• Membrane Journal
• /
• v.33 no.6
• /
• pp.344-351
• /
• 2023

The membrane separation process for carbon dioxide capture from hydrogen reformer exhaust gas has been developed. Using a commercial membrane module, a multi-stage process was developed to achieve 90% of carbon dioxide purity and 90% of recovery rate for ternary mixed gas. Even if a membrane module with being well-known properties such as material selectivity and permeability, the process performance of purity and recovery widely varies depending on the stage-cut, the pressure at feed and permeate side. In this study, we verify the limits of capture efficiency at single-stage membrane process under various operating conditions and optimized the two-stage recovery process to simultaneously achieve high purity and recovery rate.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2016.02a
• /
• pp.428-428
• /
• 2016

Copper indium sulfide (selenide) (CuIn(S,Se)2,CISSe)는 1.0~1.5 eV의 Direct band gap과 105 cm-1이 넘는 큰 광 흡수 계수를 가지고 있어 박막 태양전지의 흡수층으로써 연구되어 왔다. 최근 대량생산 및 저가 공정에 용이하다는 측면에서 용액 공정 기반 CISSe 태양전지 연구가 크게 주목 받고 있다. 용액공정 기반 중 하이드라진을 사용 한 경우 매우 높은 효율을 기록하였으나, 하이드라진 자체의 유독성과 폭발성 때문에 분위기 제어가 필요하고 여전히 저가화 및 대면적 제작에 한계가 있다. 따라서 알코올 솔젤 기반 CISSe 태양전지 제작 연구가 많이 진행되었으나, 결정립 성장 및 칼코겐 원자를 공급하기 위해 불가피하게 황화/셀렌화 후속 열처리 공정을 요구한다. 후속 열처리 공정은 폭발성의 황화수소/황화셀레늄 기체 분위기 제어와 고가의 장비를 필요로 한다. 본 연구에서는 매우 안정적이며 저가 용매인 물과 아민계 첨가제를 이용하여 Cu, In 전구체와 S, Se 이 포함된 Cu-In-S 잉크와 Se잉크를 제작하였다. 잉크 내에 S, Se을 첨가 함으로써 추가적인 후속공정 없이 비활성 가스 분위기에서 고품질의 CISSe 박막 제작을 가능케 하였다. 또한 Se 잉크 증착 횟수에 따른 결정 구조, 광학적 성질의 차이에 주목하였다. 따라서 수계 잉크를 대기 중에서 스핀코팅으로 박막을 제작한 후, Hot plate에서 건조하여 균일한 박막을 제조하고, 제작된 박막을 tube furnace에서 환원 분위기 및 비활성 가스 분위기에서 열처리 진행하여 $1.3{\mu}m$ 두께의 고품질의 CISSe 흡수층을 제작하였다. 이러한 흡수층에 대해 XRD, SEM, EDS 분석을 진행하여, 결정성, 미세구조, 및 조성을 확인하였으며, 제작된 흡수층 위에 버퍼층/투명전극층을 차례로 증착하여 CISSe 태양전지를 제작하여 셀 성능 및 양자 효율 특성을 파악하였다. 또한 액상 Raman 분석을 통해 결정립 성장 과정 메커니즘을 제시하였다.

• Journal of Korea Soil Environment Society
• /
• v.4 no.1
• /
• pp.85-96
• /
• 1999

Biofiltration is an attractive technique for elimination of VOCs and odorous compounds from low-concentration, high-volume waste gas streams because of its simplicity and cost-effectiveness. The objective of this study was to estimate the removal characteristics of Odorous Compounds including $H_2$S, $NH_3$End BTEX in MSW landfill gases. This Study was conducted at Nanjido landfill site. A compost from the Nanjido composting facility was used as a filling material for biofiltration. Extracted landfill gases were injected into biofilter reactors after mixing with air. Experiments were performed in an incubator being set to $20^{\circ}C$ $H_2$S concentrations were monitored at the depths of 25, 50, 75 and 100cm from the bottom Of the biofilter reactors. 98% of $H_2$S was removed at the filling depth of only 25cm. NH$_3$removal rate was about 85%. Toluene removal rate was the highest among BTEX. Significant pH drop of a filling material was not observed during the biofilter operation of 1 month. Without mixing the landfill gas stream with all, the removal rate of $H_2$S decreased down to 30%.

• Applied Chemistry for Engineering
• /
• v.30 no.6
• /
• pp.712-718
• /
• 2019

A combustible producer gas composed of H₂, CO and CH₄ could be obtained by the thermal-chemical conversion of biomass. However, a large amount of particulate matters including tar generated causes the mal-function of turbines and engines or the fouling of pipelines. In this study, a wet scrubber using the soybean oil and bag filter were installed, and the removal efficiency was investigated. Hydrate limestone and wood char base activated carbon were pre-coated on the filter medium to prevent clogging of open pores. The removal efficiencies by the bag filter were 86 and 80% for the hydrated limestone and activated carbon coating, respectively. Overall, the collection when using a series of oil scrubbers and bag filters were 88%, while 83% for the filter coating material.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
• /
• v.33 no.12
• /
• pp.907-912
• /
• 2011

Development of visible light responsive photocatalysts is a promising research area to facilitate utilization of solar energy for hydrogen production via photocatalytic water splitting. In this study two groups of samples, nitrogen (N)-doped niobium pentoxide ($Nb_2O_5$) and titanium dioxide ($TiO_2$) ($Nb_2O_5-N$, $HNb_3O_8-N$, $TiO_2-N$) and N-undoped ones ($Nb_2O_5$ and $TiO_2$) were tested. In order to utilize visible light, nitrogen atoms were doped in selected photocatalysts by using urea. A shift of the absorption edges of the Ndoped samples in the visible light region was observed. Under visible light irradiation, N-doped samples were more prominent photocatalytic activities than the N-undoped samples. Specifically, 99.7% of rhodamine B (RhB) was degraded after 60 minutes of visible light irradiation with $TiO_2-N$. Since $TiO_2-N$ shows the highest activity of RhB degradation, it was supposed to generate the highest current response. However, $HNb_3O_8-N$ showed the highest current response ($63.7mA/cm^2$) than $TiO_2-N$. More interestingly, when we compare the hydrogen production, $Nb_2O_5-N$ produced $19.4{\mu}mol/h$ of hydrogen.

• Journal of the Korean Institute of Gas
• /
• v.27 no.3
• /
• pp.52-58
• /
• 2023

With the increasing awareness of the importance of carbon neutrality in response to global climate change, the utilization of hydrogen as a carbon-free fuel source is also growing. Hydrogen is commonly used in fuel cells (FC), but it can also be utilized in internal combustion engines (ICE) that are based on combustion. Particularly, ICEs that already have established infrastructure for production and supply can greatly contribute to the expansion of hydrogen energy utilization when it becomes difficult to rely solely on fuel cells or expand their infrastructure. However, a disadvantage of utilizing hydrogen through combustion is the potential generation of nitrogen oxides (NOx), which are harmful emissions formed when nitrogen in the air reacts with oxygen at high temperatures. In particular, for the EURO-7 exhaust regulation, which includes cold start operation, efforts to reduce exhaust emissions during the warm-up process are required. Therefore, in this study, the characteristics of nitrogen oxides and fuel consumption were investigated during the warm-up process of cooling water from room temperature to 88℃ using a 2-liter direct injection spark ignition (SI) engine fueled with hydrogen. One advantage of hydrogen, compared to conventional fuels like gasoline, natural gas, and liquefied petroleum gas (LPG), is its wide flammable range, which allows for sparser control of the excessive air ratio. In this study, the excessive air ratio was varied as 1.6/1.8/2.0 during the warm-up process, and the results were analyzed. The experimental results show that as the excessive air ratio becomes sparser during warm-up, the emission of nitrogen oxides per unit time decreases, and the thermal efficiency relatively increases. However, as the time required to reach the final temperature becomes longer, the cumulative emissions and fuel consumption may worsen.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2011.07a
• /
• pp.932-933
• /
• 2011

지속적인 경제발전 및 이상 기후변화 등으로 인한 전력수요의 지속적 증가로 2010년에 최대 66,511MW, 2011년에는 4월 현재까지 최대 68,154MW를 기록하고 있어 원활한 전력공급을 위한 전력설비의 지속적인 건설이 요구되고 있다. 그러나 건설지역 주민들의 민원 등으로 인해 건설은 갈수록 어려워지고 있는 실정이다. 한전에서는 변전소 건설의 경제성을 확보하고 변전소 건설 부지면적 및 건물면적을 최소화한 154kV Compact형 변전소를 개발하게 되었다. 이를 위해서는 변전소 면적의 상당부분을 차지하고 있는 변압기 설치면적 최소화가 필수적이다. 이를 위해 변압기 설치공간 최소화하고 냉각효율 및 민원 등을 고려한 냉매냉각방식(HCFC:Hydro Chloro Carbons, 수소화염화불화탄소)의 적용을 추진하였으나 HCFC는 오존파괴물질로 규정되어 생산과 수입이 규제될 예정으로 한전은 냉매냉각방식의 대안으로 기존 수냉식 냉각방식의 환경문제, 냉각탑 관리의 어려움 등과 물 비산에 따른 상하수도 이용요금 부담 등의 단점을 개선한 공냉형 수냉식 냉각방식을 개발하게 되었다. 본 논문에서는 154kV 변압기 공냉형 수냉식 냉각방식의 개발내용 및 운전현황에 대해 기술하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2009.06a
• /
• pp.856-856
• /
• 2009

석유 및 천연가스를 대체하는 자원으로 석탄이 유망하다고 전망하고 있다. 미국에서는 6대 파괴력이 있는 기술로 청정석탄기술이 선정되었고, 한국에서도 15대 그린에너지 중 하나인 청정연료에 석탄전환기술이 포함되어 전략로드맵이 작성되고 있다. 국내에서 추진되고 있는 석탄기술은 석탄가스화를 기반으로 하고 있다. 석탄가스화는 고체연료인 석탄을 $1000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 산소와 반응시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스로 전환하는 기술이다. 석탄을 가스화하면 석탄에 포함된 불순물을 쉽고 완벽하게 제거할 수 있으며 특히 CO2 제거를 값싸게 할 수 있어 청정화가 가능하다. 최근 고유가를 겪으면서 열량이 높은 고급탄의 확보가 어려워지면서 가격이 낮고 수급이 용이한 저급탄을 활용하는 기술의 수요가 발생되어 국내에서 기업을 중심으로 저급탄을 고효율로 가스화하는 기술 개발이 시도되고 있다. 정제된 석탄가스는 성분을 조절하여 촉매에 의해 메탄으로 전환시킬 수 있고, 이렇게 제조된 가스를 합성천연가스(SNG)라 한다. 값싼 저급탄을 사용하면 SNG를 천연가스보다 저렴하게 생산할 수 있다. 국내 기업이 SNG 제조 실증시설을 도입하고, 동시에 핵심기술인 SNG 합성반응공정을 개발하는 사업을 추진하고 있다. 석탄가스를 촉매반응에 의해 디젤 및 �F싸로 전환하는 석탄간접액화기술은 현재 남아공 Sasol사에서 상업적으로 운전되고 있는 기술이나 국내로의 기술이전이 거의 불가능하다. 철을 기반으로 하는 고유 촉매와 scale-up이 가능한 반응기가 핵심인 기술로 국내에서 세미-파일럿급 액화공정 기술개발이 진행중이다. 전세계적으로 석탄액화공장의 수요가 현재의 15만배럴/일에서 2030년 240만배럴/일로 증가한다고 예측된다. 따라서 200조원 이상의 플랜트 시장이 기대되며 국산 가스화, SNG 및 액화기술로 상당부분의 시장을 장악하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.32 no.8
• /
• pp.636-644
• /
• 2008

The objective of this paper is to investigate characteristics of an autothermal reformer at various operating conditions. Numerical method has been used, and simulation model has been developed for the analysis. Pseudo-homogeneous model is incorporated because the reactor is filled with catalysts of a packed-bed type. Dominant chemical reactions are Full Combustion reaction, Steam Reforming(SR) reaction, Water-Gas Shift(WGS) reaction, and Direct Steam Reforming(DSR) reaction. Simulation results are compared with experimental results for code validation. Operating parameters of the autothermal reformer are inlet temperature, Oxygen to Carbon Ratio(OCR), Steam to Carbon Ratio(SCR), and Gas Hourly Space Velocity(GHSV). Temperature at the reactor center, fuel conversion, species at the reformer outlet, and reforming efficiency are shown as simulation results. SR reaction rate is improved by increased inlet temperature. Reforming efficiency and fuel conversion reached the maximum at 0.7 of OCR. SR reaction and WGS reaction are activated as SCR increases. When GHSV is increased, reforming efficiency increases but pressure drop from the increased GHSV may decrease the system efficiency.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.81-81
• /
• 2010

태양광 또는 자연의 힘을 이용한 에너지의 생산은 가까운 미래에 화석연료의 고갈과 이들의 소모로 인해 발행하는 이산화탄소로 인한 지구 온난화등의 문제로 인하여 그 중요성이 점증되고 있는 실정이다. 특히 태양광으로부터 전기에너지를 얻는 발전 방식은 오래전부터 연구되어 왔고 또한 상용화되어 국부적으로 보조 에너지원으로 이용되어 지고 있다. 동작 원리에 따라 이종접합에서 오는 전위차를 이용하는 방법, 동종 물질의 pn접합을 이용하여 기전력을 얻은 방법 및 연료 감응형 종류가 있다. 이 중에서 물질의 이종접합을 이용하는 방법은 아주 오래된 태양전력을 얻는 방식이나 그 동안 연구가 미비하였던 것이 사실이다. 이에 우리는 새로운 재료인 그래핀을 이용하여 산화구리와의 이종접합 태양전지의 제작및 특성을 분석 하였다. 화학기상증착법 (CVD)을 이용해 그래핀을 구리 박편 표면에 성장하였다. 적절한 온도(섭씨 약 1000도)에서 아주 적은 양의 수소 및 메탄을 흘려 주었을때 손쉽게 단일 원자층의 그래핀이 코팅된 구리박편을 얻을 수 있으며, 이 박편을 고온에서 산화 시키면 그래핀은 산화되지 않고 구리만 산화되어 손쉽게 쇼트키타입 태양전지를 얻을 수 있다. 이때 그래핀은 다른 공정 없이 투명전극의 역할을 한다. 간단한 전극을 부착하여 태양전지를 성능을 평가 하였고 그래핀 및 산화구리의 계면효과를 분석하였다. 효율면에서 III-V족 및 실리콘계의 태양전지에 비해 떨어지나 산화구리의 결정화 순도및 산화구리와 금속간의 계면개선 연구를 통해 극복가능 할 것으로 생각된다.