• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권6호
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• pp.915-922
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• 2008

The gas separation technology using membrane is widely used to refine various gases in many industry fields and recently is being applying in $CO_2$ recovery technology. In the gas and chemical tanker. nitrogen generators for inerting, purging and padding are on board and most of them have membrane modules of hollow fiber type with long life and vibration resisting properties. Because a membrane module is a key component accounting for 50% of total manufacturing cost of nitrogen generator, adequate selection for it is an important problem. In this paper, the flow performance coefficient based on dimension and specification data of membrane module was relatively selected to compare nitrogen generating capacity of module and various performance tests about the selected PARKER ST6010 membrane module were conducted. As a result, the useful coefficient and basic data in selecting a membrane module were achieved.

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• 제10권3호
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• pp.130-138
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• 2000

건/습식 상전환법을 이용하여 비대칭 polyethersulfone (PES) 기체분리막을 제조하였으며, $CO_2$, $N_2$등의 기체에 대한 투과특성을 조사하였다. 분리막 제조에 있어서 주요 변수인 캐스팅 용액과 증발시간 등이 분리막의 구조에 미치는 영향을 파악하고 투과특성을 조사하여 최적의 제조조건을 확립하였다. 또한 제조된 분리막의 표피층에 존재하는 pin-hole과 같은 결점을 보완하기 위하여 실리콘 수지를 코팅하여 그 투과특성의 변화를 조사하였다. 실리콘 수지 코팅이 결점을 보완하는데 효과적임을 확인하였다. 본 연구에서 분리막 제조에 주로 사용한 캐스팅 용액은 PES, 14-methyl-2-pyrrolidone, 아세톤, 에탄올로 구성되었으며, 응고제로는 증류수를 사용하였다. 캐스팅 용액 중의 PES 함량이 높아질수록, 휘발성 유기용매의 비율이 높아질수록, 증발시간이 길수록, 에탄을 첨가제의 농도가 낮을수록 $CO_2$/$N_2$의 선택도는 높아지고 투과도는 낮아지는 결과를 보였다. 최적의 분리막 제조조건 하에서 얻어진 분리막의 분리성능은 $CO_2$/$N_2$의 선택도가 61이고 $CO_2$의 투과도는 21 GPU인 우수한 결과를 보였다.

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• 제28권5호
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• pp.351-360
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• 2018

본 연구에서는 NaY 제올라이트 분리막의 프로필렌/프로판 분리 메카니즘을 규명하고자 하였다. 투과온도 증가 시에 프로필렌과 프로판 투과도는 증가하다 최고점을 보이고 감소하였고 약 $50-60^{\circ}C$ 부근에서 최대 선택도를 보였다. 혼합가스 프로판 투과도는 단일가스 투과도 보다 작았고, 프로필렌/프로판 혼합가스 선택도는 단일가스 투과선택도보다 우수하였다. 시간에 따른 혼합가스 투과거동 실험에서, 투과시간이 증가함에 따라서 프로필렌 투과도는 증가하는 반면, 프로판의 투과도는 감소하였고 선택도는 증가하였다. 위의 모든 실험결과는 NaY 제올라이트 분리막을 통한 프로필렌/프로판 분리는 선택적으로 흡착된 프로필렌의 프로판 투과 억제에 의해 일어나며 프로필렌 투과는 표면확산에 의해 지배된다는 것을 나타낸다. 프로필렌/프로판(89 : 11) 혼합가스에 대하여 분리막은 $50^{\circ}C$, 4 bar에서 선택도 12, 프로필렌 투과도 497 GPU를 나타내었다. 따라서 본 연구에서 제조된 NaY 제올라이트 모세관 분리막은 가격이 저렴하고 우수한 분리성능을 보이기 때문에 프로필렌/프로판 분리를 위한 유망한 분리막 소재임을 확인할 수 있었다.

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• 제25권2호
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• pp.99-106
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• 2015

Flaring gas에서 $CO_2$ 제거를 위해 폴리술폰 고분자를 이용한 중공사막을 제조하였다. 제조된 중공사막은 1단과 2단 공정의 전산모사와 실제 공정을 통해서 $CH_4$ 농도 99% 이상 $CO_2$ 농도 1% 미만의 운전조건과 성능을 확인하였다. 또한 $25Nm^3/h$ 급 bench scale $CO_2$ 분리막 연속공정에서 100시간의 운전시간 동안 $CO_2$의 농도를 1% 미만으로 안정적으로 운전하였고 이때의 $CH_4$ 회수율은 약 98%였다.

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• 제22권2호
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• pp.142-154
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• 2012

DME 제조공정에서 발생하는 혼합가스 중 $CO_2$를 제거하기 위해서 $H_2$ 투과도보다 $CO_2$투과도가 우수한 고무상 고분자를 분리소재로 선정하여 복합막을 제조하고 $CO_2/H_2$의 분리성능을 검증하여 보았다. 지지체 중공사막 소재로 PEI를 이용하여 지지체 중공사막을 제조하였으며, 제조된 지지체 중공사막의 기체투과도를 각 가스별로 측정하여 PDMS의 경우는 $CO_2$ 투과도 300 GPU 이상, $CO_2/H_2$의 선택도가 4.3 이상, PEBAX를 사용한 경우 $CO_2$ 투과도 120 GPU 이상 $CO_2/H_2$의 선택도가 5 이상인 복합 중공사를 제조하였다.

• 멤브레인
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• 제29권1호
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• pp.1-10
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• 2019

Poly(ether block amide) (PEBA)는 이산화탄소 분리에 매우 적합한 상용 블록 공중합체 중 하나이다. 기체분리막의 경우 높은 투과도 뿐 아니라 강한 기계적 강도 또한 필요로 한다. PEBA공중합체의 결정성 폴리아마이드(polyamide) 블록은 기계적 강도를 제공하며 동시에 rubbery한 폴리에테르(polyether) 부분은 이산화탄소와의 친화도를 부여하여 이산화탄소 촉진 수송에 기여한다. PEBA공중합체에서 결정성 상과 rubber한 상의 조성은 기체분리막에 적합하게 조절될 수 있다. PEBA 공중합체를 기반으로 한 분리막은 좋은 투과도를 갖지만 추가적으로 분자체 효과를 이용하여 큰 기체 투과도 손실 없이 분리막의 선택도를 향상시킬 수 있다. 혼합 매질 분리막은 혼합막의 한 종류로서 고분자 매트릭스와 유기 첨가제로 이루어져 있다. 하지만 고분자 매트릭스와 유기 첨가제간의 양립성(compatibility)에 따른 문제점 또한 존재한다. 따라서 본 총설에서는 PEBA 공중합체를 기반으로 한 혼합막의 장점과 한계에 대해 다루고자 한다.

• Carbon letters
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• 제16권3호
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• pp.183-191
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• 2015

Gas transport through graphene-derived membranes has gained much interest recently due to its promising potential in filtration and separation applications. In this work, we explore Kr-85 gas radionuclide sequestration from natural air in nanoporous graphene oxide membranes in which different sizes and geometries of pores were modeled on the graphene oxide sheet. This was done using atomistic simulations considering mean-squared displacement, diffusion coefficient, number of crossed species of gases through nanoporous graphene oxide, and flow through interlayer galleries. The results showed that the gas features have the densest adsorbed zone in nanoporous graphene oxide, compared with a graphene membrane, and that graphene oxide was more favorable than graphene for Kr separation. The aim of this paper is to show that for the well-defined pore size called P-7, it is possible to separate Kr-85 from a gas mixture containing Kr-85, O₂ and N₂. The results would benefit the oil industry among others.

• Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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• 제67권
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• pp.373-379
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• 2018

A transparent, freestanding Porous Aromatic Framework-97 (PAF-97) membrane was successfully synthesized via a one-step acid-catalyzed reaction. Due to the introduction of ether groups, the obtained PAF-97 membrane possesses enhanced structural flexibility, thus increasing the flexibility of the resulting membrane. This is proofed by the fact that the feeding pressure of the membrane reaches as high as 5.5 bar during the separation of gas mixtures. The Young's moduli of the membrane were 6.615 GPa and 11.11 GPa, either in a dry or hydrated state respectively. To be highlighted, under a feeding pressure of 3.6 bar, the PAF-97 membrane rendered the permeance values of $2.90{\times}10^{-7}$, $1.29{\times}10^{-8}mol\;m^{-2}s^{-1}Pa^{-1}$ for $CO_2$ and $CH_4$, respectively, with a $CO_2/CH_4$ permselectivity of 22.48.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1995년도 제3회 심포지움 (분리막 연구의 최신동향)
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• pp.21-22
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• 1995

Gas separation science and technology is among the most rapidly growing areas involving membrane-based processes. Nitrogen enrichment of air, hydrogen recovery from a broad array of stream types, and removal of acid gases from natural gases are typical of the applications in this field. Great progress has been made in the discovery of guidelines optimization of polymer structures with simultaneously high permeabilities and selectivities for these important gas pairs. The development of thin-skinned asymmetric hollow fibers have also provided structures with extremely high permeation fluxes. Especially in the case of O$_{2}$/N$_{2}$ separations, the rate of improvements in new polymeric materials for gas separations appears to be slowing to a halt. Evidence will be presented, however, that the practical tradeoff between membrane permeability and selectivity has not been reached.

• 멤브레인
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• 제21권2호
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• pp.177-192
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• 2011

바이오 가스의 분리와 정제를 위해 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA) 고분자를 이용하여 중공사형 기체분리막을 상분리법에 의해 제조하고, 제조된 기체분리막을 사용하여 유효 막면적이 0.17 $m^2$인 중공사형 기체분리막 모듈을 제조하였다. 제조된 기체분리막 모듈의 순수 기체투과도틀 메탄, 산소, 이산화탄소에 대하여 측정하였다. 메탄의 투과도는 평균 0.46 GPU를 나타내었으며, 이산화탄소의 투과도는 평균 18.52 GPU였으며 이때 ${\alpha}CO_2$/$CH_4=40.4$를 나타내어 매우 높은 선택도를 나타내었다. 순수 가스 투과 테스트 후 혼합 가스에 대한 분리 정제 테스트를 4가지 모사가스에 대하여 진행하였으며 1 stage, 2 stage, 3 stage로 기체분리막 모듈을 구성하여 stage cut의 변화에 따른 각 부분에서 발생되는 기체의 농도 및 유량을 측정하였다. 1 stage에서는 stage cut이 상승함에 따라 메탄의 농도가 상승하는 것을 알 수 있었으며, 메탄 회수 효율은 떨어지는 것을 알 수 있었다. 2 stage 테스트에서는 1 stage와 유사한 거동을 보이는 것을 알 수 있었으며 메탄의 회수 효율은 1 stage보다 상승하는 것을 알 수 있었다. 바이오 가스 내에 존재하는 메탄의 손실을 줄이기 위해 3 stage 테스트를 진행하였으며, 그 결과 메탄가스의 손실율을 5% 이내로 줄일 수 있는 모듈의 배열을 찾아내었다.