• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제60권4호
• /
• pp.606-612
• /
• 2022

실내 거주 시간이 늘어나면서 발생하는 CO₂를 인체에 무해한 농도인 1,000 ppmCO₂ 이하로 유지하기 위해 연구들이 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 저농도 CO₂흡착제로서 KOH와 K₂CO₃와 같은 알칼리성 첨가제를 상용 활성탄에 함침하여 사용하였다. 흡착된 CO₂ 양은열중량분석기(TGA)와 chamber(CO₂ IR analyzer)로평가하였다. 비표면적이 928.5 m²/g인 상용 활성탄(AC)은 KOH가 함침 된 KOH/AC(13.6 m²/g)와 K₂CO₃가 함침 된 K₂CO₃/AC(288.8 m²/g)보다 비표면적이 높았다. 챔버실험결과, AC는 CO₂를 거의 흡착하지 않았지만, KOH/AC와 K₂CO₃/AC는 각각 93.5 mg_CO2/g_sample 및 94.5 mg_CO2/g_sample 흡착하였다. 이것은 비표면적 및 미세기공의 부피에 의한 물리적인 흡착 영향보다 알칼리성 활성점의 증가가 CO₂ 흡착에 더 유리하게 작용한 것으로 판단된다. KOH/AC와 K₂CO₃/AC의 재생성능은 chamber test 결과 대조군(K₂CO₃/Al+Si supports)과 비교했을 때 안정적으로 흡착 성능을 유지하는 것으로 나타났다(3회 반복 실험). 또한, KOH/AC와 K₂CO₃/AC는열중량분석기의절대습도 1%H₂O를고려한조건에서 145.7 mg_CO2/g_sample및 150 mg_CO2/g_sample로 나타났다. 따라서 KOH 및 K₂CO₃ 등과 같은 알칼리 성분의 함침은 상용 활성탄의 안정적인 흡착 및 재생 후 흡착성능을 나타내어, 실내 이산화탄소 저감을 위한 흡착제 개발에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 청정기술
• /
• 제27권3호
• /
• pp.255-260
• /
• 2021

아민 수용액을 이용한 CO₂ 포집 공정의 문제점은 재생에 따른 높은 에너지 요구량이다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 본 연구에서는 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine, DETA) 수용액에 이소프로판올(isopropanol, IPA)을 도입한 상분리 흡수제 적용에 따른 CO₂ 포집 특성을 고찰하였다. 20 wt% DETA 수용액에서 IPA 조성이 20 wt%를 이상이 되면 CO₂를 흡수함에 따라 흡수제의 상이 CO₂-농축상과 CO₂-희박상으로 액-액 분리된다. 그 이유는 CO₂와 DETA가 반응하여 형성된 염의 IPA에 대한 낮은 용해도 때문이다. DETA 수용액에서 IPA 조성이 증가하면 CO₂-희박상의 부피에 대한 CO₂-농축 상의 부피비가 증가하게 되고 이에 따라 CO₂-희박상에서의 CO₂ 농축 정도가 높아지게 된다. 20 wt% DETA + IPA + 물 흡수제를 이용하여 흡수탑에서 CO₂를 흡수한 결과 20 wt% DETA 수용액 흡수제에 비해 CO₂ 흡수능 및 흡수속도가 모두 높은 것으로 확인되었다. DETA + IPA + 물로 구성된 상분리 흡수제를 CO₂ 포집에 적용할 경우 상분리 따른 CO₂ 농축과 CO₂-농축상의 부피 감소에 따른 재생에너지 저감을 기대할 수 있다.

• 자원환경지질
• /
• 제53권2호
• /
• pp.213-220
• /
• 2020

이산화탄소(CO₂)를 대염수층에 폼 상태로 주입할 경우 그대로 주입했을 때보다 CO₂의 상대투과도가 감소하고 점성도가 증가하여 유동도가 감소한다. 이로 인해 대염수층과의 CO₂와의 접촉효율이 증가하면서 궁극적으로 CO₂ 저장효율이 향상된다. 일반적으로 CO₂ 폼 형성을 위해서 계면활성제를 사용하였는데, 최근에는 계면활성제만을 사용했을 때보다 안정적인 폼 형성을 위해서 나노입자를 이용한 연구가 많이 수행되고 있다. 이 논문에서는 나노입자 기반 CO₂ 폼을 이용한 CO₂ 저장기술에 대해서 소개하였다. 친수성 나노입자의 일부표면을 CO₂ 친화적인 부분으로 개질하면 입자는 CO₂와 물에 양친성을 나타내므로 고온, 고염도 조건의 심부 대염수층에서도 폼은 상대적으로 안정적인 상태를 유지할 수 있다. 경제적인 측면에서 나노기반 CO₂ 폼 주입공법은 일반적인 CO₂ 주입보다 비용이 증가하지만 주입 효율성이 향상되므로 가격 경쟁력이 있을 것으로 추정된다. 환경적 측면에서 살펴보자면 세계적으로 오염물질 제거, 석유생산 등 특수한 목적을 위해 대수층이나 저류층에 계면활성제나 나노물질 등의 화학물질 주입이 가능한 상황이다. 그러나 일부 연구에 의하면 나노입자나 계면활성제에는 수생동물에 영향을 줄 수 있는 독성이 있는 것으로 알려져 있기에 환경적 검증된 물질을 사용해야 할 것이다. 따라서 향후에도 추가적인 연구개발을 통해 환경적으로도 안전하면서도 경제적으로도 합리적인 나노기반 CO₂ 폼 제조 및 주입에 대한 연구가 필요할 것이다.

• 한국가스학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.59-71
• /
• 2023

온실가스 감축과 탄소 중립의 실현을 위해서 탄소의 포집, 저장(carbon capture, and storage, CCS) 기술은 매우 중요하다. CCS는 CO₂ 저장을 중점적으로 함으로써, 포획된 CO₂를 지하 저류층 내부에 영구적으로 보관하는 역할을 한다. CO₂--EOR(enhanced oil recovery)은 CCS의 한 형태로, 오일 회수 촉진을 위해 CO₂를 지하 내부로 주입시켜 잔류 오일 회수에 도움을 줄 뿐만 아니라 CO₂가 지하에 저장되어 탄소 중립에도 기여하는 기술이다. 이 CO₂-EOR은 혼화공법과 비혼화공법으로 분류하며 혼화공법의 대표적인 방식인 CO₂-WAG(water alternating gas)는 물과 CO₂를 저류층 내부에 교대로 주입하여 오일을 생산하고 CO₂를 저장하는 공법이다. WAG 방식은 주입 유체의 돌파를 조절할 수 있어 오일 회수에 유리한 특징을 보이며, 흡입과 배출 과정 중에 상대투과도의 이력현상을 유도해 CO₂의 잔류 격리량을 확대할 수 있다. 본 연구에서는 CO₂-EOR 과정에서의 석유회수증진 효과와 CO₂가 지중에 저장되는 메커니즘을 설명하였으며, CCS와 연계한 CO₂-EOR 적용 사례를 소개하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제11권3호
• /
• pp.260-266
• /
• 2023

최근 세계적으로 이산화탄소(CO₂)의 과도한 배출로 기후변화가 야기되며 CO₂를 제거하고 활용하는 기술이 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 철도의 선로에서 발생하는 콘크리트 철도 침목 폐기물을 CO₂ 흡수 소재의 활용 가능성을 평가하고 CO₂ 흡수 반응 전/후의 물리화학적 성질 분석을 통해 CO₂ 제거 메커니즘을 연구하였다. 콘크리트 철도 침목 폐기물은 대부분 Si(26.60 %)로 이루어져 있고 Ca 함유량이 9.82 %로 포틀랜드 시멘트, 일반 콘크리트 폐기물 시료와 비교하였을 때 가장 적음에도 불구하고 함유량의 98 %가 CO₂ 포집 반응에 참여하여 CO₂ 포집 소재로의 우수한 활용 가능성을 입증하였다. TGA와 XRD 분석을 통해 콘크리트 철도 침목 폐기물 기반 CO₂ 포집 소재가 함유하고 있는 Ca가 CO₂ 기체와의 반응을 통해 CaCO₃로 전환되는 탄산화 반응이 CO₂ 제거의 주요 메커니즘임을 확인하였다. 또한 SEM 분석 결과 CO₂ 포집 반응 이후에 0.1 ㎛ 이하 크기의 CaCO₃ 입자가 다량 형성되었으며, 이는 CO₂ 포집 소재 내부에 거대기공을 메조기공으로 변환시켜 포집 소재의 비표면적 증가를 야기하였다.

• 한국환경보건학회지
• /
• 제34권3호
• /
• pp.240-246
• /
• 2008

The purpose of this study was to gain basic information on the characteristics of $CO_2$ adsorption in relation to $Na_2CO_3$, $K_2CO_3$, $Li_2CO_3$-impregnated activated carbon in a Fixed Bed Reactor. From the results of this study the following conclusions were made: $Na_2CO_3$, $K_2CO_3$, $Li_2CO_3$-impregnated activated carbon had a longer breakthrough time and more enhanced adsorption capacity than activated carbon alone. When tested with isothermal adsorption and tested for $CO_2$ adsorption the amount of $CO_2$ adsorbed varied with temperature, $CO_2$ inlet concentration, gas flow rate, aspect ratio, etc. Based on the results, when Langmuir, Freundlich and Dubinin-Polanyi adsorption isotherms were used for linear regression of isothermal adsorption data, Langmuir adsorption isotherm was the most suitable. And, the optimum condition for $Na_2CO_3$ and $K_2CO_3$ impregnated activated carbon make-up was 1N and $Li_2CO_3$ was 0.1N. It could be concluded that adsorption capacity was decreased with adsorption temperature and increased gas concentration. When the aspect ratio (L/D) was varied 0.5, 1.0 and 2.0, the significant drop of adsorption amount was observed below 1.0 and breakthrough time was shortened with gas flow rate.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
• /
• 제12권2호
• /
• pp.230-236
• /
• 2021

Ionic conduction mechanism of Mg-Al layered double hydroxides (LDHs) intercalated with CO₃^2- (Mg-Al CO₃^2- LDH) was studied. The electromotive force for the water vapor concentration cell using Mg-Al CO₃^2- LDH as electrolyte showed water vapor partial pressure dependence and obeyed the Nernst equation, indicating that the hydroxide ion transport number of Mg-Al CO₃^2- LDH is almost unity. The ionic conductivity of Mg(OH)₂, MgCO₃ and Al₂(CO₃)₃ was also examined. Only Al₂(CO₃)₃ showed high hydroxide ion conductivity of the order of 10^-4 S cm^-1 under 80% relative humidity, suggesting that Al₂(CO₃)₃ is an ion conducting material and related to the generation of carrier by interaction with water. To discuss the ionic conduction mechanism, Mg-Al CO₃^2- LDH having deuterium water as interlayer water (Mg-Al CO₃^2- LDH(D₂O)) was prepared. After the adsorbed water molecules on the surface of Mg-Al CO₃^2- LDH(D₂O) were removed by drying, DC polarization test for dried Mg-Al CO₃^2- LDH(D₂O) was examined. The absorbance attributed to O-D-stretching band for Mg-Al CO₃^2- LDH(D₂O) powder at around the positively charged electrode is larger than that before polarization, indicating that the interlayer in Mg-Al CO₃^2- LDH is a hydroxide ion conduction channel.

• 청정기술
• /
• 제21권1호
• /
• pp.68-75
• /
• 2015

본 연구에서는 높은 열전도성을 갖는 금속-세라믹 core-shell 구조의 CoAl₂O₄@Al 복합체를 Al 금속의 수열반응을 통하여 합성하고, 이를 Rh 촉매의 담지체로 적용하여 구조적, 촉매화학적 특성을 분석하였다. Rh/CoAl₂O₄@Al (3 wt% Rh) 촉매는 단순침적법(incipient wetness impregnation)으로 제조하였고, 특성의 비교평가를 위하여 공침법(co-precipitation)으로 합성한 CoAl₂O₄를 담지체로 하여 Rh/CoAl₂O₄ (3 wt% Rh) 촉매를 단순침적법으로 제조하였다. 이들 촉매들은 N₂ 흡착, XRD, 전자 주사현미경, temperature programmed reduction (TPR), CO 화학흡착 분석을 통해서 그 특성을 분석하였고, 글리세롤 수증기 개질 반응(550 ℃)을 통한 수소전환반응에 적용하여 촉매적 특성을 평가하고 분석하였다. 글리세롤 수증기 개질반응에 대하여 Rh/CoAl₂O₄@Al 촉매는 Rh/CoAl₂O₄ 촉매에 비하여 약 2.8배 높은 글리세롤 전환 turnover frequency (TOF)를 보여주었고, 이는 높은 열전도성을 갖는 금속-세라믹 복합체를 통한 원활한 반응열의 전달에 기인한 것으로 분석되었다. CoAl₂O₄@Al 및 CoAl₂O₄ 담지체에서도 환원에 의하여 노출된 일부 Co 금속에 의한 촉매적 활성이 관찰되었는데, Rh/CoAl₂O₄@Al과 Rh/CoAl₂O₄ 촉매에서와 마찬가지로 core-shell 구조체인 CoAl₂O₄@Al이 CoAl₂O₄ 보다 높은 촉매적 활성을 보였다. 그러나, 이들 촉매는 글리세롤 개질반응에서 비교적 높은 비활성화를 보여주었고 이는 촉매표면의 탄소침적(coking)에 기인한 것으로 판명되었다.

• 한국포장학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.71-76
• /
• 2020

CO₂ concentration in kimchi package has emerged recently as a potential index of product ripening to be monitored or sensed in intelligent packaging. Considering that addition of CO₂ absorber into the flexible kimchi package changes behavior of its CO₂ concentration, ripening of kimchi in total acidity, package CO₂ concentration in partial pressure (P_CO2) and package volume at 10℃ were estimated by mathematical model for two size packages included with different CO₂ absorbers. In small size package containing 0.5 kg of kimchi, relatively less gas permeable low density polyethylene (LDPE) sachet of the absorber was found to give rise of P_CO2 linearly correlated with acidity at acceptable conditions of absorber amount and size. The levels of P_CO2 at optimum ripening were different with absorber amount. However, highly gas permeable microporous spunbonded film (Tyvek) sachet did not show the linear relationship except a condition of 1.5 g of CO₂ absorbent. In large size package containing 2.0 kg, absorber sachets of LDPE and Tyvek could give the linear relationship between product acidity and package P_CO2 but at different levels (P_CO2 of package with LDPE sachet: 0.46~0.79 bar, P_CO2 of package with Tyvek sachet: 0.00~0.75 bar). The P_CO2 at optimal ripening was found to be less variable with LDPE sachets than with Tyvek ones. Use of package CO₂ concentration as an indicator of kimchi ripening was shown to be possible on the limited conditions where the linear relationship between them is established or confirmed.

• 한국포장학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.105-112
• /
• 2020

어린 싹을 길러 이용하는 채소에 대한 관심이 커지고 있어, 무 싹채소의 생육 증진과 유통 중 나타나는 영향을 검토하고자 CO₂처리 효과를 검토하였다. 본 실험에서는 재배 중 CO₂ 처리를 가스나 탄산수 형태로 하여, 생육뿐만 아니라 수확후 모의유통 중 포장 내의 생체중량 감소, 선도와 hue angle 등 수확후 변화 정도를 조사하였다. 재배 후 수확 시 생육에서 처리 여부에 따라서는 CO₂ 처리가 무처리보다 경장이 약간 길어지는 효과가 있었으며, 엽록소형광이나 SOD 값에서 무처리와 CO₂ 처리가 다소 다른 경향을 보였다. 그러나 CO₂ 처리 방법 간의 차이를 언급하기는 어려워 탄산가스 대신 탄산수 이용의 가능성을 보였다. 수확 후 포장 내의 CO₂ 처리로 인해 무 싹채소의 O₂ 소모가 크고 CO₂ 축적 정도가 다소 높아졌으며, 모의유통 중에 수확전 CO₂ 처리가 hue angle 값을 비롯하여 SPAD, 외관 등에서 낮은 수치를 보여주었다. 그러나 CO₂ 처리 방법 간에는 큰 차이를 보이지 않은 것으로 나타났다. 무 싹채소의 재배 중 CO₂ 처리에 의한 처리가 경경 등의 생육량을 증가시키나, 모의유통 시 수확후 선도 유지의 효과가 크지 않아, 재배 중 다른 방법을 통한 품질을 개선할 수 있도록 연구가 더 필요한 것으로 생각된다.