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Production of pure hydrogen from methane by low temperature plasma processing

Author

조동련, Hae

Journal Title

Korean Journal of Chemical Engineering

Publication Year

2015

Topics

#Methane
#Hydrogen production process

Summary

This study investigated the production of pure hydrogen from methane via a low temperature plasma process coupled with a catalytic reaction. The methane conversion and hydrogen yield depended on the methane flow rate and discharge power, and 100% hydrogen purity was achieved through a plasma-catalyst hybrid system.

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Production of pure hydrogen from methane by low temperature plasma processing

조동련; Hae-Na Kim; Minguen Lee; Eun-Kyung Choi · 2015

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고에너지열유체역학 공과대학 항공우주공학과
전선 / 학사
본 과목에서는 기존에 배운 유체역학, 열역학, 열전달 등에서의 지식을 확장하여, 높은 에너지를 가지는 시스템의 해석을 목표로 한다. 연소, 폭발, 레이저 조사 등에서와 같은 아주 빠르고, 상변화를 수반하는 시스템에서의 열 및 물질 전달 이론을 공부하여, 현실 속의 여러 고에너지 현상을 분석하는 안목을 기르고, 미래의 환경문제를 해결할 그린에너지 시스템도 다뤄질 것이다.
- # Thermodynamics
- # Fluid dynamics
- # Greenhouse gas
에너지시스템공학특강 공과대학 에너지시스템공학부
전선 / 대학원
이 과목은 핵분열 기반 원자력시스템 등 에너지시스템 공학 각 분야의 최신 연구동향과 관련된 다양한 주제를 다룬다.
- # Engineering
- # Systems engineering
물리화학 2 공과대학 화학생물공학부
전선 / 학사
분자의 운동, 반응 및 동적인 전기화학에 관한 제문제를 기초적인 이론으로부터 응용에 이르기까지 다방면에 걸쳐 연구한다. 여기에는 기본적인 기체운동론, 이온운반과 분자확산을 다루는 분자의 운동, 간단한 반응의 속도론과 더불어 광화학반응, 자체촉매반응, 진동반응, 연쇄반응 등이 관련되는 좀 더 복잡한 반응의 속도론, 고체 표면에서의 흡착, 촉매현상 및 과전위, 분극현상, 폴라로그래피, 전지, 부식 등을 취급하는 동적인 전기화학에 관련된 전반적인 내용이 포함된다.
- # Chemistry
- # Physical chemistry
- # Kinetics
에너지자원물리화학 1 공과대학 에너지자원공학과
전필 / 학사
물리화학 중 열역학에 해당하는 내용을 다루는 교과목으로, 지열에너지, 탄화수소, 이산화탄소 지중저장 등 지하 에너지 자원을 활용하는 데 있어 핵심이 되는 기본 개념들을 학습한다. 순물질과 혼합물질의 상거동 문제를 풀기 위해 필요한 기초 물리화학 지식, 내부에너지, 열역학 제 1법칙, 엔탈피, 상태방정식, 엔트로피, 열역학 제 2법칙, 퓨가시티, 상평형 등을 배운다. 순물질과 간단한 혼합물에 대한 예를 통해 학생들의 물리화학에 대한 이해를 돕는다.
- # Thermodynamics
- # Chemistry
- # Physical chemistry
반추미생물생태학과 온실가스 농업생명과학대학 농생명공학부
전선 / 대학원
반추동물의 반추위나 다른 동물의 하부장기에는 다양한 미생물이 존재하며, 이들 미생물이 존재하기 때문에 식물이 소화되고 따라서 인류가 필요로 하는 다양한 고급 축산물 생산이 가능하다. 반면, 반추위 혐기 발효 과정에서 이산화탄소와 메탄 등의 온실가스가 발생하고, 반추가축의 질소 배설물에서는 아산화질소 등의 온실가스가 발생한다. 본 과목에서는 주요 혐기미생물인 박테리아, 메탄생성 박테리아, 원충, 곰팡이의 종류 및 특성, 이들에 의한 주요 사료성분의 분해기전, 미생물 간의 상호작용, 미생물 발효 과정의 조절 및 이용방안 등에 대한 심층적인 고찰을 한다. 아울러 반추위에서 이산화탄소와 메탄 등의 온실가스 발생 기전 및 이들의 감축 방안을 이해시킨다. 또한 반추동물의 질소 이용률 증진을 통한 질소 배설 감축과 이를 통한 아산화질소 발생 감축 방안을 이해시킴으로써, 전 지구적인 관심사인 탄소중립 이행 및 기후변화 대응 방안 개발에 이바지하고자 한다.
- # Ecology
- # Greenhouse gas
- # Microbial ecology
고급화학공정설계 공학전문대학원 응용공학과
전선 / 대학원
한국의 화학공업은 공정 중심에서 제품 중심으로 빠르게 변화하고 있다. 지금까지는 공정기초설계를 구입하여 상업화하는데 집중해 왔으나 다른 빠른 추격자들로 인해 더 이상 이런 방법으로 경쟁력을 유지하는 것이 어렵게 되었다. 이제는 실험실에서 새로운 제품을 개발하고 제조 개념설계를 거쳐 스케일업을 통해 상업생산에 이르는 일련의 과정을 거쳐야 한다. 이러한 맥락에서 본 강좌에서는 제품개발, 공정 개념 설계, 벤치, 파일럿, 데모(demo), 상업생산 공정 설계 및 운전 등 스케일업에 필요한 지식을 습득하기 위한 개론에 대해 강의가 이루어진다. 특히 공정모사를 통해 스케일업 이론을 실제로 활용하는 실습도 병행하게 된다. 특히, 공정 장치 부분에 있어서는 제 장치를 살펴보고 주로 화학반응기 스케일업 기법에 대해서도 살펴 볼 것이다.
- # Chemical process
- # Procurement
- # Chemistry
바이오매스 열화학변환공정 특강 국제농업기술대학원 국제농업기술학과
전선 / 대학원
목질계 바이오매스를 친환경 화석연료 대체 자원으로 활용하기 위한 일환인 열화학적 전환법은 직접연소법, 열분해법과 가스화 공정으로 세분화되며, 목질바이오매스는 다양한 연료 형태의 물질인 펠렛, 탄, 바이오오일, 합성가스, 바이오알코올 그리고 화학원료물질 생산 등으로 세분화되어 생성된다. 본 강의에서는 근래 연구기관 및 산업계에서 실용적인 방법으로 대두되고 있는 급속열분해를 통한 바이오오일 생산 기술, 생산 바이오오일의 물리화학적 특성, 급속열분해 공정으로 생산된 바이오오일의 개질변형 기술 등을 소개하고자 한다.
- # Biomass
- # Pyrolysis
- # Chemistry
환경열공학 공과대학 기계공학부
전선 / 학사
이 과목은 열역학, 유체역학 및 열전달에 관한 기본 이론을 바탕으로 냉동시스템, 공기조화시스템부터 탄소중립 및 이산화탄소 저감을 위한 태양열 발전, 수소연료전지, 친환경차 통합 열관리 등을 다룬다. 실제 생활과 연관된 냉난방, 가습, 청정, 환기, 공기유동 등에 대한 기본 개념을 확립함으로서, 새로운 개념의 다양한 열이용 기기들을 효율적으로 설계하고 분석하는 능력을 확보하는 것을 목표로 한다. 열에너지의 합리적인 이용에 관해 학습하며 신재생에너지의 효과적인 활용을 위한 시스템 최적화를 수행한다. 특히, 친환경차 구성품의 각기 다른 열적 요구사항을 분석하고 가장 효율적으로 열관리를 수행할 수 있는 통합 열관리 시스템을 설계함으로써 다양한 경계조건 하의 열시스템 최적화 기법에 대해 학습할 수 있도록 한다.
- # Engineering
- # Thermodynamics
- # Fluid mechanics
친환경 선박해양 공정시스템 설계 공과대학 조선해양공학과
전선 / 학사
선박 및 해양플랫폼 상부에 설치되는 일련의 공정시스템(Topside Process Systems)은 석유, 천연가스 등 원하는 제품을 얻기 위한 핵심 시스템인 동시에 환경오염물질(SOx, NOx 등) 및 기후변화 문제의 원인이 되는 온실가스(CO2 등)의 배출을 저감하기 위한 친환경 공정, LNG, LPG, 수소, 암모니아 등의 연료 처리 공정들을 포함하고 있다. 본 교과목에서는 유정유체를 석유/LNG등으로 생산하는 공정 및 친환경 선박에서 요구되는 배기가스 SOx, NOx 저감 시스템, LNG저장, 공급 및 재액화 시스템, CO2 배출저감 공정시스템의 개요에 대하여 학습한다. 나아가 개념설계 방법론을 통하여 주어진 시스템을 설계하고 공정 모사 프로그램을 이용한 프로젝트 수행을 통하여 이를 공학적으로 구체화하는 기법을 습득한다
- # Environmental Science
- # Greenhouse gas
- # Systems design
무기화학실험 사범대학 화학교육과
전필 / 학사
무기화합물의 합성, 분리 및 분석방법, 무기반응의 속도 결정, 크로마토그라피와 이온교환 반응에 의한 금속이온 및 무기화합물의 분리 기술 등을 습득한다.
- # Chemistry
- # Inorganic chemistry
- # Organic chemistry
제지공정특강 농업생명과학대학 농림생물자원학부
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원질처리, 지료조성공정, 헤드박스, 포밍부, 프레스, 드라이어, 캘린더의 초지 공정과 릴, 와인더, 재단, 포장으로 이루어진 완정공정으로 이루어진 제지공정의 각 부문별 설비 및 운전에 관하여 강의와 토의를 바탕으로 진행한다. 특히, 각 공정의 효율적 운전 및 공정간의 유기적 관계에 대한 이해를 넓히며, 품질 개선과 생산성 향상을 통한 제지공정의 경쟁력 제고에 관해서 다루고자 한다.
- # Manufacturing engineering
- # Process engineering
환경재료화학공정 농업생명과학대학 산림과학부
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본 강좌에서는 목재의 화학성분 분석, 펄핑화학, 제지공정 및 바이오에너지 변환공정 등 목질바이오매스를 활용하는 대표적인 환경재료화학공정에 관한 화학 및 공학적 이해력을 향상시키기 위한 기초적인 지식을 제공하고자 한다. 주요 강의 내용은 목재화학성분 분석에 관한 기초적인 기기분석이론/분석화학과 펄핑/제지공정 및 바이오에너지 변환공정에서 유체의 저장과 이동에 대한 유체단위조작과 물질 수지 등에 관한 기초적인 이론으로 구성된다.
- # Chemistry
- # Environmental Science
- # Biomass
화학생물합성실험 공과대학 화학생물공학부
전필 / 학사
본 교과목은 유기화학 강의와 병행하여 nitration, sulfonation, diazotization, coupling reaction, Friedel-Craft reaction, oxidation, reduction, halogenation, saponification 등 여러 단위 공정들에 의한 유기화합물들의 합성을 시도하며, 합성된 유기화합물들을 화학분석 및 기기분석방법을 이용하여 이들의 물성과 구조를 밝히도록 한다.
- # Nitration
- # Halogenation
- # Chemistry
세라믹스공정 공과대학 재료공학부
전선 / 학사
현대의 세라믹 공학은 재료 고유의 물성과 공정을 지배하는 법칙에 대한 이해를 바탕으로 하여 급속히 발전하고 있는데, 특히 새로운 재료를 디자인함에 있어서 그 실현 가능성을 좌우하는 세라믹 제조 공정에 대한 이해는 필수적이다. 이 과목은 세라믹 제품에 대한 공정 기술을 고찰하고 각각의 공정에서 나타나는 특성을 학습하여 제조 공정과 물성의 관계를 이해한다.
- # Ceramic
- # Materials Science
유체기계특강 농업생명과학대학 바이오시스템공학과
전선 / 대학원
펌프와 팬과 같은 유체기계 시스템의 농업기계나 시설농업에 적용, 유체기계의 성능측정, 유공압시스템의 해석방법과 시뮬레이션 기법 등을 다룬다.
- # Agricultural machinery
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녹색복원 특강 농업생명과학대학 생태조경·지역시스템공학부
전선 / 대학원
환경 및 인체 위험을 최소화할수 있는 국토환경 조성을 위한 개념과 기술, 설계 및 시공 기법을 포괄하는 녹색복원 기법에 대한 내용을 소개한다. 세부내용은 자연상태로부터 현저히 저하되거나 회복탄력성을 상실한 지역 또는 대상에 적용가능한 생태복원 기법과 개발로 인해 유발되는 환경 유해요인을 감소시키거나 상쇄시키기 위한 친환경적인 기술 또는 공법을 다루는 저영향개발 기법으로 나누어 진다. 이 강의는 녹색복원의 기본개념에대한 강의, 각분야별 전문가의 특강과 현장견학 및 실습으로 이루어 진다. 이 강의를 통해 녹색복원 분야의기초지식 및 응용능력을 갖춘 전문인력 양성을 목표로 한다.
- # Environmental resource management
녹색복원 특강 공과대학 협동과정 도시설계학전공
전선 / 대학원
환경 및 인체 위험을 최소화할수 있는 국토환경 조성을 위한 개념과 기술, 설계 및 시공 기법을 포괄하는 녹색복원 기법에 대한 내용을 소개한다. 세부내용은 자연상태로부터 현저히 저하되거나 회복탄력성을 상실한 지역 또는 대상에 적용가능한 생태복원 기법과 개발로 인해 유발되는 환경 유해요인을 감소시키거나 상쇄시키기 위한 친환경적인 기술 또는 공법을 다루는 저영향개발 기법으로 나누어 진다. 지능형 환경감시 모니터링 및 예측관리를 위한 환경 빅데이터 분석 또한 이론 및 실습교육을 통해 제공된다. 이 강의는 녹색복원의 기본개념에 대한 강의, 각분야별 전문가의 특강과 현장견학 및 실습으로 이루어 진다. 이 강의를 통해 녹색복원 분야의기초지식 및 응용능력을 갖춘 전문인력 양성을 목표로 한다.
- # Environmental resource management
수소에너지 실험 공과대학 기계공학부
전선 / 학사
본 교과목에서는 수전해, 연료전지 시스템을 촉매 소재 합성에서부터, 기체 확산층 및 막 전극 접합체 제작, single unit cell 결합, 시스템의 성능 측정에 이르기까지 학생들이 Hands-on 실험을 통해서 직접 시스템을 다뤄보고 작동 과정에서 발생하는 실험적인 변수들을 이해하는 것이 교육의 목표이다. 수소에너지 가치사슬에서 핵심적인 수소 생산 및 활용에 대한 기본 이론, 기술, 실험에 대해서 공부함으로써 미래 수소 경제를 이끌어 갈 수소에너지 학사 전문 인력을 양성한다. 이론과 실험 결과를 직접 비교해 봄으로써 현실 세계에서 발생할 수 있는 다양한 실험적 변수들을 직관적으로 이해할 수 있다. 전반적인 강의 내용은 다음과 같이 크게 세 주제로 구성되어 있다. 수소연료전지 및 수전해 등 수소 생산 및 활용 기술과 관련된 시스템을 설계하고 제작하며, 측정 실험을 통해 성능을 평가한다. 또한, 실습을 통해 이러한 시스템의 설계 및 운용 원리를 학습한다.
- # Hydrogen production process
- # Electrolysis
- # Hydrogen
(공유)수소에너지 실험 혁신공유학부 혁신공유학부
전선 / 학사
본 교과목에서는 수전해, 연료전지 시스템을 촉매 소재 합성에서부터, 기체 확산층 및 막 전극 접합체 제작, single unit cell 결합, 시스템의 성능 측정에 이르기까지 학생들이 Hands-on 실험을 통해서 직접 시스템을 다뤄보고 작동 과정에서 발생하는 실험적인 변수들을 이해하는 것이 교육의 목표이다. 수소에너지 가치사슬에서 핵심적인 수소 생산 및 활용에 대한 기본 이론, 기술, 실험에 대해서 공부함으로써 미래 수소 경제를 이끌어 갈 수소에너지 학사 전문 인력을 양성한다. 이론과 실험 결과를 직접 비교해 봄으로써 현실 세계에서 발생할 수 있는 다양한 실험적 변수들을 직관적으로 이해할 수 있다. 전반적인 강의 내용은 다음과 같이 크게 세 주제로 구성되어 있다. 수소연료전지 및 수전해 등 수소 생산 및 활용 기술과 관련된 시스템을 설계하고 제작하며, 측정 실험을 통해 성능을 평가한다. 또한, 실습을 통해 이러한 시스템의 설계 및 운용 원리를 학습한다.
- # Hydrogen production process
- # Electrolysis
- # Hydrogen
재료상변태 공과대학 재료공학부
전필 / 학사
상평형 및 재료의 상변태에 관한 개요를 다루되 특히 고체에서의 상변태의 열역학 및 속도론의 기초원리를 간결하게 설명한다. 이를 위하여 속도론적 과정을 이해하는데 필요한 개념 및 핵생성과 생성상의 성장에 관한 이론을 다룬다.
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Production of pure hydrogen from methane by low temperature plasma processing

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