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가스 하이드레이트 형성법을 이용한 합성가스로부터의 $CO_2$ 분리 및 회수 (Separation of $CO_2$ from SynGas Using Gas Hydrate Formation)

  • 박성민;이승민;이영준;강보람;서용원
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.154.1-154.1
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    • 2010
  • 석탄가스화복합발전(IGCC)에서는 석탄을 가스화하여 얻어진 합성가스로부터 이산화탄소를 분리/회수하고 수소는 유용하게 사용할 수 있다. 이 기술의 핵심은 $H_2+CO_2$ (40%) 합성가스로부터 $CO_2$를 경제적이고 효과적으로 분리/회수하는 것이다. 본 연구에서는 합성가스로부터 $CO_2$를 효과적으로 분리/회수하기 위해 가스 하이드레이트 형성법을 제안하였다. 하이드레이트 형성 조건을 완화시켜 주기 위하여 열역학적 촉진제로서 TBAB, TBAF, THF를 첨가하여 열역학적 촉진 현상을 살펴보았다. 다양한 농도의 TBAB (10, 40, 60 wt%), TBAF (10, 34, 45 wt%), THF (4, 19, 31 wt%)에 대하여 3상 평형 (하이드레이트 (H) - 물 (LW) - 기상 (V))을 측정한 결과 40 wt%의 TBAB, 34 wt%의 TBAF, 19 wt%의 THF의 농도에서 가장 큰 촉진효과를 보였으며, 그 이상의 조성에서는 오히려 촉진효과가 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 순수계와 촉진제 첨가계에 대하여 하이드레이트 생성 후의 기상과 하이드레이트상의 $CO_2$ 조성을 측정하였다. 그 결과 모든 실험조건에서 하이드레이트상에 85% 이상의 높은 농도로 $CO_2$가 농축되는 것을 확인하였다. 이러한 과정을 반복하면 순도 99% 이상의 매우 높은 $CO_2$ 기체를 얻을 수 있다. 또한, 가스 하이드레이트 형성과정의 반응특성을 살펴보기 위하여 반응시간에 따른 기상의 $CO_2$ 농도변화를 측정하였다. 본 실험에서 얻어진 결과는 가스 하이드레이트 형성법을 이용한 합성가스 분리 공정 개발에 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

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가스 하이드레이트 동공점유특성을 이용한 합성가스로부터의 $CO_2$ 분리 공정 (Separation of $CO_2$ from Syngas Using Gas Hydrate Formation)

  • 박성민;이승민;이영준;김봄희;서용원
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.121.2-121.2
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    • 2011
  • 석탄가스화복합발전과 연계하여 사용할 수 있는 $CO_2$분리법으로 연소 전 탈탄소화는 연료가 연소되기 전에 $CO_2$를 회수하는 방법으로 현재 여러가지 분리법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트의 다양한 응용 분야 중 이산화탄소 격리분야에서 합성가스로부터 $CO_2$롤 효과적으로 분리/회수하기 위하여 가스 고형화법에 관한 연구를 진행하였다. 가스 하이드레이트 형성과정에서의 반응 특성을 살펴보기 위하여 순수계와 촉진제 첨가계(TBAB, TBAF, THF)에 대하여 반응시간에 따른 가스소모량 및 기상의 $CO_2$ 조성 변화를 측정하였다. 그 결과 하이드레이트 상에 고농도의 $CO_2$가 포집되는 것을 확인 할 수 있었다. 순수계와 THF 첨가계의 경우 가스 소모량이 다른 계에 비하여 높게 나타났다. 이는 순수계의 경우 구조-I의 큰 동공과 작은 동공에 모두 기체가 점유되기 때문이며, THF 첨가계의 경우 구조-II의 큰 동공에만 기체가 점유되지만 THF의 첨가로 인해 전환율이 증가되기 때문이다. 반면, TBAF와 TBAB 첨가계의 경우에는 상재적으로 낮은 가스 소모량을 보였다. 기체 소모량이 큰 경우 최종 기상의 $CO_2$ 조성이 낮게 나타났다. 그리고 모든 실험조건에서 1시간 이내에 하이드레이트 형성반응이 종결되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 촉진제 첨가에 의한 하이드레이트의 구조적인 변화를 확인하기 위하여 Raman 분광법과 $^1H$-NMR을 이용하여 혼합가스 하이드레이트를 분석하였다. 본 실험으로 얻어진 결과는 가스 고형화법을 이용한 합성가스 분리 공정 설계 및 개발에 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

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증착각도에 따른 $As_{40}Se_{15}S_{35}Ge_{10}$박막의 비정질상 변화에 관한 연구 (A Study on the Amorphous Phase Change of Obliquely Deposited $As_{40}Se_{15}S_{35}Ge_{10}$ Thin Films)

  • 정홍배;김종빈;이현용;박태성
    • 한국진공학회지
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    • 제2권1호
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    • pp.85-91
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    • 1993
  • 본 연구에서는 광기록 매질 중 광유기효과가 큰 비정질 As40Se15S35Ge10박막의 증착각도변화에 따른 구조 및 광학적 구조 및 광학적 물질특성에 대해 고찰하였다. 준비된 bulk와 박막이 비정질상(Amorphous phase)임을 XRD 분석을 통해 확인하였다. 특히, 증착각도의 변화에 따른 비정질 As40Se15S35Ge10박막에서의 유리질 천이온도의 변화와 상분리 현상을 연구하였다. 유리질 천이온도의 확인은 DSC, DTA, TGA를 이용한 분석실험을 통해 수행하였다. 실험 결과 벌크의 유리질 천이 온도는 약 $238^{\circ}C$였고, 0。, 60。, 80。로 증착된 박막은 각각 $202^{\circ}C$, $229^{\circ}C$, $201^{\circ}C$였으며 80。로 증착된 박막의 경우 가장 낮은 값을 보였다. 또한 연속상과 분산상으로의 상 분리 현상은 편광현미경에 의한 광학구조분석과 SEM-EDS를 이용한 표면확인 및 성분분석으로 관찰하였다.

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수소 생산을 위한 Sulfur-Iodine Cycle 분젠반응의 Pilot-Scale 공정 모델 개발 및 공정 최적화 (Design and Optimization of Pilot-Scale Bunsen Process in Sulfur-Iodine (SI) Cycle for Hydrogen Production)

  • 박준규;남기전;허성구;이종규;이인범;유창규
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제58권2호
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    • pp.235-247
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    • 2020
  • Sulfur-Iodine cycle (SI cycle)은 요오드와 황을 첨가하여 최종적으로 물을 열화학적으로 분해하여 산소와 수소를 생산하는 공정으로 황산분해, 요오드화 수소 분해, 분젠반응 등 세가지 반응들로 이루어져 있다. 분젠 반응은 두가지 공정 중간에 존재하므로 두 반응에 필요한 화학물을 조달하는 역할로 이에 대한 상분리 및 반응기에 대한 분석이 중요하다. 본 연구에서는 50 L/hr 수소를 생산하는 pilot scale의 Sulfur-Iodine Cycle 중 분젠 공정에 대한 모사, 민감도 분석, 민감도 분석을 토대로한 각각 상분리기와 분젠 반응기에 대한 최적 조건을 제시하였다. 열역학 물성치의 계산을 위해 Electrolyte Non-Random Two Liquid (ELECNRTL) model 사용하였다. 모델에 대한 신뢰도 확보를 위해서 실제 pilot scale의 공정 데이터와 검증을 수행하였다. 반응기의 종류를 선정하기 위해 Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR)과 Plug Flow Reactor (PFR) 동일한 온도 및 부피 변화에서 SO2 전환율을 비교하였다. 상분리기 선정을 위해 3상 분리 시스템(기체-액체-액체)과 액체-기체 분리 후 액체-액체 구조에서 H2SO4 상과 HIX 상에서의 불순물들을 비교하였다. PFR에서 온도, 지름, 길이를 결정 변수로 SO2 전환율을 최대화 하기 위한 최적화를 수행하였는데, 온도 121 ℃와 PFR의 지름이 0.20 m 및 길이 7.6 m 일 때 SO2 전환율이 98% 최적 결과임을 확인하였다. 기존 pilot scale과 동일한 운전 조건 하에 PFR의 지름 3/8 inch, 길이 3.0 m, 120 ℃ 일 때 인입 몰량인 I2 및 H2O를 결정 변수로 SO2 전환율에 대한 최적화를 수행하였을 때, SO2 전환율이 10% 일때 H2O 및 I2 의 인입 몰량은 각각 17%와 22%로 감소하였다. 앞선 조업 조건 최적화 조건 (121 ℃, 지름 0.20 m, 길이: 7.6 m) 경우에는 SO2 전환율이 98% 일 때 H2O가 1% 그리고 I2가 7% 감소하였다. 상분리기에서 HIX 상내 H2SO4 최소화하는 목적함수에서 그에 상응하는 온도, I2와 H2O를 결정 변수로 설정하였을 때, H2O 몰량이 기존공정보다 17% 감소하고 I2 몰량이 24% 감소하였을 때 최소 불순물이 생성하였다.

회전근 개 판분리 파열에 따른 관절경하 회전근 개 봉합술의 결과 (The results of arthroscopic repair according to the delamination of rotator cuff)

  • 구정회;조형래;박만준;김정철
    • 대한정형외과스포츠의학회지
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    • 제10권2호
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    • pp.61-68
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    • 2011
  • 목적: 전층 회전근 개 파열의 관절경하 봉합술 시 관찰되는 회전근 개 판분리 현상의 유무에 따른 술 후 임상적 결과에 대해 보고하고자 한다. 대상 및 방법: 2006년 3월부터 2008년 10월까지 회전근 개 전층 파열로 관절경하 이열 봉합술을 시행한 48예(남자 31, 여자 17, 평균나이 57.6세, 범위 45~68세)를 대상으로 하였다. 평균 파열 크기는 2.8 cm(범위: 1.2~3.6 cm) 이었고 판분리 유무에 따라 봉합법을 달리하여 판분리가 있는 경우 점액낭 층과 관절면 층을 각각 구분하여 봉합하였다. 술 후 평균 추시 기간은 26개월(범위: 18~33)이었으며 American Shoulder and Elbow Surgeons (ASES), University of California at Los Angeles (UCLA) 점수와 등속성 근력 평가를 이용하여 기능적 결과를 판정하였고 술 후 평균 8개월(범위: 6~13)에 촬영한 자기 공명 영상을 이용하여 봉합부의 해부학적 연속성을 판정하였다. 관절경하에서 관찰된 판분리 현상의 양상과 나이, 성별, 이환 기간, 파열의 크기, 술 후 만족도, 재 파열 빈도와의 상관 관계를 판정하였다. 결과: 술 후 44예(91.7%)에서 견관절의 기능적 호전을 보였다. 관절경 소견 상 48예 중 15예에서 회전근 개의 판분리(31%)가 관찰되었으며 대부분 내측과 후내방으로 퇴축되어 있었고 분리된 두 층 중 관절면 층이 더 두꺼운 경우가 8예(53%), 점액낭층보다 근위부 및 후내방으로 전위된 경우가 9예(60%)이었다. 최종 추시 상의 기능적 점수는 판분리 현상의 유무와 상관 관계를 보이지 않았으며 성별, 이환 기간, 술 전 파열의 크기, 술 후 만족도는 판분리 현상과 상관 관계가 없었으나 고령일수록 판분리 현상이 더 많이 관찰되었다(p=0.041). 술 후 촬영한 29예의 자기 공명 영상 소견 상 완전치유가 14예(48%), 부분치유가 9예(31%)이였으며 6예(21%)에서 봉합부의 완전 재파열이 발생하였으나 이 중 50%는 임상적 결과가 양호로 판정되었다. 추시 자기 공명 영상 상 판분리 현상이 없는 경우에서는 79%(15/19), 판분리 현상이 있는 경우는 80%(8/10)에서 봉합부가 치유된 것으로 판정되어 판분리 현상이 있는 경우의 복층 이열봉합술은 판분리 현상이 없는 경우의 단층 이열봉합술과 유사한 봉합부의 해부학적 연속성이 관찰되었다(p=0.165). 결론: 관절경하 회전근 개 봉합 시 판분리 현상은 본 연구에서 약 31%이였으며 이는 고령에서 더 흔히 관찰되었다. 성별, 이환기간, 술 전 파열의 크기, 기능적 결과 및 술 후 만족도에 있어 판분리 파열의 영향은 없었으며 봉합부의 해부학적 연속성도 판분리 현상이 없는 회전근 개 파열과 유사한 결과를 보였다.

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닭 염색체의 분리 분석 방법에 관한 연구 (Methodology of Chromosome Preparation and Banding Analysis in Gallus domesticus)

  • 손시환;오봉국
    • 한국가금학회지
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    • 제14권2호
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    • pp.89-96
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    • 1987
  • 본 연구에서는 가금에 있어 세포유전학적 방법을 이용하여 닭 염색체의 분리방법과 G, C-banding에 의한 분염분석 방법을 재고하여 보다 명확한 염색체의 형태적 양상을 제시하였다. 염색체의 분리는 성장중인 초기배아를 이용하므로써 유사분열 중기상을 쉽게 포악할 수 있었으며, 성장 4-5일째의 배아조직으로부터 염색체의 분리는 다소 불편함이 많았다. 가금에 있어 염색체 분리기술중 가장 중요한 것으로 적합한 sample의 채취와 적절한 중기상의 유도, hypotonic 처리에 따른 뚜렷한 형태의 유도, 도말방법 및 염색의 처리과정이다. 또한 보다 명확한 염색체의 분석을 위하여서는 중기 분열상중 초기 중기 상태의 상을 포착함이 바람직하다. G. C-banding 처리를 위해서는 공히 충분하고도 완전히 건조된 air-dried prepration된 sample을 이용하여야 바람직한 결과를 얻을 수 있으며, slide의 보존시간에 따라 band 양상에 많은 차이를 나타낸다. G-banding 양상에 크게 영향하는 요인으로서는 trypsin의 농도, 처리시간, 처리온도가 주된 작용을 하고, Giemsa solution에 사용하는 buffer의 pH도 크게 작용하는 것으로 나타났다. C-banding에 있어서는 Ba(OJ)$_2$의 농도 처리시간, 처리온도가 큰 영향을 미친 바 다소 짧은 시간의 처리가 바람직한 양상을 보이고, 처리전 HCl 처리로서 세포들의 균일성을 가하고, 처리후 철저한 수세가 좋은 결과를 나타내었다. Band 양상의 보다 정확한 해석을 위해서는 densitometer를 이용하므로써 구체적 양상을 분석할 수 있었다.

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기체분리막의 응용 (Current Status of the Application of Gas Separation Membranes)

  • 오상열;최기석
    • 멤브레인
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    • 제4권2호
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    • pp.63-77
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    • 1994
  • 일반적으로 화학공정에서 적절한 조성으로 혼합하여 기체를 사용할 때는 순수하게 정제된 기체가 2종 또는 그 이상이 혼합된 기체보다 유용하게 이용된다. 또한 화학적으로 민감한 제품을 제조시 충진 기체로서도 순수한 기체가 필수적으로 이용되는 등 최근 화학공정 기술의 발달에 따라 순수하게 분리 또는 정제 된 각종 기체들이 제품 생산의 원료 및 공정상에서의 부원료로서 많이 이용되고 있어 기체 분리에 대한 필요성이 증가되고 있다. 예를 들어, 지구상의 생활을 떠받치고 있는 근원물질중의 하나인 산소는 생명체의 생명 유지 및 자연계에서 일어나고 있는 모든 현상에 어떠한 형태로든 관여하고 있으며 공기 부피의 약 5분의 1을 차지하고 있어 거의 무진장에 가깝게 존재하고 있다. 이러한 산소를 공기에서 가려내기란 그리 쉽지는 않다. 일반적으로는 대규모의 공기를 액화하고 액체공기의 분류에 의해 얻을 수 있지만 이를 위해 소요되는 에너지는 막대한 것이며, 일정한 규모의 설비와 장소가 필요하다. 본고에서는 고분자 막에 의해 기체를 분리하여 현재 각종 산업에 응용되고 있는 현황 및 향후 응용 가능성 있는 분야에 대한 개발 동향을 살펴보고자 관련 자료들에서 발췌하여 정리하였다.

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초임계 유체를 이동상으로 사용함으로써 기체 크로마토그래피로 분리하기 힘든 비휘발성 화합물들의 분리 (Separation of Non-Volatile Compounds Unsuitable for GC Using Supercritical Fluid as Mobile Phase)

  • 표동진;김훈주
    • 분석과학
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    • 제5권2호
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    • pp.153-158
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    • 1992
  • 본 연구에서는 이동상 성질이 GC와 HPLC와는 전혀 다른 초임계 유체 크로마토그래피(SFC)를 사용함으로써 종래의 크로마토그래피의 방법으로는 분석하기 힘든 물질을 분석하는 방법을 개발하였다. GC로는 분리하기 힘든 긴 고리를 가진 Hydrocarbons이나 Mink Oils, Soybean oils 등이 SFC로 잘 분리될 수 있었다. 그 이유는 SFC에서는 시료가 갖고 있는 낮은 기화성이나 열에 불안정한 점 등이 이동상을 초임계 상태의 이산화탄소를 사용함으로써 극복되어질 수 있었다. 이 연구에서는 한걸음 더 나아가 극성이 강한 지방산 및 농약류를 분석하는 방법을 개발함으로써 SFC의 가장 큰 약점인 극성이 있는 시료의 처리 문제를 극복하고자 시도하였다.

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하이드레이트 형성법을 이용한 $N_2\;+\;SF_6$ 혼합기체에서의 $SF_6$분리 (Separation of $SF_6$ from $N_2\;+\;SF_6$ gas Mixtures Using Gas Hydrate Formation)

  • 차인욱;이승민;이주동;이강우;서용원
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.695-697
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    • 2009
  • 지구온난화로 인한 기후변화 등의 문제점들이 국제적인 이슈화되면서 온실가스의 효과적인 처리에 많은 관심이 집중되고 있다. 절연제로 주로 사용되고 있는 $SF_6$는 이산화탄소의 23,900배의 지구온난화지수를 가지는 온실가스이다. 본 연구에서는 이 물질의 효과적인 분리/회수를 위하여 가스 하이드레이트 형성을 이용한 방법을 제안하였다. 하이드레이트 형성법을 이용할 경우 공정이 단순하고 저압에서 분리가 가능하므로 타 분리공정과의 경쟁이 가능할 것으로 예상된다. 본 실험은 275-290 K의 온도범위와 3 - 30 bar의 압력범위에서 질소 + $SF_6$ (10, 30, 50, 70%)의 혼합기체를 사용하여 각 조성에 따른 하이드레이트(H)-물($L_W$)-기상(V)의 3상 평형점을 측정하였다. 또한, 고체의 하이드레이트 내부에 포집된 혼합기체의 조성과 포집되지 않은 기상의 조성을 GC를 이용하여 분석함으로써 하이드레이트 형성을 이용한 공정에서의 기체분리효율을 파악할 수 있었다. 질소의 가스 하이드레이트 평형 압력에 비해 SF6의 평형압력이 현저히 낮았으며, 혼합기체의 $SF_6$의 조성이 증가할수록 순수한 SF6의 3상 평형점에 근접하는 것을 볼 수 있었다. 이는 하이드레이트 형성을 이용한 기체 분리 공정을 이용하여 고농도의 $SF_6$를 분리해 낼 수 있음을 나타내어 주며 이 결과는 GC분석을 통하여 확인하였다. 본 실험에서 얻어진 결과는 하이드레이트를 이용한 $SF_6$ 분리 공정의 중요한 기초 자료가 되며 다른 혼합 기체의 분리 공정에도 응용될 수 있을 것이다.

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