外換自由化에 따른 換危險管理에 관한 硏究

全世元 關東大學校 1991 국내석사

영산강 상류역 원삼국-삼국시대 취락 연대의 재검토

전세원 경북대학교 대학원 2016 국내석사

본고에서는 호남지방 취락유적의 편년 상향현상에 문제를 제기하고 그러한 원인이 C14연대의 무분별한 수용, 타날기법 도입시기에 대한 인식의 차이, 잘못된 편년의 반복적인 재생산에 있다고 보았다. 따라서 영산강상류에 한정하여 취락의 편년을 새롭게 시도하였다. 담양 태목리유적을 표준유적으로 설정하여 토기의 형식분류를 실시하였고 그 결과 네 단계를 설정할 수 있었다. 이를 영산강상류 취락유적에 대입하여 각 유적의 단계를 설정하였으며 절대연대측정자료를 분석하여 취락의 역연대를 추정하였다. 검토결과 영산강상류의 취락은 전체적으로 보았을 때 4-6세기대의 자료가 2-6세기대로 편년이 상향된 것으로 보이며 점유시기 또한 실제보다 길게 설정된 경우가 많았다. 호남지방 원삼국-삼국시대 취락유적은 본고에서 다루는 범위 내에서 네 단계로 그 변화를 설명할 수 있다. 원삼국-삼국시대 호남지방 취락의 입지는 ‘구릉상부→구릉하부→평지’로 변화하는 것으로 알려져 있지만 본고의 편년과 검토에 따르면 ‘충적지→구릉지→충적지(일부 구릉지)’로의 변화를 추정해볼 수 있다. The present paper raises the question about chronology of the settlements in the Honam district and the problem which originated from imprudent acceptance of 14C dating, differences in perception of beginning of Paddling Techniques and reproduction of the wrong chronology. Therefore we tried to offer a new chronology of the settlements from the region of Upper Youngsan River. Through establishment of site standards, form classification of pottery and acquired results from Taemok-ri archaeological site could be identified four phases. Our study shows that if we can recognise established phases of the settlements by absolute dating should be possible to presumed date of settlements. Аfter thorough review of all settlements in Upper Younsan River we can conclude that the settlements from the 2-6 century should be re-dating in 4-6 century as the period of the sites occupancy is not so long as previously thought. Chronologically, the existence of the settlements in the Honam district during the Proto-Three Kingdoms and Three Kingdoms Periods is changed to four phases. Among the most important conclusions is the observation that the location of the settlements during Proto-Three Kingdoms and Three Kingdoms Periods has known as “upper hills - lower hills - alluvial plain” but must change as “alluvial plain – hills - alluvial plain (some hills)”, according the analysis of this study.

디스토피아 영화의상의 조형적 특성 연구

전세원 숙명여자대학교 대학원 2006 국내석사

The purpose of this study is to discover the common characteristics by studying costumes displayed in Dystopian films which have critical view of the future. The contents of this study consist of three different parts. The first part is to study the origin and concept about dystopia, and to study the dystopian expression involved in literature, art, architecture and films. The second part is to analyze future costumes appearing in six dystopian films which predicate the negative prospect for the future based on philosophical speculation related to criticism of reality. The third part is to classify the common formative characteristics of these costumes into external characteristics and internal characteristics. The result of the study can be summarized as follows. External characteristics were analyzed according to the form, material and color. First, the form can be represented by minimalism, tailored style and military style. Minimalism expressed as form without decorative design realized economical efficiency by concise style line and minimized detail. Tailored style and military style of moderate form pursuing minimized external expression contain ideological brutality and fascism in stiff and angle wise line and standardized beauty of form. Second, hi-tech synthetics rather than natural fibers prominently used in dystopian films. In these films we can see a lot of costumes mixed with shiny material which contain cold, strong and mechanical images, hi-tech polyurethane which is suitable for minimal expression, synthetic leather which contain both brutal image and cyber image and materials with recycling concept emerged from depletion of natural resources. Third, the colors prominent in six dystopian films are achromatic colors which cover from white to grey and to black. Black implies the meanings of death, the end, injustice, illegality, fascism, violence, nihility and despair. White implies the meanings of start, resurrection, sadness, a departed, good, god, cleanness and sanitation. Grey implies the meanings of a feeling of helplessness, absence of individuality, fatigue, gloominess, fear, brutality, poverty and wretchedness. Internal characteristics of costumes appearing in dystopian films are categorized as the indeterminate expression, ex-typical expression and uniform expression. First, indeterminate expression grows out of stereotype about the form of costumes according to time and place by costumes which dismantle and reorganize unilinear time concept and modern space concept. This, in turn, collapses traditional assumption that regional characteristics and racial characteristics are symbolized by costumes. Second, ex-typical expression destructs the standardized dichotomy about costumes of male and female. Ex-typical expression is presented as androgynous style, asexual or neutral style, and transvestism style. Third, uniform expression, the most prominent internal expression , implies the emphasis on the roles accompanied by the expectation of the group rather than collective dispositions and individual expression of feelings inspired by uniforms which are the extreme form of clothing conformity. The above formative characteristics of dystopian future costumes can be described as the embodiment of meanings of influence from present and future cultural changes in terms of the characteristics of fashion. These costumes which predicate the negative prospect for the future are presented as the extension of modern fashion phenomenon rather than as simple fantasy or imaginary concept. 본 연구는 미래에 대한 비판적 시각을 가진 디스토피아 영화들의 미래관과 각 영화에서 제시된 의상들을 살펴보고, 이들 의상에서 공통적으로 나타나는 일반적 특성과 조형적 특성을 밝히는 것을 목적으로 한다. 본 연구를 수행하기 위한 이론 연구에서는 첫째, 디스토피아의 어원과 개념 및 그 상대적 개념인 유토피아의 정의에 대해 살펴보고 둘째, 문학, 미술, 건축 그리고 영화에서 나타난 디스토피아 표현을 고찰하였다. 이론 연구에서 정립된 내용을 실증적으로 검증하기 위해 먼저 여섯 편의 디스토피아 영화를 선정하여 각 영화에서 제시된 미래 의상들을 분석하였고, 이를 바탕으로 의상에서 발견되는 공통된 조형적 특성들을 도출하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 디스토피아 영화의상의 조형적 특성은 외적 특성과 내적 특성으로 유형화 할 수 있다. 외적 특성은 형태, 소재 그리고 색채로 구분하고, 내적 특성은 불확정적 표현, 탈정형적 표현 그리고 획일적 표현으로 구분하였다. 외적 특성은 형태, 소재 그리고 색채로 나누어 분석하였다. 첫째, 형태적 특성은 미니멀리즘, 테일러드 스타일 그리고 밀리터리 스타일로 대표된다. 단순미의 극치로서, 간결한 라인이면서 장식적인 디자인을 가능한 절제하고 제거한 형태의 미니멀리즘 스타일이 지배적으로 나타났다. 그리고 최소한의 외적 표현을 추구하는 절제된 형식의 테일러드 스타일과 밀리터리 스타일은 딱딱하고 각진 라인과 정형화된 형식미 속에는 이데올로기적 야만성과 파시즘을 담고 있다. 둘째, 디스토피아 영화의상에서는 천연섬유보다 인조섬유와 하이테크 합성섬유의 사용이 두드러졌다. 하이테크 소재의 사용은 첨단 매체의 영향으로 나타난 테크노 사이버 패션의 한 현상으로 해석되었다. 이들 영화에서는 차갑고 견고한 기계적 이미지를 내포한 광택 소재, 미니멀리즘의 표현에 용이한 하이테크 탄성고무 소재, 야성적 이미지와 사이버 이미지가 중첩된 인조 가죽 소재 그리고 천연 소재의 고갈로 등장한 리사이클 개념의 소재 등이 혼재된 의상들이 제시되었다. 셋째, 여섯 편의 디스토피아 영화들을 지배하는 색채는 흰색에서 회색 그리고 검은색으로 이어지는 무채색 계열이었다. 죽음과 종말, 부정과 불법, 파시즘과 폭력, 허무와 절망을 내포한 검은색, 시작과 부활, 슬픔과 귀신, 선과 신, 청결과 위생의 의미를 담고 있는 흰색 그리고 무력감과 몰개성, 권태와 우울, 공포와 잔혹, 가난과 비참함의 이미지인 회색이 주된 색채로 고려되었다. 내적 특성은 불확정적 표현, 탈정형적 표현 그리고 획일적 표현으로 나누어 분석되었다. 첫째, 불확정적 표현은 단선적인 시간 개념과 근대적 지역 공간 개념이 해체되고 재구성된 의상으로 나타났다. 이를 통해 시공간에 따른 복식의 형태에 대한 고정관념이 와해되었으며 지역과 민족성이 복식을 통해 기호화된다는 전통적 사고가 붕괴되었다. 또한 빈부의 이미지가 상반된 소재와 기법의 혼용 등을 통하여 부와 빈곤, 미와 추, 새것과 헌것의 불확정성을 실현시켰다. 둘째, 탈정형적 표현은 기존의 남성과 여성의 복식에 대한 정형화된 이분법적 구분이 파괴된 스타일과 속옷과 겉옷의 고정된 구별이 전복된 스타일로 표현되었다. 의상에 부여된 기존의 성 개념이 해체된 표현은 앤드로지너스 스타일, 무성주의나 중성주의 스타일 그리고 트랜스베스티즘 스타일로 제시되었다. 셋째, 획일적 표현은 가장 강조되어 나타난 내적 표현 양식이었다. 유니폼들을 통해 개인의 표현보다 집단주의 성향의 강조를 암시하였다. 획일적 표현은 전체의 목적 달성을 위해 차별화된 개인의 미적 추구를 배제한 채 질서에 대해 순응하며 부품화 된 인간의 이미지를 반영하고 있다. 이상 분석한 디스토피아 영화의상의 특성은 다가올 미래 문화가 우리 삶에 끼칠 영향을 복식을 통해 구체화한 것이라고 볼 수 있다. 미래에 대한 부정적 전망을 내포한 이들 의상들은 단순한 환상이나 공상적인 개념이 아닌 현대 패션 현상의 연장으로서 제시된 것이다.

소셜미디어 정보를 활용한 박물관 키워드 분석에 관한 연구 : 박물관 게이미피케이션 앱

전세원 광운대학교 대학원 2022 국내석사

최근 박물관은 수집의 공간에서 교육의 공간으로 변화하고 있다. 박물관이 유물을 활용하여 창의적인 사고를 유발하도록 요구되고 있지만, 아직 도입단계에 머무는 상황이다. 이러한 사회적 상황에서 박물관과 관람자가 상호작용할 수 있는 것이 필요하며 더불어 관람자가 즐거움을 느끼며 창조성을 자극하여 정보 교류를 위한 커뮤니케이션 공간이 될 수 있게 되어야 한다. 그러나, 게이미피케이션을 적용한 박물관 앱이 활발히 개발되고 있지 않아 관람자들에게 다채로움을 주지 못하고 있다. 본 논문은 소셜미디어 정보를 수집할 수 있는 텍스톰(TEXTOM)을 활용하여 박물관, 게이미피케이션, 관람자 키워드에 대해 분석했다. 키워드 분석을 위해 2020.04.16. ~ 2021.04.16.까지 총 25,761개의 자료를 수집했다. 데이터 전처리 과정을 통하여 불용어를 제거했다. 키워드 연관성 분석 결과를 바탕으로 박물관, 게이미피케이션, 관람자 간의 상관관계를 파악했다. CONCOR 분석을 통해 박물관에 게이미피케이션을 적용함으로써 관람자가 직접 경험하고 체험을 통해 관람에 재미를 느낀다는 걸 알 수 있었다. 본 논문에서는 관람자가 원하는 스토리를 직접 선택하여 방문한 박물관 주제에 맞는 게임을 서비스하는 시스템을 제안한다. 또한, 본 논문에서 제안한 시스템은 스토리를 기반으로 관람자가 난이도를 직접 선택하여 개인 맞춤형 게임이 가능토록 스토리 알고리즘을 구성하였다. 기존 박물관 정보를 수집하여 해당 박물관 주제에 맞는 다양한 스토리의 게임이 가능하도록 설계하였고, 이를 바탕으로 박물관 게이미피케이션 앱에 적용하였다. 그리고 박물관 관람의 몰입을 더 높이기 위해 VR(Virtual Reality)을 기반으로 디자인하여 적용하였다. Recently, museum is changing from a space of collection to education. Museum is being demanded to arouse creative thinking by using relics. But they are still in the introductory stage. In this social situation, it is necessary for the museum and the visitor to interact, and in addition, the audience should feel pleasure and stimulate creativity to become a communication space for information. However, the museum app to which gamification is applied is not being actively developed, and also, it is not providing variety to the visitors. This paper analyzed the keywords of museum, gamification, and visitor by using TEXTOM, which can collect social media information. A total of 25,761 data were collected from April 16, 2020 to April 16, 2021, for keyword analysis. Stopwords were removed via data preprocessing. Based on the results of keyword-related word frequency analysis, correlations between museums, gamification, and spectators were identified. Through the CONCOR analysis, it was found that by applying gamification to the museum, the visitor can directly experience that viewing for fun. In this paper, we propose a system that provides a game service suitable for the theme of the museum using by the visitor directly selecting the desired story. In addition, in the system proposed in this paper, the story algorithm is configured so that the visitor can directly select the difficulty level based on the story to play a personalized game. By collecting and importing existing museum information, it was designed to enable games with various stories that fit the theme of the museum and applied to the museum gamification app. In order to further enhance the immersion of the museum viewing, it was designed and applied based on VR (Virtual Reality).

RBM으로 분사한 티타늄의 Nd:YVO4 레이저 조사에 따른 표면특성 평가

전세원 전남대학교 치의학전문대학원 2012 국내석사

임플란트 식립 성공의 열쇠는 골유착이다. 골 유착에 영향을 주는 요소로는 임플란트 표면재료 및 처리방식을 들 수 있으며, 기계적 가공, 표면 코팅법, 산부식법에 이어 최근에는 sandblasting, laser조사법, 플라즈마 분사법 등의 새로운 방법들이 연구되고 있다. 본 연구의 목적은 임플란트 재료로 사용되는 티타늄에 RBM(Resorbable Blasting Media)을 분사(blasting)하여 표면 처리한 후, 다양한 조합의 레이저 조사 조건에 따라 레이저를 조사하고 그에 따른 티타늄 표면의 특성 차이를 관찰하고 이를 토대로 임플란트 식립시 골유착을 향상시키는 요건을 밝히는데 기여하는 것이다. 본 연구에서는 기계 가공한 디스크 형태의 순수 티타늄 시편(commercially pure titanium, 직경 15mm, 두께 1mm)을 준비하여 모든 시료 표면을 RBM으로 분사하고 초음파 세척한 후, 9가지 조건으로 Nd:YVO4 레이저(Laser Pro D-20, 레이져발코리아㈜, 서울, 대한민국)를 조사하였다. 레이저의 power는 100 %(20 W)로 고정하고, scanning speed(mm/s)를 100, 300, 500 mm/s, repetition rate(kHz)를 5, 15, 35 kHz로 총 9개의 조건을 설정하였다. 레이저 조사 후, SEM(Scanning Electron Microscopy), XRD(X-ray Diffraction), EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석을 통해 티타늄 표면의 결정 구조 및 성분을 평가하고 휴대용 표면 거칠기 측정기(DH-7, Diavite AG, Z&uuml;rich, Switzerland)를 이용하여 티타늄 표면의 거칠기를 측정하였고 one-way ANOVA(p<0.05)와 Tukey 사후 검정으로 통계 분석을 실시 하였으며, 아래와 같은 결과를 얻었다. 1. RBM으로 분사한 티타늄 표면거칠기는 scanning speed(mm/s)와는 반비례하였고, Repetition rate(kHz)과는 비례하였다. 이것은 통계학적으로 유의성을 나타내었다(p < 0.05). 2. 주사전자현미경(SEM)을 이용한 표면 미세영상에서 레이저 조사 처리가 된 실험군에서는 레이저 스캔이 실행된 방향으로 특징적인 형태의 parallel scratch가 관찰되었다. 이것은 repetition rate가 커질수록, scanning speed는 작을수록 더욱 뚜렷해지고 방향성을 갖는 양상을 나타냈다. 3. X선 회절분석(XRD) 결과 티타늄 표면 성분의 회절 강도에 따라 티타늄의 고유 피크가 관찰되었다. 4. EDX 정성분석 결과, 티타늄 표면의 산화도가 scanning speed(mm/s)와는 반비례하였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때, 기계 가공한 티타늄 표면에 RBM 입자를 분사하고 Nd:YVO4 레이저를 조사하면 조건에 따라 거칠기가 변하며, 이와 같은 성질 변화가 실제 임플란트 식립시 골유착 증진과 안정성 향상을 가져다 주는데 기여를 할 것인지를 입증하기 위한 추가적인 세포 실험 및 동물 실험이 필요하다고 생각된다.

플로우 기반 NPR 알고리즘의 가속화 연구 : 모바일 GPGPU의 활용

전세원 연세대학교 대학원 2016 국내석사

최근 모바일 디바이스는 고성능 카메라를 비롯하여 각종 센서가 부착되어 있어 이를 이미지 프로세싱 및 비전 알고리즘 등에 이용하는 연구가 이뤄지고 있다. 이러한 알고리즘 중에는 Non photorealistic Rendering(NPR) 알고리즘 이 있다. NPR 알고리즘은 원본 이미지를 변형시켜서 예술적 효과를 부여하여 새로운 이미지를 만들어낸다. NPR 알고리즘은 게임과 영화 혹은 단순히 재미를 추구하는 예술적 목적뿐만 아니라 증강현실에서 이질감을 줄이기 위해서 이용하기도 하며 복잡한 구조물을 단순하게 표현하기 위해서 사용되기도 한다. NPR 알고리즘은 기존 이미지 필터들을 조합하거나 변형하여 소묘, 유채화, 만화, 판화 등과 같은 다양한 효과를 부여하며 이용되는 필터의 특성에 따라 그 연산량과 시각적 효과 및 품질이 달라진다. 연산량을 감소시키는 경우 에는 빠른 시간 내에 처리 가능하지만 결과물로 생성되는 이미지의 시각적 효과와 품질이 저하되는 문제점이 있다. 반면 시각적 효과와 품질을 고려한 연구도 이루어졌는데 그 중 하나가 플로우 기반 알고리즘이다. 플로우 기반 알고리즘은 Edge Tangent Flow(ETF)를 기존의 방향성이 없는 등방성 필터에 적용함으로써 방향성을 부여하여 NPR 기법으로 생성되는 시각적 효과와 이미지의 품질을 향상시킬 수 있는 알고리즘이다. 이 알고리즘은 NPR 효과를 부여함으로써 이미지를 변형시키되 기존의 이미지가 가지고 있던 특징점들을 잘 보존하는 장점이 있다. 하지만 이 알고리즘은 등방성 필터를 이용하는 알고리즘에 비해 과정이 복잡하고 연산량이 증가한다. 모바일 디바이스는 데스크탑이 가지고 있는 이동성 문제를 해결하여 활용성이 높은 기기이기도 하지만 데스크탑에 비해서 프로세서의 성능 및 지원하는 API와 컴파일러의 특성에 따른 제약 사항이 존재하고 있어 기존에 데스크탑 환경에서 연구 및 개발되었던 이미지 프로세싱 알고리즘들을 빠른 시간 내에 처리 하기 위해서는 모바일 디바이스 환경에 맞는 최적화 연구가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 시각적 품질이 좋은 기존 플로우 기반 NPR 알고리즘을 변형하여 기존 알고리즘 대비 이미지 품질 저하가 적으면서도 연산량을 크게 감소시키는 방법을 제안한다. 또한 모바일 GPGPU를 이용해 병렬화 및 가속화 하고 추가적인 속도 향상을 위해 최적화하는 방법을 제시한다. Recently, mobile devices have been equipped with high-resolution cameras and a variety of sensors. Therefore, research on mobile device-based image processing and vision algorithms has attracted considerable attention. One of these image processing algorithms is non-photorealistic rendering (NPR). NPR algorithms change the original image into a stylized image by adding artistic effects to it. NPR is used not only for artistic purposes, such as the creation of games or movies but also for reducing the awareness of the difference in augmented reality and simplifying complex architectural structures. NPR algorithms represent their own effects such as pencil drawing, oil painting, cartoon, and engraving through the modification and combination of conventional image filters. The number of operations and visual effects and the image quality vary according the nature of the selected image filters. If the focus is on decreasing the number of operations, we can achieve this within a short period of time. However, doing so leads to a decrease in the number of visual effects and degradation in the image quality. Further, research focusing on visual effects and image quality has also been conducted. One of these studies has reported a flow-based algorithm. This algorithm can improve the image quality and the visual effects by the addition of an edge tangent flow (ETF), which gives directions to conventional isotropic image filters. It has advantages of preserving the original image’s features while producing the NPR effect on the image and modifying the image. However, this algorithm is more complex than isotropic algorithms and thus, requires a larger number of operations. Although the emergence and widespread use of mobile devices has solved the mobility issues of desktops, the processor performance and the limitations caused by the API and compiler features lead to certain constraints. Therefore, further research on the fast processing of conventional image processing algorithms by using mobile devices is required. In this paper, we propose a method that can decrease the number of operations while causing negligible degradation of the image quality. Further, we parallelize and accelerate the proposed method by using a mobile general-purpose graphics processing unit. We also apply an optimization process for obtaining further performance gains.

토마스 홉스와 그랜드 투어

전세원 한국교원대학교 2018 국내석사

이 연구는 토마스 홉스(1588-1679)의 그랜드 투어(The Grand Tour)에 관한 것이다. 그랜드 투어란 영국의 귀족과 상류계층 젊은이들이 엘리트교육의 최종 단계로 몇 년에 걸쳐 대륙으로 장기간 여행을 다녀오는 것을 말한다. 영국인들은 일반적으로 도버해협을 건너 대륙으로 들어가 프랑스, 독일, 이탈리아를 여행하면서 유물과 유적지를 감상하고 지식인들과 교류 하였다. 리바이어던(Leviathan)󰡕을 집필한 영국의 철학자 토마스 홉스는 일평생 카벤디쉬 가문에 봉직하면서 세 차례 그랜드 투어를 경험하였다. 그랜드 투어의 기간은 매번 2~3년에 걸쳐 장기간 지속되었고, 이 경험이 홉스가 자신의 정치철학을 구축하는데 큰 영향을 끼쳤다. 첫 번째 그랜드 투어는 1614-1615에 걸쳐서 진행되었다. 홉스는 자신의 제자인 윌리엄을 데리고 프랑스와 독일을 방문하였고 주로 이탈리아를 중심으로 여행하였다. 베네치아에서 만난 파올로 사르피, 풀젠지오 미칸지오와의 교류는 홉스의 초기 여행에서 가장 중요한 경험이었다. 교황에 대항하여 싸우고 있는 이들을 보면서 홉스는 왕과 교황이 가지는 통치권과 시민의 관계에 대해서 생각하는 계기가 되었다. 두 번째 그랜드 투어는 1629-1631년에 진행되었다. 여정의 중심지는 프랑스와 그 주변이었다. 홉스는 스위스의 제네바에서 어느 신사집을 방문하게 되었는데 그 때 우연히 기하학 서적을 접하게 되었다. 이후로 기하학을 자신의 정치철학을 과학적으로 증명할 모델로 삼게 된다. 세 번째 그랜드 투어는 1634-1637년에 걸쳐 진행되었다. 여정은 파리, 리옹, 베네치아, 로마, 피렌체였다. 이 여행에서 홉스는 메르센(Abbe Marin Mersenne, 1588-1648), 데카르트(Rene Descartes, 1596-1650), 가상디(Petrus Gassendi, 1592-1655), 갈릴레이(Galileo Galilei, 1564~1642) 등 유럽 대륙의 저명한 인사들과 교류를 하게 되었다. 특히 홉스는 갈릴레이와의 만남으로 큰 깨달음을 얻게 된다. 이 과정을 통해 홉스는 자연과 인간 그리고 국가를 기하학의 방법론과 물리학의 운동법칙을 적용하여 과학적으로 설명할 수 있게 되었다. 홉스는 세 차례의 그랜드 투어를 통해 영국에서 경험하지 못했던 세련되고 최신의 지적 환경을 경험할 수 있었다. 또한 당대 유럽에서 가장 저명한 학자들과 교류를 하면서 사고의 지평을 넓혀 나갔다. 그 결과 자신의 정치철학과 국가이론을 확립할 수 있게 되었다. 홉스는 ‘자연상태’에서 인간이 합리성의 결과인 사회계약을 통하여 새로운 시민 사회를 구성하게 된다는 생각을 하게 되었고, 후대에 지대한 영향을 끼친 정치 이론의 출발점을 제시하였다. 이러한 홉스의 새로운 생각은 여러 차례 장기간에 걸친 그랜드 투어의 경험이 반영된 결과라고 할 수 있다.

Enhancing the performance of Vanadium based catalysts for selective catalytic reduction of nitrogen oxides with ammonia

전세원 서울대학교 대학원 2023 국내박사

Air pollution has been a global environmental issue for decades and efforts to mitigate the global threat are a huge challenge to many environmental researchers. As the industries have been developing fast, desires for clean environment and better life have also increased for past years. The major air pollutions that have caught much attention are nitrogen gases (NOx), sulfurous gases(SOx), carbon dioxides(CO2), and other greenhouse gases(GHG). For recent years, the harmfulness of these emissions has been highlighted as cause of climate change. Hence, the global goals for clean environment have implemented to reduce the environmental impacts for public health. Among these air pollutants, NOx emission from stationary sources like coal power plants that uses fossil fuels as energy sources is a huge challenge because it can produce the secondary product when it emits to air. It also plays a critical role in increasing ozone and smog. Various technologies have been developed to suppress NOx emissions including selective catalytic reduction with NH3, lean burn engines and so on. Although selective catalytic reduction with NH3 as a reducing agent (NH3-SCR) has been applied to industries as an efficient technology, especially to after treatment process, to reduce NOx emission. The injected ammonia(NH3) into exhaust gas stream, passing through a catalyst bed where the NOx is converted to nitrogen (N2) and water (H2O), which are harmless compounds in air. The NH3-SCR technology are advantageous over other technologies because of its lower operating costs with high efficiency. However, new technology on NH3-SCR system must be introduced to fulfill the NOx emission regulations placed by governments and SOx are usually present in after treatment process of power plants. During the NH3-SCR process, the present of SOx must be considered as well because it can affect the lifetime of catalyst and efficiency. Various types of metal oxide-based catalysts and zeolite-based catalysts have been utilized in NH3-SCR systems depending on their properties and operating factors like temperature and composition of exhaust gas. Among various DeNOx catalysts, vanadium oxide-based catalysts are most used in after treatment process of stationary sources for its high thermal stability and affordable prices. Although the vanadium oxide-based catalysts (V2O5/TiO2 or V2O5/WO3-TiO2) are world widely used for its advantages, there are practical issues to meet the recent obligations. First, the high NOx conversion of the conventional vanadium oxide-based catalysts can only achieve only at high temperature above 300 oC while the recent operating temperature in actual industries are mostly below 300 oC. In addition, since SO2 and water exist during the after-treatment process. When SO2 are oxidized to SO3 and react with NH3 and H2O, ammonium bisulfate (ABS) is produced and it causes sulfur poisoning on catalysts, leading to reduce efficiency and lifetime of catalysts. Hence, innovative NH3-SCR technology that acquires high sulfur resistance with less energy consumptions and higher NOx removal efficiency at low temperature simultaneously are required as for environment-friendly industrial applications. Therefore, this research provides innovative insights to improve sulfur resistance of vanadium oxide-based catalysts via simple synthesis method that can be advantageous applying to practical industrial fields. In details, this study discussed that a series of V2O5/WO3-TiO2 and alumina calcined at different temperatures are prepared by physical mixing to enhance sulfur resistance and regenerability at low temperatures. Among the mechanically alumina mixed catalysts (V2O5/WO3-TiO2 + Al), the V2O5/WO3-TiO2 mixed with alumina calcined at 900 oC achieved the highest sulfur resistance due to increase of strongly adsorbed acid sites. This research also demonstrated that ABS formed on vanadia sites migrated to the mixed alumina sites and vanadia active sites were protected from sulfur poisoning, resulted in superior sulfur resistance at low temperature. The physical mixed V2O5/WO3-TiO2 catalyst with alumina can enhance sulfur resistance of V2O5/WO3-TiO2 catalyst and accomplish regenerability at low temperature. This study also discussed the physically mixed vanadia catalyst with surface modified zeolite that can resolve physical and chemical deactivation simultaneously. When V2O5/WO3-TiO2 catalysts and Al-rich zeolite Y (Si:Al2=5.1) were mechanically mixed are designed for sulfur-resistant deNOx catalysts, degradation of activity was observed with improved sulfur resistance. The main cause of degradation was the chemical interaction between VOx and mobile AlOx species, most likely extra-framework Al species, on zeolite surface during the mechanical mixing, which were confirmed by various characterizations including H2- temperature-programmed reduction (H2-TPR) and line energy dispersive X-ray spectroscopy (line-EDS). To resolve the problem, octadecyltrichlorosilnae (OTS) was coated on zeolite surface first and mechanically mixed with V2O5/WO3-TiO2 catalysts. In summary, the developed catalyst V2O5/WO3-TiO2 + OTSY catalyst obtained high NOx conversion and enhanced sulfur resistance by suppressing the physical and chemical poisoning simultaneously. The present study also investigated ball milling effect over hybrid catalyst composed of V2O5/WO3-TiO2 + zeolite Y catalysts. It included how the ball milling process affected on catalytic properties and activity depending on synthesis method. 암모니아를 활용한 선택적 촉매 환원기술은 높은 효율성과 낮은 운영 비용으로 대기 오염물질 질소산화물 제거에 탁월하여 각광받아 오고 있으나 매년 강화되는 질소산화물 배출 규정을 준수하기 위해서는 종래의 기술들보다 더욱 효과적인 선택적 촉매 환원 기술이 도입되어야 하는 실정이다. 또한, 해당 기술은 발전소의 후처리 과정에서 많이 활용이 되는데 후처리 과정에 포함된 황산화물은 촉매 수명과 효율에 영향을 미치므로 이에 대한 영향도 고려되어야 한다. 공정의 운용 온도와 배기 가스 조성 등의 요인에 따라, 다양한 금속 산화물 기반 촉매와 제올라이트 기반 촉매들이 암모니아를 활용한 선택적 촉매 환원 기술에 활용되고 있다. 그 중에서도 바나듐 산화물 기반 촉매는 높은 열 안정성과 경제적인 가격 때문에 많이 활용된다. 하지만, 최근 배출 규제를 충족시키기 위해서는 몇 가지 문제점들에 직면해 있다. 첫째, 기존 바나듐 산화물 기반 촉매의 높은 질소산화물 전환율은 300℃ 이상의 높은 온도에서만 달성할 수 있으나 최근 산업에서 실제로 운전되는 온도는 대부분 300℃ 미만이다. 게다가, 후처리 과정에서 황산화물과 물이 존재하게 되는데 황산화물이 산화되어 암모니아와 물의 반응물로 인해, 비활성화 물질인 암모늄 바이설페이트(ABS)가 생성되게 된다. 생성된 암모늄 바이설페이트가 촉매에 침적되게 되어 촉매의 효율과 수명을 감소시킨다는 문제점이 있다. 따라서, 저온에서 높은 질소산화물 제거 효율과 함께 더 적은 에너지 소비로 우수한 내황성을 확보하는 혁신적인 선택적 촉매 환원 기술이 필요하다. 이 같은 목표를 가지고 저온에서 내황성을 향상시키기 위해 V2O5/WO3-TiO2 촉매와 다양한 온도에서 소성된 알루미나 촉매를 물리혼합방법으로 제조한 촉매들을 개발하였다. 혼합된 촉매 (V2O5/WO3-TiO2 + Al) 중에서 900℃에서 소성된 알루미나와 혼합된 바나듐 촉매가 강한 산점의 증가로 인해 가장 높은 내황성을 유지하였다. 물리 혼합 과정에서 생성된 물리적 접촉면을 통해 바나듐에 생성된 ABS가 혼합된 알루미나로 이동하여 바나듐 활성점이 황 피독으로부터 보호되어 저온에서도 우수한 내황성과 우수한 재사용성을 가지는 것으로 관찰되었다. 이 연구는 바나듐 산화물 기반 촉매(V2O5/WO3-TiO2)와 표면을 카본 처리한 제올라이트와 물리 혼합 방법으로 제조하여 물리적 및 화학적 비활성화를 동시에 해결할 수 있는 방법을 제시하였다. V2O5/WO3-TiO2 촉매 및 알루미늄 사이트가 많은 제올라이트 Y를 물리 혼합방법으로 제조하였을 때, 활성 저하가 관찰되었다. 활성 저하의 주요 원인은 물리 혼합 과정 중 바나듐 종과 제올라이트 표면에 존재하는 알루미나 종의 화학적 상호작용을 통한 활성화 에너지 증가로 밝혀졌다. 이에 따라 제올라이트 표면에 옥타데실트리클로로실란(OTS)을 코팅처리 하여 V2O5/WO3-TiO2 촉매와 물리 혼합하여 제조하였다. 개발된 촉매(V2O5/WO3-TiO2 + OTSY)는 물리적 및 화학적 중독을 동시에 억제하여 우수한 저온 활성과 내황성을 가지는 촉매 개발하였다. 더불어, 본 연구에서는 V2O5/WO3-TiO2 + 제올라이트 Y 촉매를 볼 밀링 머신을 통해 제조함으로서 볼 밀링 효과를 연구하였다. 볼 밀링을 이용한 촉매 제조를 통해 물리 혼합 방법에 따라 변화된 촉매 특성과 활성에 미치는 영향에 대해서 연구를 하였으며, 최적화 연구를 진행하였다.