 No.4

본 연구에서는 과불화 화합물(PFC)의 촉매를 이용한 가수분해시스템의 주요 운전조건인 가스 농도와 공간속도 간의 상관관계를 규명하고, 이를 이용하여 초기 운전조건을 결정할 수 있는 예측 산식을 도출하였다. 작동 온도(700~800°C), 공간속도(500~8,000 h<SUP>-1</SUP>) 그리고 가스 농도(500~30,000 ppm)를 조절한 실험을 통하여 촉매를 이용한 PFC의 가수분해에서 일정한 분해율을 보이는 가스 농도와 공간속도가 반비례 관계에 있음을 확인하였다. 이러한 결과를 통하여, 요구되는 분해율을 가지기 위한 시스템의 운전조건을 결정하는 효율적인 방법을 제시하였고, 동시에 촉매의 분해 특성을 정량적으로 비교할 수 있는 객관적인 지표로 활용될 수 있음을 보였다. In this study, we verified the correlation between the gas concentrations and the space velocity, which are the main operating conditions in the hydrolysis of perfluorinated compound (PFC) gases using catalysts. Experiments with the operating temperature (700~800°C), the space velocity (500~8,000 h<SUP>-1</SUP>) and the gas concentration (500~30,000 ppm) were conducted, confirming the inverse relationship between the gas concentration and the space velocity for the same decomposition rates of PFC gases. The effective design of the operation conditions can be possible with these results to achieve the desired PFC decomposition rates, and furthermore, these results can be used to evaluate the performance of catalysts in a quantitative way.

국.내외 사범대학의 교육목표와 교육과정 편성 비교 연구 : 화학교육과를 중심으로

백종민(Baek jongmin) 학습자중심교과교육학회 2021 학습자중심교과교육연구 Vol.21 No.6

본 연구는 중등교사양성을 목적으로 하는 국내⋅외 사범대학 화학교육과의 교육목표와 학과의 교육과정의 편성을 비교⋅분석함으로써 화학교육과의 정체성을 갖출 수 있는 교육목표와 교육과정 편성에 대한 시사점 도출을 목적으로 한다. 이를 위해 교육과정을 전공한 교사 3인이 선행연구 분석과 각 대학 웹사이트에서 구한 교육목표와 교육과정 자료를 분석하였다. 분석한 결과, 첫째, 국내 사범대학은 대학수준, 학과수준의 교육목표가 체계적이고 일관성 있게 진술되어 있는 반면, 국외 사범대학은 학교 현장에서 요구되는 학습방향이 더 자세하고 구체적으로 제시되었음을 알 수 있었다. 둘째, 각 대학의 화학교육과 교육과정 편제를 분석한 결과 국내대학은 교과내용학이 교직과정에 비해 여전이 높은 비중을 차지하고 있으며, 특정 대학은 전공교과의 지나친 세분화와 다수의 심화과목으로 구성되어 있음을 확인할 수 있었다. 셋째, 국외 사범대가 교직과정의 비중이 국내보다 더 높아서 교직과정을 더욱 중요하게 다루어지고 있고, 교육실습 시간도 높게 나타나 국외 사범대가 학교 현장과의 연계성을 더욱 중요하게 여기고 있다는 점을 발견할 수 있었다. 이에 교사 양성대학으로서 화학교육과의 정체성을 갖출 수 있는 화학교육의 방향성을 제고하고 있다. This study compares and analyzes the educational goals of the department of chemistry education at domestic and foreign teachers’ colleges for the purpose of cultivating secondary school teachers and the organization of the curriculum of the department. By doing this, the purpose of this study is to derive implications for establishing the identity of the Department of Chemistry Education regarding educational goals and curriculum organization. To this end, three teachers who majored in curriculum analyzed previous research and analyzed the educational goals and curriculum data obtained from the website. As a result of analysis, First, it was found that the educational goals at the university level and the department level were systematically and consistently stated in the domestic teachers colleges, while the foreign teachers colleges showed more detailed and specific directions for learning required in the school field. Second, as a result of analyzing the chemistry education and curriculum organization of each university, domestic universities still occupy a higher proportion of subject matters compared to teaching courses. In particular, it was confirmed that certain universities consisted of excessive subdivision of major subjects and a number of advanced subjects. Third, foreign teachers colleges have a higher proportion of teaching courses than domestic ones, so teaching courses are treated more importantly. The educational practice time was also high, indicating that overseas teachers colleges are placing more importance on the connection with the school. Accordingly, as a teacher training college, it is improving the direction of chemistry education that can secure the identity of the department of chemistry education.

국내외 수전해 기술 및 대규모 실증 프로젝트 진행 현황

백종민(JONGMIN BAEK),김수현(SU HYUN KIM) 한국수소및신에너지학회 2024 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.35 No.1

Global efforts continue with the goal of transition to a “carbon neutral (net zero)” society with zero carbon emissions by 2050. For this purpose, the technology of water electrolysis is being developed, which can store electricity generated from renewable energies in large quantities and over a long period of time as hydrogen. Recently, various research and large-scale projects on ‘green hydrogen’, which has no carbon emissions, are being conducted. In this paper, a comparison of water electrolysis technologies was carried out and, based on data provided by the International Energy Agency (IEA), large-scale water electrolysis demonstration projects were analyzed by classifying them by technology, power supply, country and end user. It is expected that through the analysis of large-scale water electrolysis demonstration projects, research directions and road maps can be provided for the development/implementation of commercial projects in the future.

고체 산화물 연료전지의 계면 특성 향상을 위한 공기극 기능층 개발

김서주(Seo Ju Kim),백종민(Jongmin Baek),최민기(Mingi Choi),이태경(Taekyeong Lee),이원영(Wonyoung Lee) 대한기계학회 2020 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2020 No.12