• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2004년도 봄 학술발표회 발표논문집
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• pp.203-206
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• 2004

활성탄 흡착을 통한 도장공정의 건조작업시 발생하는 VOCs 가스중에서 많은 양을 차지하는 톨루엔의 흡착실험의 결과는 아래와 같다. 활성탄을 충전한 고정흡착탑에서 톨루엔의 흡착에 있어서 파과곡선의 파과점은 흡착제의 포화특성에 좌우되며, toluene 가스의 농도, 유량이 증가할수록 감소하였다. 활성탄의 동일한 충전층에 대해 toluene 가스의 유량, 농도가 증가할수록 MTZ와 LUB도 증가함으로 흡착층의 효율이 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.642-645
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• 2007

석탄, 폐기물 등 다양한 시료의 가스화 반응을 통해서 발생되는 합성가스는 CO, $H_2$, $CO_2$가 주성분으로 가스엔진, 가스터빈 등의 연료로 사용하여 발전하거나 합성반응을 통해 다양한 화학원료로의 전환이 가능하다. 합성가스를 가스엔진, 가스터빈, 연료전지등의 연료로 사용하는 경우는 고효율 발전이 가능하여 기존 연소방식의 발전과 비교하여 단위 전력 생산량 당 $CO_2$의 배출량이 감소 되며, 여기에 $CO_2$ 분리공정을 적용하면 $CO_2$ 배출량 감소효과를 극대화 할 수 있다. 화석연료의 연소 및 가스화 반응을 통해서 발생하는 이산화탄소의 분리에 대한 많은 연구가 진행되고 있으나, 본 연구에서는 흡착방식을 이용한 합성가스 내의 이산화탄소 분리를 위하여 흡착제를 이용한 이산화탄소의 흡착, 탈착 성능 분석 연구를 수행하였다. 합성가스내의 이산화탄소를 분리하기 위한 흡착제로는 NaX 계열의 zeolite를 이용하였으며, 가스화 반응을 통해 발생한 합성가스를 흡착제에 통과시켜 이산화탄소의 선택적 흡착 여부를 확인하였다. 또한 TPD(Temperature Programmed Desorption)방법을 이용하여 흡착제의 이산화탄소 흡착 성능을 분석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.152.1-152.1
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• 2010

매립지에서 유기물의 분해로 발생되는 매립가스는 악취 등으로 인한 대기오염뿐만 아니라 온난화지수가 21인 메탄이 약 50vol% 이상 포함되어 있어 지구온난화에 큰 영향을 미친다. 하지만 매립가스를 에너지원으로 활용하면 대기오염저감, 지구온난화 감소, 대체에너지원 확보뿐만 아니라 CDM사업 등과 연계하여 부가수익창출이 가능하다. 현재 국내에는 약 242개의 폐기물매립지가 있는데, 이중 매립가스를 활용하는 곳은 단지 14개소로 개별 경제성이 있는 대형매립지에서만 자원화시설을 설치하여 운영 중이며 그 외 매립지에서는 매립가스를 소각 또는 단순 대기 방출하여 대기오염유발과 동시에 대체에너지원 미활용으로 국가차원에서 큰 손실이므로 이를 활용할 수 있는 기술개발이 시급하다. 현재 매립가스 에너지화 기술로는 매립가스 열량에 따라 가스엔진, 가스터진, 증기터빈을 이용하는데 국내에서는 수분제거와 같은 간단한 처리 과정을 거친 후, 정제 없이 사용한다. 그런데 매립가스 구성 성분 중 일부 미량가스($H_2S$ 등)는 부식성이 높아 실제 공정에서 큰 문제점으로 작용하게 되므로 전처리공정이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 중소규모 매립지에서 발생하는 매립가스를 중심적환장으로 이송하여 경제성을 가지는 에너지원으로 활용할 수 있는 기술개발을 목표로 하이드레이트 기술을 활용함에 있어 전처리 기초연구를 수행하였다. 매립가스 구성성분 중 대표적 악취물질인 메르캅탄과 부식성 물질인 황화수소의 전처리 기술로서 활성탄 흡착방법을 이용하여 외부에서 관찰이 가능하고 흡착탑을 2단으로 구성하여 활성탄 흡착탑을 제작하였다. 대상가스는 일반적으로 매립가스에 포함되어 있는 성분으로 제작하여 사용하였고 흡착탑 전 후 가스의 성분분석은 LMSxi를 이용하였다. 실험결과 활성탄의 상태, 접촉시간, 흡착탑의 구성에 따라 50~80%의 제거효율을 보였으며 이는 활성탄 흡착탑을 매립가스 에너지화의 전처리 시설로 사용될 경우 각각의 변수들에 대해 정확한 공정설계가 필요하다고 할 수 있다.

• 한국가스학회지
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• 제14권3호
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• pp.35-40
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• 2010

이 연구는 근로자 및 인체에 유해한 휘발성유기화합물질인 benzene, toluene, p-xylene을 흡착제거할 수 있는 흡착제를 개발하고자 하였다. 따라서 그 것을 위하여 기존 상업용 흡착효율을 높이고자 KOH/ACF(activated carbon fibers)를 몰비 1:1로 ACF를 재활성 시켜 기존 ACF와 재 활성 시킨 ACF와의 흡착효율을 비교 검토하고자 하였다. 그 결과 각 물질에 대한 흡착시간에 따른 흡착파과효율(%)는 농도가 클수록 커져 빠른 파과속도를 보였고 또한 농도를 125PPM으로 고정시키고 유량을 0.5$\ell$/min에서 탈착실험을 통한 흡착효과의 재현성은 toluene과 p-xylene의 경우 유사한 경향을 보였다. 그러나 benzene의 경우 재활성한 ACF가 재활성 되지 않은 상업용 ACF보다 오히려 탈착효과가 낮은 것으로 관찰되었다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1994년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.90-96
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• 1994

본 연구는 에너지를 집중적으로 사용하는 발전소와 대규모 공장 단지에서 발생하는 배기가스 중에 포함된 황산화물의 제거 방법에 관한 것으로서, 활성탄의 적절한 전처리를 통해 이산화황 흡착능을 향상시켜 머지 않은 장래에 엄격히 적용될 대기오염 기준을 만족시킴과 동시에, 오염 물질의 제거 효율이 높고 폐기물 매립의 부담이 없는 건식 탈황 공정의 효율향상에 기여하는 것을 목적으로 하고 있다. Activated Char나 활성탄을 이용하여 황산화물과 질소산화물을 동시에 제거하기 위해서는 Carbon 표면을 적절하게 처리함으로써 활성탄의 촉매활성을 향상시키는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 활성탄을 열 및 $O_2$-NH$_3$ 혼합가스로 전처리하여 표면의 특성 변화와 SO$_2$ 흡착능에 미치는 영향을 살펴보았다. Coconut Shell로부터 제조한 활성탄을 NH$_3$의 농도를 변화시켜가며 $O_2$와의 혼합가스로 973~1173K에서 열처리하는 방법에 의해 전처리하여, 이률 고정층 반응기에서 SO$_2$흡착 및 반응실험을 수행하였고, 이 과정 중의 활성탄 표면의 특성변화를 원소분석, TPD(Temperature Programmed Desorption), FTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy), Acid-Base Titration, SEM(Scanning Electrolic Microscopy)등의 분석 방법을 통해서 알아보았다. 그 결과, 활성탄을 열 및 $O_2$-NH$_3$혼합가스로 처리하여 환원성 분위기 하에서 표면 활성점을 증가시킴으로써 황산화물 흡착제거율이 향상됨을 얻었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.116-116
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• 2011

바이오 가스 플랜트의 혐기소화 공정에서 발생하는 바이오 가스는 중 유해가스인 황하수소($H_2S$)는 부식성 가스로 수천 PPM농도를 함유하여, 발전기나 가스보일러로 이용하는 경우에는 $H_2S$를 제거하는 탈황공정이 반드시 필요하다. 탈황방식에는 산화철 탈황(건식 탈황)과 생물 탈황이 현재 많이 사용되고 있어나 산화철 탈황은 산화철 pellet이 유화철에 변화하면 탈황능력이 저하되어 pellet을 교환해야 하며 많은 비용이 발생한다. 생물 탈황 방식은 유황산화세균의 서식활동조건(온도, 반응시간, 산소량)확보가 반드시 필요하여 높은 운전기술을 필요로 한다. 본 연구에서는 바이오가스 전처리 기술 중 활성탄 또는 약액을 이용한 기존의 탈황정제방식보다 흡착성능이 뛰어난 이온교환섬유를 이용하여, 황화수소($H_2S$)를 95% 이상 제거할 수 있는 고효율 섬유상 이온촉매 악취제거 시스템 개발을 수행하였다. 이온교환섬유는 방사선 조사를 이용하여 부직포에 라디칼을 인위적으로 형성시켜(그라프트 중합) 양이온 또는 양이온을 교환할 수 있도록 제조된 섬유상의 흡착제로, 이온교환 섬유의 화학적 이온교환과 물리적 흡착 및 탈착반응이 동시에 발생되고, 활성탄/실리카켈 보다 흡착능력이 2~4배 높다. 또한 이온섬유의 재생기능을 이용하여 장기적 다양한 악취($H_2S$, $NH_3$, 아민계, 메르갑탄류, 알데히드 등) 및 유해가스(VOCs, NOx, SOx) 등을 95% 이상 제거할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.51-59
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• 2005

수소 분리막의 적용 분야는 석탄가스, 천연가스, 메탄가스 혼합기체이며, 고온/고압 및 수소농도가 낮은 혼합기체에서 고순도의 수소를 제조하는 곳이다. 특히 치밀질 세라믹 멤브레인은 고온에서 가스화한 석탄가스나 차세대의 쓰레기 처리 기술인 가스화 용융처리에서 생긴 고온가스로부터 고순도의 수소를 분리할 수 있다. 분리한 수소는 고온을 유지하기 때문에 연료전지 발전에 최적이다. 종래의 연료전지는 발전을 위해서 수소의 가열이 필요했으나 이것이 불필요하게 되어 발전 전체의 효율이 향상된다. 석유화학 산업에서 발생하는 혼합기체에서 수소를 분리하여 사용하고 남은 기체는 연료로 재사용할 수 있다. 분리막의 재질로는 고분자계가 개발되고 있으며 고분자 지지체에 백금이나 로듐과 같은 촉매를 코팅하는 방법이다. 이는 기공의 제어가 용이하고 대량생산이 가능한 장점이 있지만 고온에서 사용이 불가능하고 입자상 물질에 의해 분리막의 손상이 문제가 되고 있다. 이에 비해 치밀질 세라믹 멤브레인은 세라믹의 특성에 의해 고온 및 고압에서도 적용이 가능하며, 실온이나 저압의 조건에서도 적용이 가능한 특징을 가진다. $900^{\circ}C$의 고온에서 적용시 세라믹 멤브레인에는 특성열화가 없어 수명이 긴 장점을 가지게 된다. 수소가 포함되어 있는 기체에서 수소 만을 분리하는 방법은 흡착이나 분리막을 이용하는 방법이 일반적이며 흡착에 의한 방법은 일부 실용화가 진행되고 있다. 고효율의 수소를 분리하는 방법으로 분리막을 이용하는 방법이 있다. 현재 치밀질 수소 분리막의 연구는 외국(미국, 일본 등)에서도 초기 연구 단계이다. 국내에서도 이런 연구가 선행되어 외국과의 기술 격차를 줄이고 에너지 자원에 대한 확보가 필요하기 때문에 이 연구가 수행되었다. 치밀질 멤브레인의 소재로는 proton 및 전자전도가 가능한 소재로서 Ba-Ce-Y계를 기본조성으로 하여 내구성과 전기전도도를 향상시키기 위해 Ca, La, In, Yb를 치환하였다. 제조한 재료의 물리화학적 특성을 평가하였고, 수소여과 장치를 이용하여 여과 효율을 평가하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권9호
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• pp.793-802
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• 2009

매립가스의 자원화를 저해하는 전처리 대상물질 중 하나인 유기규소화합물(실록산)에 대한 흡착제의 제거특성을 확인하기 위하여 실제 매립가스를 대상으로 야자계 활성탄, 석탄계 활성탄, 실리카겔, 탈황제, 슬러지탄화물, molecular sieve 13X의 여섯 가지 상용 흡착제 등을 사용한 흡착실험을 수행하였다. 흡착제별 실록산 제거특성을 확인한 결과, 야자계 활성탄은 흡착된 L2성분의 급격한 유출이 확인되었으나 전체적인 실록산 제거효율과 흡착특성을 고려할 때 가장 우수한 흡착제로 나타났다. 그러나 실록산의 제거효과가 있는 것으로 알려져 있는 실리카겔의 경우에는 매립가스 중 D4와 D5 성분을 효과적으로 제거하였으나 L2성분은 흡착되지 않는 것으로 나타나 일부 실록산 성분의 제거효과만이 확인되었다. 한편, 야자계 활성탄을 직렬배열하였을 때, 처리된 매립가스의 실록산 함유정도와 농도변동의 주요인자인 L2성분을 비롯한 실록산 성분의 안정적인 제거가 가능한 것으로 나타났다. 또한, 실제 매립가스를 구성하고 있는 매우 다양한 성분들의 특성과 상호작용으로 흡착제의 실록산 제거특성에 영향을 미치는 것으로 나타나 효율적인 매립가스 자원화를 위해서는 흡착제와 대상물질 사이의 흡착특성과 함께 매립가스에 포함된 처리대상물질의 배출특성에 따른 전처리가 이루어져야 함을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제29권3호
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• pp.312-317
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• 2018

본 연구에서는 새집증후군 원인가스 중 하나인 벤젠 가스 흡착특성을 향상시키기 위하여 활성탄소섬유에 함산소불소화 처리를 실시하였다. 함산소불소화 처리된 활성탄소섬유 표면특성 및 기공특성은 X-선광전자분광기(XPS)와 Brunauer-Emmett-Teller (BET) 분석을 통해 확인하였으며, 벤젠 가스 흡착 특성은 가스크로마토그래피(GC)로 평가하였다. XPS 결과로부터 불소분압이 증가함에 따라 활성탄소섬유 표면의 불소관능기가 증가함을 알 수 있었다. 함산소불소화 처리 후 모든 샘플의 비표면적은 감소하였으나, 불소 분압이 0.1 bar일 때 그 미세기공 부피비가 증가하였다. 함산소불소화 처리된 활성탄소섬유는 11 h 동안 100 ppm의 벤젠 가스를 모두 흡착하였으며, 이는 미처리 활성탄소섬유와 비교하여 벤젠 가스 흡착효율이 약 2배 향상됨을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 추계학술대회
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• pp.384-387
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• 2006

수소 스테이션에서 사용할 수 있는 Compact 형 수소 PSA를 연구하였다. 기존의 수소 PSA 가 수소 스테이션에서 공간적 제약이 있기 때문에 그 부피를 줄이면서, 또한 효율을 높이기 위해 Compact형 수소 PSA를 고안하였다. Compact형 수소 PSA는 하나의 bed안에 다른 하나의 bed를 넣음으로써 시스템이 차지하는 부피를 줄이는 한 건, inner bed와 outer bed 사이의 열교환 효과가 나타나기 때문에 그 효율을 높일 수 가 있다. 흡착탑의 동특성을 파악하기 위하여 4성분 (H2/CO2/CH4/CO, 69:26:3:2 vol. %)의 가스를 Feed rate 7LPM, Adsorption Pressure 9atm의 조건으로 실험을 하였다. Inner bed와 outer bed의 흡착 동특성의 차이를 알아보고, PSA 공정을 가상으로 하여 각각의 탑에서 흡착과 탈착이 동시에 일어날 때의 동특성도 알아보았다. 그리고 AD step time을 달리 하면서 PSA 공정에 알맞은 Sequence을 알아보았다.