• Membrane and Water Treatment
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• 제13권4호
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• pp.191-199
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• 2022

In industrial production, the development of traditional polyamide nanofiltration (NF) membrane was limited due to its poor oxidation resistance, complex preparation process and high cost. In this study, a composite NF membrane with high flux, high separation performance, high oxidation resistance and simple process preparation was prepared by the method of dilute solution dip coating. And the sulfonated polysulfone was used for dip coating. The results indicated that the concentration of glycerin, the pore size of the based membrane, the composition of the coating solution, and the post-treatment process had important effects on the structure and performance of the composite NF membrane. The composite NF membrane prepared without glycerol protecting based membrane had a low flux, when the concentration of glycerin increased from 5% to 15%, the pure water flux of the composite NF membrane increased from 46.4 LMH to 108.2 LMH, and the salt rejection rate did not change much. By optimizing the coating system, the rejection rate of Na₂SO₄ and PEG1000 was higher than 90%, the pure water flux was higher than 40 LMH (60psi), and it can withstand 20,000 ppm.h NaClO solution cleaning. When the post treatment processes was adjusted, the salt rejection rate of NaCl solution (250 ppm) reached 45.5%, and the flux reached 62.2 LMH.

• 멤브레인
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• 제33권3호
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• pp.94-109
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• 2023

1,3-다이옥솔란은 용매, 전해질 및 시약으로서 화학, 페인트 및 제약 산업에서 광범위한 관심을 받고 있는 화합물이다. 1,3-dioxolane은 주로 독성, 발암성, 폭발성, 자동 인화성이 없으며 다기능성을 가지고 있어, 대부분의 유기 및 수성 용매 조건에서 우수한 용해성을 가져 고분자 전구체로서 사용된다. 최근 몇 년 동안 이 물질은 배가스 및 천연 가스 혼합물에서 CO₂를 분리하기 위한 CO₂ 선택적 고분자 전구체로서 점점 더 많은 관심을 받고 있다. Poly(1,3-dioxolane) (PDXL)은 폴리에틸렌 옥사이드(PEO)보다 높은 에테르 산소 함량을 가지고 있으며, 이는 극성 에테르 산소 그룹이 CO₂에 대해 강한 친화력을 나타내기 때문에 우수한 막 CO₂/N₂ 분리 특성을 보인다. 따라서 PDXL 기반 분리막은 비극성(N₂, H₂ 및 CH₄) 가스에 대해 탁월한 CO₂ 용해도 선택성을 보인다. 그러나 PEO와 마찬가지로 PDXL의 극성기는 고분자 사슬의 밀집도를 증가시키고 고분자 결정화를 유발하여 기체 투과도를 감소시켜 이에 대한 개선이 필요하다. 이 논문에서는 기체 분리 응용 분야에서 PDXL기반 고분자막의 최근 발전과 한계에 대해 알아보고자 한다. 또한 CO₂ 분리 공정에서 1,3-dioxolane 기반 고분자의 한계를 극복하기 위한 몇 가지 분자 설계방안에 대해 다루어 보기로 한다.

• Elastomers and Composites
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• 제33권1호
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• pp.37-43
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• 1998

The permeation of gas through polymer membrane at temperatures above its glass transition, generally occurs by a solution-diffusion mechanism. This mechanism is performed by the affinity difference between polymeric materials and gas molecules, and various technologies, such as copolymerization, impregnation and so on, have been researched to improve the affinity of polymeric material for the gases. In this study, permeability and selectivity for some gases were obtained from steady-state rates of gas permeation through silicone rubber membrane which is prepared by supercritical fluid extraction method. The permeability was measured by the volumetric method proposed by Barrer. Permeability was increased generally with temperature and permeation pressure. Silicone rubber membrane shows a higher permeability to $CO_2$ than to $O_2$, $N_2$. This results probably reflect the relatively high solubility of CO_2 in silicone rubber membrane, which is due to the affinity of $CO_2$ molecules. Since separation powers of $CO_2/N_2$, $CO_2/O_2$ were more than 200, and 100, respectively, it is able to separate $CO_2$ from the air, and the optimum temperature and pres-sure was 328.15 K, 60 cmHg respectively. In future, it is possible that the silicone rubber membrane can be used for separation or concentration of $CO_2$ through experiment for mixed gas separation.

• 멤브레인
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• 제28권2호
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• pp.136-141
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• 2018

이산화탄소($CO_2$)는 천연 가스, 바이오 가스, 매립 가스의 성분으로 존재할 뿐만 아니라 화석연료의 주요 연소 생성물로써 온실 가스의 주범이다. 특히 내연기관의 연료 고효율을 얻고, 가스 수송시스템의 부식을 방지하며, 기후변화에 선제적으로 대응하기 위해서는 이산화탄소($CO_2$)의 저감 또는 제거 기술이 필수적이다. 지난 수십 년간, 멤브레인 기반 기술의 구성 및 설계 단순성에 의하여 관련 연구가 많이 이루어져 왔으며 많은 발전을 이루었다. 최근 들어, 기존 멤브레인 기반 분리 뿐만 아니라, 새로운 흡착제 기반 분리 기술 등에 대한 관심도 높아지고 있다. 특히, 최근 각광받고 있는 유기-금속 골격체(Metal Organic Frameworks, MOFs)의 경우, 일반 다공질 흡착제와는 다른 독특한 성질(Flexibility, Gating effect 또는 Open Metal Sites 등)로 인하여, 이를 활용한 다양한 기체 분리 연구가 늘어나고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 대표적 플렉서블한 물질인 MIL-53(Al)과 강한 결합에너지 site를 다수 보유한 대표적 MOF 물질인 MOF-74(Ni)를 활용하여 온도 및 압력에 따른 이산화탄소 메탄 분리 성능 비교 분석하였으며, 각 물질의 특성별 압력 및 온도에 따라 변화하는 적정 분리 구간을 제시하였다.

• 멤브레인
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• 제33권5호
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• pp.240-247
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• 2023

가스 분리 방법 중에서도, 멤브레인을 이용한 CO₂ 포집 및 분리는 지속적으로 개발되고 있는 꾸준히 성장하는 분야이다. 이온성 액체(IL) 기반 복합 막은 CO₂를 분리하는 데 있어 우수한 성능값을 보여준다. 유사하게, 다양한 공중합체/IL 복합막 또한 향상된 성능을 보여준다. 이러한 공중합체/IL 복합만에 산화그래핀과 같은 필러를 첨가하면 IL과 유기 필러 사이에서 발생하는 강한 상호작용으로 인해 필러의 효과가 더욱 향상되며, 이는 결과적으로 CO₂의 친화도, 선택도 및 흡착과 같은 요소를 향상시킨다. 금속-유기 구조체(MOF)를 사용하는 공중합체/IL 복합 막은 향상된 CO₂ 투과도를 보여주었다. 이 총설에서는 이온성 액체와 공중합체복합막의 다양한 조합에 따른 이산화탄소분리성능에 대한 상관관계를 논의한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.865-868
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• 2011

배가스로부터 이산화탄소의 분리 특성을 파악하기 위해 유기 화합물인 하이드로퀴논을 이용하여 크러스레이트 화합물을 형성하였다. 형성된 크러스레이트 화합물은 고체 NMR 및 라만 분광법을 이용하여 기체의 포집 거동을 확인하였으며, 기체 분리 효율을 계산하기 위하여 원소 분석기를 통한 정량분석도 함께 수행하였다. 분석 결과 배가스에 포함된 이산화탄소는 질소에 비해 동일한 조건에서 크러스레이트 화합물 내로 더 잘 포집되는 것으로 확인되었다. 또한 다양한 압력에서 형성된 시료들을 분석한 결과, 이러한 이산화탄소의 선택적 포집 특성이 매우 낮은 압력에서도 뚜렷한 것으로 확인되어 추가적인 에너지 소모를 적게 하면서도 배가스로부터 이산화탄소를 대규모로 분리/회수하는 것이 가능할 것이라 판단된다. 본 연구에서 얻어진 결과는 향후 배가스에 대한 분리 응용 기술이나 혼합 가스의 선택적 분리와 같은 분야에서 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 멤브레인
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• 제31권4호
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• pp.268-274
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• 2021

지구 온난화 이슈에서 가장 고질적인 문제 중 하나는 온실가스의 배출이다. 다양한 온실 가스 중 가장 높은 비중을 차지하는 이산화탄소(CO₂)는 이를 분리하기 위해 연구자들이 지속적으로 연구를 진행해오고 있다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 이산화탄소 기체를 분리하기 위해 poly(vinyl alcohol) (PVA) 기반 공중합체를 제조하여 기체 분리막에 활용했다. 공중합체는 자유 라디칼 중합법을 활용했으며, 곁사슬을 위한 단량체로 아크릴산(acrylic acid)를 사용하여 PVA-g-PAA(VAA) 그래프트 공중합체를 제조했다. 본 공중합체를 이산화탄소 기체분리막에 적용한 사례는 최초이며, 폴리설폰 지지체에 복합막 형태로 제조했다. 공중합체 합성 결과는 FT-IR을 통해, 합성한 공중합체 의 거동은 TEM과 DSC, TGA를 통해 분석하였다. AA 그래프팅을 통해 공중합체는 나노 구조를 형성하며, PVA의 결정화도를 급격하게 감소시켜 이산화탄소의 용해도를 증가시켰고, 이는 이산화탄소 기체 분리 성능을 향상시켰다. 이를 통해 이산화탄소 분리막 분야에 용액-확산 및 그래프팅 방법이라는 새로운 접근법을 제시하였다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.131-136
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• 2008

The oil separation in an oil separator is one of the most important characteristics for proper compressor operation. In this study, a gravity type of oil separator is used. Oil separation characteristics has been investigated for $CO_2$/PAG mixture in the range of oil concentration 0 to 5 weight-percent and the mixture temperature range of $5^{\circ}C$ to $15^{\circ}C$ and $70^{\circ}C$ to $90^{\circ}C$. The results obtained indicate that the oil separation is increased with an increase in the oil concentration. It is also found that the oil separation in liquid state is increased with an increase in the mixture temperature while the oil separation in gas state is decreased.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권1호
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• pp.31-38
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• 2015

현재 기후 온난화의 주요원인 이산화탄소의 배출은 전 세계적으로 문제가 되고 있다. 이에 따라, 기존에 존재하는 화력 발전소 및 철강 공장과 같은 다량의 이산화탄소를 발생시키는 공장에서는 이산화탄소의 격리와 저장 등의 기술이 필요해졌고, 현재 많은 공장에서 실제 분리가 일어나고 있다. 또한 이러한 직접적인 배출량 감소 말고도 간접적으로 이산화탄소의 배출을 줄일 수 있는 일산화탄소, 수소 등의 환원가스의 재사용에 대해서도 여러 방식으로 연구가 이루어지고 있다. 이에 따라, 대표적인 가스 분리공정 중 하나인 Pressure swing adsorption(PSA)나, 최근 몇몇 공장에서 실 사용이 이루어지고 있는 막 분리공정을 사용하여 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 분리하는 많은 연구들이 수행되어 왔다. 또한, 이 두 종류의 공정을 합친 하이브리드 공정에 대한 연구도 존재했다. 하지만 분리 목표 가스가 두 가지 이상인 다성분 기체에 대하여 연속공정 모델을 만들고, 이 모델 전체에 대해 조업 최적화 및 경제성 평가를 다룬 연구는 진행되어 오지 않았다. 본 논문에서는 이산화탄소, 일산화탄소, 수소 및 다른 기체들을 포함한 다성분 기체를 대상으로 환원가스로 사용 가능한 일산화탄소, 수소와 분리 저장이 필요한 이산화탄소를 분리하는 PSA와 막 공정을 사용한 연속공정 모델을 개발하고, 이 모델을 사용하여 가능한 시나리오들을 생성한 뒤 조업 최적화를 진행해 경제성을 평가하였다. 그 결과, 수소 가스의 조성이 초기에 14% 정도일 경우 수소를 분리하는 것보다 연료로 사용해야 하며, $CO_2$와 CO의 조성이 30% 정도로 유사할 경우 $CO_2$를 먼저 분리하는 것이 유리하다는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서 진행한 결과를 통해 분리 대상 기체의 분리 경제성을 분석하여 가스 분리 여부 결정에 도움을 줄 수 있을 것이다.

• 에너지공학
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• 제6권2호
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• pp.203-211
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• 1997

본 연구에서는 지구 온난화 연소폐가스를 모델로 한 $CO_2$-$N_2$혼합 기체의 화학흡수법에 의한 기체 분리 실험을 행하였다. 반회분식 기포부상 반응 장치를 이용하여 최적흡수액의 조건을 탐색하였고, 충진 흡수탑을 이용하여 흡수 속도를 측정, 실험 결과를 이론적 예측값과 비교.분석하여 흡수현상에 대한 적절한 해석을 하고자 하였다. 본 실험에 사용한 흡수제는 Monoethanolamine(MEA)이었고, 대상 기체는 화력발전소의 연소배가스의 주요성분이 $N_2$79%, $CO_2$15%, $O_2$4%인바, $N_2$: $CO_2$가 몰비 85:15의 비율인 모델가스를 혼합기체로 사용하였다. 실험조건하에서 $CO_2$loading과 $CO_2$제거율을 측정하였고, 흡수속도를 구하기 위하여 Enhancement factor를 도입하고 Film 모델과 Higbie 모델을 적용하였다. 흡수액의 최적농도는 4-5 M인 것으로 나타났으며. Higbie model에 의한 흡수속도 예측은 실측치와 잘 일치하여 연소폐가스 중의 고농도 $CO_2$가스의 흡수에 적용이 가능한 것으로 나타났다.