초록 ▼

- 전원장치의 종류에 따른 반응기구제어 및 전력효율성 여러 전원장치를 비교 실험한 결과 경제적으로는 펄스 폭이 작은 펄스 전원이 가장 우수함을 확인하였다. 펄스 전원을 이용하면 에너지를 크게는 50% 정도까지 줄일 수 있음. - 합성가스 제조시 메탄의 전환율 100% 달성 메탄과 이산화탄소의 반응에 있어서 반응기의 일부를 외부에서 가열하는 경우 약 $300\cirC$의 온도에서 메탄의 전환율이 100%에 달하고 이때 반응 선택도가 $H_2$와 CO만 100% 발생하는 것을 확인. - 합성가스

- 전원장치의 종류에 따른 반응기구제어 및 전력효율성 여러 전원장치를 비교 실험한 결과 경제적으로는 펄스 폭이 작은 펄스 전원이 가장 우수함을 확인하였다. 펄스 전원을 이용하면 에너지를 크게는 50% 정도까지 줄일 수 있음. - 합성가스 제조시 메탄의 전환율 100% 달성 메탄과 이산화탄소의 반응에 있어서 반응기의 일부를 외부에서 가열하는 경우 약 $300\cirC$의 온도에서 메탄의 전환율이 100%에 달하고 이때 반응 선택도가 $H_2$와 CO만 100% 발생하는 것을 확인. - 합성가스 제조시 $CO_2$가 전혀 발생하지 않는 특수 조건 발견 $CO_2$의 발생이 억제되는 대신 CO의 수율을 한층 높이게 되어 합성가스 및 수소 제조의 새로운 방법으로 사용 가능 - 합성가스의 $H_2$/CO ratio 제어방법 개발 합성가스를 제조하는 과정에서 원하는 비율의 합성가스를 만들어낼 수 있는 것은 후속 공정의 경제성에 매우 중요한 요소로서 본 연구에서는 합성가스의 비율을 제어할 수 있는 방법을 개발. - 플라즈마 촉매환원 금속촉매의 환원방법으로 저온 플라즈마를 이용하면 보다 경제적이고도 빠른 시간 내에 촉매를 환원시킬 수 있음을 입증. - 고전압, 고주파 bipolar pulse power supply 개발 한국전기연구원과 협력하여 플라즈마 화학반응에 가장 적합한 전원장치를 개발하기 위한 차원에서 특수한 스위치 기술이 적용된 고주파 pulse power supply를 개발. - Quartz의 온도에 따른 유전성 변화 반응기의 유전체로 사용되는 quartz가 특정한 열적 조건에서 재료의 물성이 변화하여 특별한 거동을 하는 것을 발견. 초전성과 유사한 거동을 하는 것으로 판단되는 이 현상은 지금까지 quartz에 대해 보고된 바 없는 현상으로써 온도에 따른 quartz의 유전성이 변하는 현상으로 해석됨.

Abstract

Methane is the major component of natural gas and one of the possible alternative energy sources. Among all greenhouse gases, however, methane with $CO_2$ also contributes the most of man-made greenhouse effect.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...20
• 제 1 절 연구개발의 목적...20
• 제 2 절 연구 개발의 필요성...20
• 1. 기술적 측면...22
• 2. 경제.산업적 측면...26
• 3. 사회.문화적 측면...26
• 제 3 절 연구범위 및 방법...27
• 1. 반응기 및 전원의 영향...27
• 2. 순수 메탄 전환반응...30
• 3. 촉매반응...30
• 4. Oxidants 변화 및 scale up...31
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...33
• 제 1 절 플라즈마 화학반응...33
• 제 2 절 플라즈마 촉매반응...35
• 1. 플라즈마 반응에서 촉매의 필요성...35
• 2. 플라즈마 촉매반응의 응용분야...36
• 3. 문제점 및 해결 반안...42
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...44
• 제 1 절 순수한 메탄의 전환반응...44
• 1. Cylinder-wire형 반응기를 이용한 메탄의 전환반응...44
• 2. 스프링형 내부전극을 이용한 반응기에서의 메탄의 전환반응...54
• 제 2 절 메탄을 이용한 이산화탄소의 개질반응...58
• 1. 스프링 전극 반응기에서 전극의 형태와 유전체의 영향...58
• 2. 스프링 전극 반응기에서 feed 위치의 영향...68
• 3. 전원의 종류에 따른 반응성 비교...80
• 제 3 절 촉매를 이용한 반응실험...130
• 1. 순수 메탄 전환반응에 있어서 촉매반응 실험...130
• 2. 메탄의 이산화탄소 개질반응의 촉매반응 실험...142
• 3. 플라즈마를 이용한 촉매 환원...198
• 제 4 절 반응기 scale-up 실험...204
• 1. 실험 장치 및 방법...204
• 2. 실험결과 및 고찰...208
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...229
• 제 1 절 목표 달성도...229
• 제 2 절 관련분야에의 기여도...230
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...231
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...233
• 제 7 장 참고문헌...235