• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.13 no.1
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• pp.52-64
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• 2002

유기성 폐기물을 이용하여 생물학적 수소생산 통합화 시스템 연구를 수행하였다. 통합화 시스템은 유기성폐기물의 전처리, 2단계 혐기발효 및 광합성 배양으로 구성된 생물학적 수소생산 공정, 초임계수 가스화 공정, 생산된 가스의 저장, 분리 및 연료전지를 이용한 전력 생산으로 구성되었다. 실험에 사용된 유기성 폐자원은 식품공장 폐수, 과일폐기물, 하수슬러지이며, 전처리는 폐기물에 따라 열처리 및 물리적 처리를 하였으며, 전처리된 시료는 생물학적 수소생산 공정에 직접 적용되었다. Clostridium butyricum 및 메탄 생성조에서 발생하는 하수슬러지중의 미생물 복합체는 수소생산 혐기 발효공정에 사용되었으며, 광합성 수소생산 미생물인 홍색 비유황 세균은 광합성 배양에 사용되었다. 생물학적 공정에서 발생하는 미생물 슬러지는 초임계수 가스화 공정으로 수소를 발생하였으며, 슬러지 중의 COD를 저하시켰다. 생물학적 공정 및 초임계수 가스화 공정에서 발생하는 수소는 가스탱크에 가입상태로 저장한 후, 95%순도로 분리하였으며, 정제된 수소는 연료전지에 연결하여 전력 생산을 하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.258-261
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• 2008

상용공정 모사기인 PRO-II를 이용하여 석탄 가스화에 의한 수소 제조공정 개념설계를 수행 하였다. 이 공정은 공기분리(ASU), 석탄가스화, 가스정제, 고온 WGS 반응, 저온 WGS 반응, 수분제거, $H_2$분리, $CO_2$ 분리, $CH_4$ 분리(PSA) 등으로 구성되어 있다. 가스화기의 모사조건은 온도 $1200{\sim}1500^{\circ}C$, 압력 $15{\sim}30atm$, 공급몰비 C:$H_2O$:$O_2$=1:0.5$\sim$1:0.25$\sim$0.5로 하였으며, 정제공정의 온도와 압력은 각각 $550^{\circ}C$, 24.5atm으로 하였다. 생성된 합성가스는 WGS(HTS($400^{\circ}C$, 24atm), LTS($250^{\circ}C$, 23.5atm)) 반응을 거쳐 고순도 수소로 분리정제된다. 석탄을 10ton/day으로 공급하였을 때, 804.0kmol/day의 수소가 생성되었으며, 이때 가스화기 조건은 $1500^{\circ}C$, 25atm, 공급몰비 C:$H_2O$:$O_2$ = 1:0.58:0.43이었다.

• Membrane Journal
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• v.32 no.4
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• pp.218-226
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• 2022

Hydrogen, a carrier of large-capacity chemical and clean energy, is an important industrial gas widely used in the petrochemical industry and fuel cells. In particular, hydrogen is mainly produced from fossil fuels through steam reforming and gasification, and carbon dioxide is generated as a by-product. Therefore, in order to obtain high-purity hydrogen, carbon dioxide should be removed. This review focused on free-standing polymeric membranes and mixed-matrix membranes (MMMs) that separate hydrogen from carbon dioxide reported in units of Barrer [1 Barrer = 10^-10 cm³ (STP) × cm / (cm² × s × cmHg)]. By analyzing various recently reported papers, the structure, morphology, interaction, and preparation method of the membranes are discussed, and the structure-property relationship is understood to help find better membrane materials in the future. Robeson's upper bound limits for hydrogen/carbon dioxide separation were presented through reviewing the performance and characteristics of various separation membranes, and various MMMs that improve separation properties using technologies such as crosslinking, blending and heat treatment were discussed.

• Membrane Journal
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• v.20 no.1
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• pp.69-75
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• 2010

Cermet membrane was fabricated with tantalum as hydrogen-permeable metal and $Y_2O_3$-stabilized $ZrO_2$ (YSZ) as ceramic supporter. Ta/YSZ cermet membrane was prepared through pre-sintering in He atmosphere and then main sintering under high vacuum and the impurities to originate from sintering and brazing could be removed by mechanical polishing. As-prepared membrane showed dense structure with continuous channel of tantalum. Hydrogen permeation experiment was conducted in the region of $200{\sim}350^{\circ}C$ using Ta/YSZ membrane coated with Pd for hydrogen dissociation. The crack in membrane was formed at $300^{\circ}C$ and the Pd coating layer has flaked off in spots. XRD results showed that tantalum reacted with hydrogen to form $Ta_2H$. The lattice expansion by $Ta_2H$ caused deterioration for membrane.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.518-521
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• 2008

수소에너지는 다양한 원료로부터의 수소생산을 위한 반응기술 및 생산물로부터 수소 정제를 위한 분리기술의 확립과 더불어, 대형화 시스템부터 소형 시스템에 이르는 공정기술을 확보하는 것이 다가오는 청정 대체에너지 체제에 대비하기 위하여 필요하다. 이를 위해서는 생산된 수소 혼합물에서부터 수소를 분리 정제하는pressure swing adsorption (PSA) 의 개발이 필수적이다. 이 기술은 이미 다양한 분야에 성공적으로 상용화 적용되어 기술의 타당성을 제시하고 있으나, 국내의 경우 수입에 의존하고 있어 이를 설계 할 수 있는 공정모사기 (simulator)의 개발이 우선되어야 한다. 따라서 효율적으로 PSA 공정 및 scale-up기술을 확보하기 위해서는 전산모사기 개발의 선행이 필수적이다. PSA 공정의 전산모사기는 물질수지, 에너지수지, 모멘텀수지와 더불어 흡착평형과 속도식이 결합되어 개발되어야 한다. 특히 공정에 다양한 단계가 적용되기 때문에 복잡한 boundary condition이 적용되며, 연속순환공정이라 하더라도 각 단계가 discrete 하게 해석되어야 한다. 따라서 공정모사는dynamic simulator로 개발되어야 정확도를 확보할 수 있다. 본 연구에서는 제철소에서 발생하는 수소혼합물이 WGSR 반응기를 거쳐 수소의 농도를 향상 시키고, 이를 유입가스로 사용하는 $H_2$ PSA 공정 모사기를 개발하고자 한다. 수소 생산을 위한 PSA 공정 모사기 개발을 통하여 95% $H_2$ 순도와 90% 회수율 규모의 수소를 생산할 수 있는 PSA 공정의 설계 기술기반을 확보하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.1
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• pp.1-7
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• 2023

Gas separation technology becomes more useful because key gases such as H₂ and CO₂ regarding renewable energy resources and environmental pollutant can be effectively extracted in mixed gases. For reducing energy consumption on gas separation, membrane and adsorption processes are widely used. In both processes, porous materials are needed as membrane and adsorbent. In particular, metal-organic frameworks (MOFs), one class of the porous materials, have been developed for the purpose of gas adsorption and separation. While the number of the MOF structures is increasing due to chemical and structural tunability, good MOF membranes and adsorbents have been rarely reported by trial-and-error experiments. To accelerate the discovery of high-performing porous materials that can separate H₂ and CO₂, a high-throughput computational screening technique was used as efficient skill. This review introduces crucial studies of porous materials and the high-throughput computational screening works focusing on gas separation of H₂ and CO₂.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.7 no.1
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• pp.129-135
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• 1996

The entrapping capacity of the single hydrocarbons and the entrapping equilibrium data for binary mixtures of the $C_6$ to $C_9$ hydrocarbons on the activated thiourea have been investigated. The entrapping capacity of single component varied irregularly with molecular size and was independent of temperature. In the liquid phase entrapping from binary system, the lower molecular weight hydrocarbon was entrappe preferentially. In the liquid phase entrapping from trimethylbenzene isomer and ethyltoluene isomer, selectivity was found to be related to the relative position of methyl groups in the molecules and hence the electronic configuration. Pseudocumene of a purity of 99.5wt% may be obtained from $C_9$ aromatic raffinate found in naphtha cracking center. Activated thiourea was more efficient than distillation, extractive crystallization and adductive crystallization in terms of separation factor.

• Microbiology and Biotechnology Letters
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• v.38 no.4
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• pp.399-404
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• 2010

A hydrogen-producing bacterium (strain ES392) was isolated from pond water located in the Dong-Eui University, Busan, Korea. The cell was long-rod type ($1.4\;{\mu}m$) of about ($0.6\;{\mu}m$) in diameter, and not formed flagellum and spore. Phylogenetic analysis based on the 16S rRNA sequence and biochemical studies indicated that ES392 belonged to the genus Enterobacter sp. The optimum pH and temperature for hydrogen production was 7.5 and $35^{\circ}C$, respectively. The optimization of medium compositions which maximize hydrogen production from Enterobacter sp. ES392 was determined. As a result, the maximum hydrogen production was obtained under the conditions of 4% (w/v) sucrose, 0.5% (w/v) yeast extract and 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.5). Under batch culture conditions, the maximal hydrogen production and yield were obtained as 3481 mL/L and 1.33 mol/mol sucrose, respectively.

• New & Renewable Energy
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• v.2 no.2 s.6
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• pp.60-68
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• 2006

소수 station의 수소분리정제를 위한 compact형 PSA 공정을 연구하였다. 기존 PSA 공정의 흡착탑이 차지하는 시스템의 공간을 줄이기 위하여 하나의 흡착탑 안에 다른 흡착탑을 넣어 흡착탑이 차지하는 공간을 최소화하였으며, 흡착탑 간의 열교환이 효과적으로 일어나도록 설계하였다. 수소 혼합물에 대한 활성탄으로 충진된 dual bed에서의 수소 혼합물에 대한 흡/탈착 동특성 실험을 실시하였으며, 시간에 따른 농도와 온도의 변화를 측정하였다. 수소 혼합물로는 $H_2/CO/CH_4/CO_2$ (69:2:3:26 vol.%) 를 사용하였으며, 흡착유량은 7LPM, 흡착압력은 9atm 조건에서 운전하였다. Inner bed와 outer bed의 성능은 각각의 열전달 특성의 차이로 인하여 다르게 나타났으나, 단일탑의 동특성보다는 우수한 성능을 보이고 있었다. 따라서 개발된 dual bed는 적은 부지를 차지하면서도, 보다 우수한 수소 분리 성능을 보일 수 있는 PSA 공정에 응용될 수 있음을 확인하였다.

• Membrane Journal
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• v.20 no.1
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• pp.62-68
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• 2010

The powder mixture for fabricating the cermet membranes was prepared by mechanically mixing 60 vol.% vanadium with $Y_2O_3$-stabilized $ZrO_2$ (YSZ). The powder mixture was pressed into disks, which were then sintered in vacuum at $1600^{\circ}C$ for 2 h. As-sintered membrane was dense and mounted to a stainless steel ring with brazing filler. Hydrogen fluxes of V/YSZ membrane have been measured in the range of $200{\sim}350^{\circ}C$ with 100% $H_2$. The crack was formed in the both sides of membrane at $350^{\circ}C$ and pressure of 0.5 bar. During permeation experiment, vanadium of V/YSZ membrane reacted with hydrogen to form $V_2H$ which was the origin of crack formation.