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Star-Lab

반응공학연구실

책임
교수
이름 이태진 소속 영남대학교 화학공학부
주요학력 학사 1978년 서울대학교 화학공학 
석사 1980년 KAIST 화학공학 
박사 1983년 KAIST 화학공학 

구성원

직책 인원 성명(담당분야)
교수 1 총괄 책임자
박사 1 연구기획
석사 5 유동층 반응공정용 촉매개발, 매체순환연소용 입자개발, 촉매용 박막소재개발, 직접 황 회수용 촉매개발
학사

산학협력 희망분야

본 연구실은 청정에너지 전환용 촉매기술을 개발하고 있으며, 다음과 같은 기술의 공동연구를 위한 산합협력을 희망

 

수소생산용 탄화연료 개질을 위한 촉매반응공정 기술

- 본 연구실은 메탈폼 구조체 기반의 개질촉매 제조기술을 확보하고 있음.

- 수소를 제조하기 위한 메탈폼 촉매구조체를 적용한 고효율 반응기 개발에 대한 산학협력을 요청함.

2. 유동층 촉매반응공정에 적용 가능한 내마모성 고효율 촉매제조 기술

- 본 연구실은 유동층에 적용 가능한 내마모성 고효율 촉매입자 제조기술을 확보하고 있음.

- 분무건조에 의한 촉매입자 대량제조를 위한 산학협력을 요청함.

3. 석탄으로부터 탄화수소화합물을 생산하기 위한 직접액화 기술

- 본 연구실은 석탄의 직접 액화를 위한 촉매공정기술을 확보하고 있음.

- 석탄직접 액화용 반응공정을 개발하기 위한 산학협력 요청함.

4. 고체산화물 내에 매크로 기공형성 기술의 활용

- 본 연구실은 세라믹 소재 내에 매크로 기공을 형성 기술을 확보하고 있음.

- 매크로 기공을 가진 세라믹 소재의 활용을 위한 산학협력 요청.

 

대표연구분야

[고온건식 탈황용 직접 황 회수용 촉매개발]

- 본 기술은 석탄가스화로부터 생산된 합성가스 중의 황 성분을 선택적으로 제거하기 위한 고온건식 탈황공정의 마지막 단위공정으로서 탈황제의 재생과정에서 배출되는 SO2를 원소 황으로 전환하기 위한 촉매공정기술임.

- 현재 본 기술은 실증용 촉매공정에 적용하기 위한 수준으로 촉매가 개발되었고, kg단위로 연구실에서 제조하여 실증공정에 적용한 상태임.

 

[디젤개질용 메탈폼 기반 촉매개발]

- 본 기술은 디젤연료를 자열개질하기 위한 고내구성 촉매를 개발하기 위한 기술로서 선박이나 트럭 등에서 사용할 수 있는 연료전지에 수소를 공급하기 위한 촉매전환공정임.

- 현재 본 기술은 메탈폼 기반의 촉매구조체에 촉매를 담지하여 500h 성능평가가 완료되었으며, 반응기 출구의 건조가스 중의 수소함량이 약 48 vol.%정도이고 디젤의 전화율은 100%에 해당되는 고효율 촉매로서 성능평가가 완료된 상태임.

- 현재 공동연구를 추진하고 있는 기업과 반응기 및 연료공급기를 개발하고 있는 단계임.

 

[내마모성 유동층용 촉매 제조기술]

- 유동층용 반응공정에 사용되는 촉매는 공정의 특성 상 내마모성이 높아야함에도 불구하고, 기계적 강도가 높아질수록 표면활성점이 감소하여 효율을 제고하기 어렵움.

- 본 연구실에서는 이중 구조의 촉매입자를 제조하여 내마모성이 제고된 상태에서 활성점을 높이기 위한 연구를 수행하고 있으며, 현재 개념정립이 완료되어 촉매입자 성형 및 성능평가를 진행하는 단계임.

 

대표기술 개요 및 개발현황

[직접 황 회수용 촉매기술]

직접 황 회수용 촉매기술은 SO2를 환원성 기체를 이용하여 촉매표면상에서 환원시켜 원소 황을 얻는 기술이며, 촉매입자의 격자산소의 환원과 산화를 반복하는 과정에서 황화합물 내에 함유된 산소를 산화제로 사용하여 원소 황이 생성되는 Redox 반응기구를 이용한 기술이다. 이 기술은 석탄가스화로부터 생산된 합성가스 중의 황화합물을 처리하기 위한 고온건식 탈황공정의 단위공정으로서 합성가스 중의 황화합물이 금속산화물계 탈황제에 기체-고체 반응계를 통하여 화학적으로 흡수되고, 이들 황화된 탈황제의 산화재생과정에서 생성되는 SO2를 원소 황으로 전환시켜 2차 오염물질로 작용할 수 있는 배출가스 중의 이산화황을 유용한 원소 황으로 전환하는 환경친화적 촉매공정기술로서 개발되고 있다. 대부분의 석탄가스화 복합발전 플랜트는 여전히 저온습식 방법을 사용하고 있으나, 궁극적으로 발전공정의 에너지 효율을 향상시키기 위해서는 고온 건식 탈황기술이 중요한 단위공정으로 사용될 것으로 기대된다.

국내에서는 충남 태안에 위치한 태안화력발전의 석탄가스화 복합발전이 서부발전에 의해서 건설되고 있고, 국내고유기술 개발을 위한 실증사업에 본 기술이 적용되어 기술개발이 진행되고 있다. 본 기술은 한국전력연구원과 영남대가 공동연구로 기술개발되었으며, 촉매는 영남대 본 연구실에서 직접 제조되고 있다.

 

[디젤개질용 촉매기술]

촉매공정을 이용한 연료가스 개질기술은 대표적인 수소생산기술로서 여전히 많은 관심을 받고 있는 연구분야이다. 최근 수소연료전지 기술개발을 위하여 천연가스를 비롯한 액상의 탄화수소 연료를 이용한 개질기술이 연구되고 있는데, 디젤의 자열개질반응에 의한 수소생산이 디젤연료를 사용하는 트럭이나 선박에 적용 가능한 연료전지에서 사용하기 위하여 기술개발이 진행 중에 있다. 현 기술의 1kW급 개질기는 이미 H사가 국산화시켜 자체개발한 평판형 SOFC와 연계한 기술이 개발된 바 있으며, 본 연구실에서도 3kW급의 개질촉매 및 개질반응기를 개발하기 위하여 모기업과 공동연구를 진행하는 중이다. 수소생산을 위한 촉매반응은 수증기 개질반응과 부분산화 그리고 자열개질반응이 적용될 수 있는데, 적당한 열원을 갖추지 못한 이동수단에서는 수소생산과 에너지효율화 측면에서 자열개질반응이 유리하다. 유사연구로서 한국에너지기술연구원에서 트럭용 PEMFC용 디젤의 예비개질 기술이 개발되고 있으며, 기존의 입상 촉매에서 벗어난 플레이트형 촉매를 사용하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구진은 플레이트형 및 메탈폼 기반의 탄화수소 연료개질용 촉매를 개발하고 있다.

 

개발 관련 시제품 사진

특허

특허/프로그램명

출원/등록번호

촉매 플레이트가 장착된 연료전지용 열교환식 자열개질기

10-2014-0040516

알루미나계 화학적 기계적 연마 슬러리의 재생방법

10-2014-0094790

다공성 지지체가 코팅된 촉매 플레이트 및 제조방법

10-2014-0015960

산화아연 단결정 나노 로드를 구비한 태양전지 및 그의 제조방법

10-2012-0015554

 

연구실적

프로그램명(시행부처/기관)

과 제 명

에너지자원융합 원천기술개발사업

(산업통상자원부/한국에너지기술평가원)

차세대 석탄발전용 연소전 CO2 포집 핵심기술개발

글로벌 전문기술개발 에너지자원순환

(산업통상자원부/한국에너지기술평가원)

반도체/디스플레이 공정용 5LPMNF3 순환기술 개발

신 재생에너지융합 원천기술개발사업

(산업통상자원부/한국에너지기술평가원)

소형선박용 보조전력 공급을위한 3kW급 열교환형 디젤 연료 개질기 개발

연구개발

(아진산업 주식회사/영남대학교)

다공성 지지체 합성 및 Plate형태 고온개질 촉매 개발

연구실 운영 지원사업

(영남대학교)

BK21 플러스 : IT에너지소재공정 창의화공인재 양성사업

에너지기술개발사업

(산업통상자원부/한국에너지기술평가원)

직접 황 회수용 촉매기술 개발

 

논문

제 목

게재 학술지명

r-Al2O3 촉매상에서 열분해와 가수분해에 의한 NF3 촉매분해 특성

Applied Chemistry for Engineering

Changing Electric Resistance of ZnO Nano-Rods

by Sulfur Compounds for Chemical gas Sensor

JOURNAL OF NANOSCIENCE

AND NANOTECHNOLOGY

Formation of an Anti-Contamination Layer

with Polystyrene nanobeads over Cover Glass for Solar Cell

MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS

Preparation of Micro-Channel catalytic Reactor Coated

with Macro-Porous Al2O3 for Fuel Reformer

International Journal of Precision Engineering and Manufacturing

Effect of AlF3 seed concentrations and calcination temperatures

on the crystal growth of hexagonally

shaped α-alumina powders

CERAMICS INTERNATIONAL

Dynamic Hydrogen Production from Methanol/Water

Photo-Splitting Using Core@Shell-Structured CuS@TiO2

Catalyst Wrapped by High Concentrated TiO2 Particles

INTERNATIONAL JOURNAL OF PHOTOENERGY

Perovskite NbxSrTi1-xO3 광 촉매를 이용한 메탄올/물 분해로부터 수소제조

Korean Chemical Engineering Research

 

보유장비

 

자체 보유장비

필터프레스, 전기로, 진공오븐기, gas chromatography, BET surface Area Analyzer, 고압반응실험기, 소성기, 촉매성형기, 펠렛타이져 등.

교내 공동기기

SEM, EDS, XRD, TEM, XPS, FT-IR, NMR

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