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자트로파 오일로부터 바이오 디젤 제조를 위한 CaO 촉매 연구
우재규,전종기,이사임,박현지,( Rajendra Joshi ) 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-
온실가스 배출량에 의해 지구 온난화에 대한 문제가 시대가 지날수록 화제가 되고 있다. 이에 따라 석유 자원보다 상대적으로 온실가스 배출량이 적은 바이오 디젤이 주목을 받고 있다. 바이오 디젤은 동물 및 식물에서 추출된 오일과 메탄올로부터 제조되는데 이 때 염기성 촉매가 필요하다. 하지만 잘 알려진 염기성 촉매는 주로 KOH, NaOH로 균일계 촉매가 주로 사용된다. 균일계 촉매를 사용하게 되면 반응 시간을 빠르지만 생산물과 촉매의 분리가 어렵다는 단점이 있다. 이에 따라 본 연구에서는 CaO powder를 이용하여 불균일계 반응에 대한 최적화 연구를 진행하였다. 촉매의 특성분석은 XRD, CO<sub>2</sub>-TPD, BET를 이용했다. 반응 실험은 배치 반응을 이용했으며 메탄올과 오일의 몰 비율 및 촉매의 사용량을 다르게 하여 진행하였다. 생산된 바이오 디젤은 GC 분석을 통하여 전환율을 확인하였다.
1P-476 Pt/Hexaaluminate 촉매를 이용한 ammonium dinitramide 기반 liquid monopropellant 분해 연구
우재규,허수정,김문정,유달산,조영민,전종기 한국공업화학회 2017 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2017 No.1
일반적으로 사용되는 hydrazine의 강한 독성으로 인해 대체 물질로 저독성인 ammonium dinitramide (ADN) 기반 liquid monopropellant가 주목을 받고 있다. 하지만 ADN 기반 liquid monopropellant는 수분 함량이 높아 점화에 어려움이 있어 촉매분해를 이용해 점화해야 한다. 또한 실제 추력기 내부가 ADN 기반 liquid monopropellant 분해 시 1200°C 이상의 고온이 되므로 고온에서 내구성과 활성이 유지 가능한 촉매가 연구되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 고내 열성 촉매인 Pt/hexaaluminate를 제조하고 BET, XRD, XRF를 통하여 촉매의 물리화학적 특성 분석을 진행하였다. 또한 ADN 기반 liquid monopropellant의 분해 개시 온도와 압력 변화를 자체 제작한 batch 반응기에서 확인하였다.
Biodiesel production from jatropha seeds with bead-type heterogeneous catalyst
우재규,Rajendra Joshi,박영권,전종기 한국화학공학회 2021 Korean Journal of Chemical Engineering Vol.38 No.4
This study adapted two types of heterogeneous catalysts to the process of manufacturing biodiesel through a two-stage process using Jatropha oil as a raw material. The acid value of Jatropha oil prepared in this study was 11.3mgKOH/g, and it could be reduced to less than 0.4mgKOH/g via 2 h of esterification using the Amberlyst-15 catalyst. The pretreated oil was used as a raw material for transesterification in a Carberry spinning catalyst basket reactor equipped with a bead-type dolomite catalyst, as the bead-type dolomite catalyst prepared with 20 wt% pseudoboehmite sol as an inorganic binder was found to be the optimal catalyst for the transesterification reaction. The spent dolomite bead catalyst could be regenerated and reused twice without a loss of activity during transesterification. However, the catalyst when repeatedly regenerated three times nearly lost its active sites, which is attributed to the conversion of CaO to CaCO3 during the regeneration and reuse procedure.
Mn/Honeycomb 촉매를 이용한 Hydroxylammonium Nitrate 기반 액상단일추진제 분해 연구
우재규,한승호,유달산,박연수,조영민,전종기 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0
로켓추진 및 인공위성 자세 제어에 사용되는 추진제인 hydrazine은 독성이 강하여 취급비용과 운송비용이 많이 요구된다. 이에 따라 hydrazine보다 친환경적이고 저독성인 hydroxylammonium nitrate(HAN) 기반으로 만들어진 액상 단일 추진제가 관심을 받고 있다. 하지만 HAN 기반 액체추진제는 점화하는데 어려움이 있어 촉매를 이용한 분해가 필요하다. 또한 HAN 기반 액체단일추진제는 고온의 열을 방출하여 추진기 내부의 온도가 매우 높아지게 되어 고내열성을 가지는 촉매가 요구된다. 본 연구에서는 honeycomb에 알루미나를 코팅한 후 Mn을 담지한 고내열성 촉매를 제조하고, 자체 제작한 batch 반응기에서 HAN기반 단일추진제의 분해개시온도와 압력변화량을 측정하였다.
Cu/honeycomb 및 Pt-Cu/honeycomb 촉매를 이용한 이온성 액체추진제 반복 분해 연구
유달산,우재규,한승호,오설영,조영민,전종기 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.0
항공우주산업에서 핵심 기술 중 하나인 이온성 액체추진제는 일반적으로 hydrazine(N<sub>2</sub>H<sub>4</sub>)을 사용한다. 하지만 분해 시 발생되는 할로겐 화합물 그리고 돌연변이 유발물질 등 강력한 독성을 가지고 있기 때문에 이를 대체하기 위한 연구가 진행중이다. Hydroxylammonium nitrate(HAN), ammonium dinitramide(ADN)은 hydrazine을 대체하기 위한 대표적인 친환경 저독성 액체추진제이다. 특히 HAN은 높은 안정성, 성능 그리고 훌륭한 비추력을 가지고 있다. 하지만 점화를 위한 온도가 매우 높으며, 연소 시 높은 flame temperature의 발생 때문에 고활성 및 고내열성의 촉매를 사용해야 한다, 본 연구에서는 cordierite (Si-MgO-Al)로 이루어진 honeycomb지지에 wet impregnation으로 Cu금속을 코팅 또는 Pt금속과 Cu금속을 코팅하여 촉매를 제조하였다. BET 그리고 XRD, XRF를 통해 촉매 특성을 분석하였고, 자체 제작한 batch reactor에서 분해 특성을 연구하였다.
Ru이 담지된 Honeycomb 촉매를 이용한 친환경 단일액상추진제 분해 연구
유달산,우재규,한승호,박연수,조영민,전종기 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0
최근 우주선 궤도 및 자세 제어에 사용되는 추진제는 취급 안전성(저독성)과 비용절감이 요구되고 있다. 가장 대표적인 추진제인 hydrazine은 강력한 독성이 있기 때문에 친환경 저독성 액상추진제에 관한 연구가 활발하게 진행 중이다. hydrazine을 대체하기 위한 친환경 추진제인 hydroxylammonium nitrate(HAN)은 우수한 비추력을 가지며 고밀도, 발암 및 돌연변이 유발물질이 없다는 장점으로 인해서 많은 관심을 받고 있다. 그러나 수용액 상태에서의 점화를 위해서는 촉매분해가 필요하다. 본 연구에서는 코디어라이트 지지체에 과량용액 함침법을 통해 Ru을 담지 하여 촉매를 제조하였다. Ru의 담지량을 변화시켜 제조한 촉매의 특성을 BET, XRD, XRF를 이용하여 분석하였다. Ru/honeycomb 촉매를 사용한 HAN의 분해 반응에서 분해개시 온도와 압력의 변화를 측정하였다.