• 한국가스학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.77-83
• /
• 2023

급격한 산업화에 따른 에너지 사용량의 증가로 대기 중 이산화탄소(CO₂)의 농도가 증가하여 기후변화가 가속화되고 있다. 여기에 대응하기 위해 에너지 패러다임 전환이 필요하고, 그 일환으로 수소(H₂)가 주목받고 있다. 하지만 현재 대부분(95%)의 수소가 화석연료 기반의 추출수소로 생성되며, 많은 양의 CO₂를 배출하고 있다. 이를 그레이수소라 하는데 여기에 CO₂포집·이용·저장(CCUS)기술을 적용하여 CO₂ 배출량을 줄이면 블루수소가 된다. 상용 CO₂ 포집기술로는 습식법, 건식법, 분리막법이 있는데 각자 장단점을 가지고 있어 배가스 특성분석이 선행되어야 한다. 수소생산기지에서 배출되는 CO₂는 수분제거 시 20%를 상회하고 배출량은 중소규모로 분류되어 습식법 보다 분리막법의 적용이 유리할 것으로 판단된다. 또한, LNG 냉열을 사용할 수 있다면 분리막의 포집성능(선택도)이 향상되어 효율적인 CO₂ 포집 공정 구현이 가능하다. 본 연구에서는 수소생산기지에서 배출되는 배가스를 분석하고 여기에 적합한 CO₂ 포집기술에 대한 논의가 이뤄질 것이다.

• Corrosion Science and Technology
• /
• 제22권2호
• /
• pp.90-98
• /
• 2023

In this study, cobalt oxide (Co₃O₄) and cobalt-doped magnetite (CoFe₂O₄) nanoparticles were synthesized by a hydrothermal method. They were then used as corrosion inhibitors for corrosion protection of AA2024-T3 aluminum alloys. These obtained nanoparticles were characterized by x-ray diffraction, field-emission scanning electron microscopy, and Zeta potential measurements. Corrosion inhibition activities of Co₃O₄ and CoFe₂O₄ nanoparticles were determined by performing electrochemical measurements for bare AA2024-T3 aluminum alloys in 0.05 M NaCl + 0.1 M Na₂SO₄ solution containing Co₃O₄ or CoFe₂O₄ nanoparticles. Corrosion protection for AA2024-T3 aluminum alloys by a water-based epoxy with or without the synthesized Co₃O₄ or CoFe₂O₄ nanoparticles was investigated by electrochemical impedance spectroscopy during immersion in 0.1 M NaCl solution. The corrosion protection of epoxy coating deposited on the AA2024-T3 surface was improved by incorporating Co₃O₄ or CoFe₂O₄ nanoparticles in the coating. The corrosion protection performance of the epoxy coating containing CoFe₂O₄ was higher than that of the epoxy coating containing Co₃O₄.

• 멤브레인
• /
• 제33권1호
• /
• pp.23-33
• /
• 2023

본 연구에서는 PEBAX 2533에 합성된 PEI-GO@ZIF-8의 함량을 달리 첨가하여 혼합막을 제조하고 N₂와 CO₂의 투과 특성을 연구하였다. PEBAX/PEI-GO@ZIF-8 혼합막의 N₂ 투과도는 PEI-GO@ZIF-8 함량이 증가함에 따라 감소하였고, CO₂ 투과도는 PEI-GO@ZIF-8 함량에 따라 다른 경향을 보였는데 순수 PEBAX 막에서 PEI-GO@ZIF-8 0.1 wt%까지 CO₂ 투과도는 증가하다가 그 이후의 함량에서는 감소하였다. PEI-GO@ZIF-8 0.1 wt% 혼합막은 CO₂ 투과도 221.9 Barrer, CO₂/N₂ 선택도는 60.0으로, 제조된 혼합막들 중 CO₂ 투과도와 CO₂/N₂ 선택도가 향상되어 가장 높은 투과 특성을 보였고 Robeson upper-bound에 도달하는 결과를 얻었다. 이는 충진물이 PEBAX 내에 고루 분산되면서 CO₂와 친화적인 상호작용을하는 GO의 -COOH, -O-, -OH 작용기와 PEI에 결합된 아민기 그리고 CO₂에 대해 gate-opening 현상이 일어나는 ZIF-8의 영향 때문이다.

• 멤브레인
• /
• 제30권4호
• /
• pp.269-275
• /
• 2020

본 연구에서는 세라믹 중공사 접촉막 모듈을 이용하여 CH₄/CO₂ 혼합가스에서 CO₂ 분리 실험을 수행하였다. 높은 성능의 접촉막 모듈을 제작하기 위해 고투과성 중공사막의 제조 실험을 진행하였으며, 제조한 중공사막은 N₂ 기체투과실험을 통해 투과 성능을 평가하였다. 최종적으로 고투과도 중공사막을 이용하여 CH₄/CO₂ 혼합 기체 분리를 위한 Hollow fiber membrane contactor (HFMC)를 제작하였다. 실험에는 CH₄/CO₂ 혼합 기체(34.5% CO₂, CH₄ balance)와 monoethanolamine (MEA)를 사용하였으며, CO₂ 제거 효율이 흡수제의 유량에 따라 어떠한 영향을 받는지 평가하였다. CO₂ 제거 효율은 액체유량이 증가함에 따라 같이 상승하였으며, CO₂ 흡수 flux 또한 액체유량과 함께 증가하는 결과를 보였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제21권1호
• /
• pp.49-60
• /
• 2016

Distribution and behavior of baseline soil CO₂ were investigated in a candidate geologic CO₂ storage site in Pohang, with measuring CO₂ concentrations and carbon isotopes in the vadose zone as well as CO₂ fluxes and concentrations through ground surface. This investigation aimed to assess the baseline CO₂ levels and to build the CO₂ monitoring system before injecting CO₂. The gas in the vadose zone was collected using a peristaltic pump from the depth of 60 cm below ground surface, and stored at gas bags. Then the gas components (CO₂, O₂, N₂, CH₄) and δ¹³C_CO2 were analyzed using GC and CRDS (cavity ringdown spectroscopy) respectively in laboratory. CO₂ fluxes and CO₂ concentrations through ground surface were measured using Li-COR in field. In result, the median of the CO₂ concentrations in the vadose zone was about 3,000 ppm, and the δ¹³C_CO2 were in the wide range between −36.9‰ and −10.6‰. The results imply that the fate of CO₂ in the vadose zone was affected by soil property and vegetations. CO₂ in sandy or loamy soils originated from the respiration of microorganisms and the decomposition of C₃ plants. In gravel areas, the CO₂ concentrations decreased while the δ¹³C_CO2 increased because of the mixing with the atmospheric gas. In addition, the relation between O₂ and CO₂, N₂, and the relation between N₂/O₂ and CO₂ implied that the gases in the vadose zone dissolved in the infiltrating precipitation or the soil moisture. The median CO₂ flux through ground surface was 2.9 g/m²/d which is lower than the reported soil CO₂ fluxes in areas with temperate climates. CO₂ fluxes measured in sandy and loamy soil areas were higher (median 5.2 g/m²/d) than those in gravel areas (2.6 g/m²/d). The relationships between CO₂ fluxes and concentrations suggested that the transport of CO₂ from the vadose zone to ground surface was dominated by diffusion in the study area. In gravel areas, the mixing with atmospheric gases was significant. Based on this study result, a soil monitoring procedure has been established for a candidate geologic CO₂ storage site. Also, this study result provides ideas for innovating soil monitoring technologies.

• 한국가스학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.9-17
• /
• 2022

본 연구는 기존 연구에서 다루었던 기체상태의 CO₂를 송출시 주입관내 상변화 및 유동특성 연구의 계속으로 액체 상태의 CO₂를 송출하여 초임계 상태로 주입시의 연구 결과이다. 지중에 CO₂를 저장하는 기술은 높은 주입성, 저장량 및 경제성으로 기후 변화를 완화하는 효율적인 방법중 하나이다. 심부 대수층에 CO₂를 주입 및 저장하는 실증 프로젝트인 포항분지 CO₂ 지중저장 사업은 미래 대규모 CO₂ 지중 저장 사업에 필요한 기술을 개발하는데 목적이 있다. 이 사업의 설계 단계에서 고려해야 하는 문제 중 하나는 CO₂를 주입시 주입관내 CO₂의 상(phase)변화 및 그에 따른 유동특성의 분석이다. 이러한 문제 해결을 위해 주입량에 따른 압력, 온도 및 열역학적인 물성값 등을 계산하여 주입설비의 송출 조건을 결정한다. 본 연구를 위해 액체 상태의 CO₂를 송출하고 초임계로 변하는 주입관내 상변화 및 유동 특성을 OLGA 프로그램을 사용하여 수치해석적으로 분석하였다. 결과를 통하여 CO₂의 주입 시스템과 저장소의 공저압을 연계하는 주입 송출 조건을 제시하였다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
• /
• 제11권2호
• /
• pp.187-194
• /
• 2020

Two types of sodium cobalt pyrophosphates, triclinic Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ and orthorhombic Na₂CoP₂O₇, are compared as high-voltage cathode materials for Na-ion batteries. Na₂CoP₂O₇ shows no electrochemical activity, delivering negligible capacity. In contrast, Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ exhibits good electrochemical performance, such as high redox potential at ca. 4.3 V (vs. Na/Na⁺) and stable capacity retention over 50 cycles, although Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ delivered approximately 40 mA h g^-1. This is attributed to the fact that Na₂CoP₂O₇ (~3.1 Å) has smaller diffusion channel size than Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ (~4.2 Å). Moreover, the electrochemical performance of Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ is examined using Na cells and Li cells. The overpotential of Na cells is smaller than that of Li cells. This is due to the fact that Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ has a smaller charge transfer resistance and higher diffusivity for Na⁺ ions than Li⁺ ions. This implies that the large channel size of Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ is more appropriate for Na⁺ ions than Li⁺ ions. Therefore, Na_3.12Co_2.44(P₂O₇)₂ is considered a promising high-voltage cathode material for Na-ion batteries, if new electrolytes, which are stable above 4.5 V vs. Na/Na⁺, are introduced.

• 자원환경지질
• /
• 제55권4호
• /
• pp.407-419
• /
• 2022

메탄(CH₄)이 유출되는 관정 주변에서 토양(비포화대) 가스 모니터링과 자료 해석 방법을 제시하고자 토양 가스의 성분변화를 약 3일간 측정하였다. 이를 위해서 포항 지역의 시험 관정 2개(TB2, TB3)의 주변 1 m 이내에서 방사상으로 토양 가스를 채취하고 현장에서 CO₂, CH₄, N₂, O₂의 농도를 분석하였다. TB2의 관정 정두(wellhead)에서 30 cm 떨어진 지점에서 CO₂ 플럭스도 측정하였다. 아울러 TB2 관정 정두의 가스 시료와 대기 시료도 채취하여 분석하였다. 모니터링 마지막 날 채취한 시료는 실험실에서 CO₂의 탄소동위원소(δ¹³C_CO2)를 분석하였다. 서로 12.7 m 떨어져 있는 두 시험 관정 중 TB3는 시멘팅이 되어 있고, TB2는 시멘팅이 되어 있지 않았다. 생지구화학 반응 기반(process-based) 해석을 적용한 결과, 비포화대 가스의 CO₂, O₂, N₂ 농도와 N₂/O₂ 의 변화는 모두 CH₄의 산화를 지시하는 선과 가스의 용해에 의한 농도의 변화를 지시하는 선 사이에 위치하고 있었다. 또한 TB2 정두에서 측정된 CH₄은 대기의 CH₄에 비해서 5.2배 높은 값을 나타나고 있었다. 시멘팅이 되어 있지 않은 관정(TB2) 주변 비포화대에서 나타난 높은 CO₂ 농도(평균 1.148%)는 CH₄의 산화에 의해 증가한 것으로 판단된다. 반면, 시멘팅이 된 관정(TB3) 주변의 비포화대 CO₂는 상대적으로 낮은 농도(0.136%)를 나타내고 있었다. 따라서 CH₄가 산출되는 관정의 주변 토양가스(CO₂ 포함)는 관정의 완결 상태(시멘팅)에 크게 영향을 받는 것으로 판단된다. 본 연구는 천연가스 개발 관정 주변 토양의 환경 모니터링을 위한 전략 수립에 활용될 수 있으며, CO₂ 지중저장을 위한 주입정 및 관측정 주변 누출 감시에 활용될 수 있다. 또한 본 연구의 방법은 천연가스 저장소, 유류 오염 토양의 모니터링에 활용 가치가 있다.

• 대한화학회지
• /
• 제66권6호
• /
• pp.451-458
• /
• 2022

LiNi_xMn_yCo_1-(x+y)O₂의 자기특성을 고려한 자기장 이용 결정방향 제어 연구를 통해, LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂ 결정 내 많은 비율의 (00l) plane들이 전극집전체 표면에 수직으로 정렬된 결정배향 전극을 확보하였다. 해당 결정배향 전극은 리튬이차전지의 충방전 과정 중에 낮은 전극 polarization 특성을 나타내었으며, 일반 LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂ 전극 대비 높은 용량을 기록하였다. 결정 배향 전극은 빠른 리튬이온 전달에 적합한 구조적 특성으로 인해 리튬이차전지 성능 향상에 기여한 것으로 예상되었다. 결정배향 전극에 의한 성능 향상을 다양한 전기화학적 이론 및 분석 결과를 통해 검증, 해석하였다.

• 한국포장학회지
• /
• 제29권3호
• /
• pp.145-151
• /
• 2023

조피볼락 필렛 제품의 온도에 따른 CO₂ 용해도 측정 결과 온도가 낮을수록 용해 정도가 증가하는 것으로 확인하고, 온도에 따른 Henry의 상수 값을 직선방정식으로 정립하였다. 얻어진 CO₂ 용해특성과 CO₂ 물질수지식을 활용하여 여러 조건의 유연 포장 내 평형 형성 후 얻어지는 CO₂ 분압과 포장 부피를 예측할 수 있었다. 조피볼락 필렛의 신선도 유지를 위해 MAP(변형기체포장)를 적용하여 10℃에서 5일 동안 저장하면서 포장 내 MA 조성에 따른 품질변화를 확인하였다. MA 조성에 따른 품질을 확인해 본 결과 호기성 총균수와 총 휘발성염기질소의 수치가 MA 기체조 성별로 유의한 차이가 있음을 확인할 수 있었다. CO₂ 농도가 높은 MA 조건에서는 호기성 총균수의 증식이 억제되었으며, O₂가 포함되는 MA 조건에서 휘발성염기질소 함량이 낮았다. 조피볼락 필렛에 대해 호기성균 증식을 억제하면서 휘발성염기질소 함량이 낮은 MA 조건을 선택한다면 CO₂(60):O₂(30):N₂(10)의 조건이 좋은 품질을 유지하는 것으로 확인되었다.