• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.485-489
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• 2019

Hydrogen is known to be a clean fuel which does not generate a green house gas during the combustion. However, about 8 kg of carbon dioxide is generated during the course of producing 1 kg of hydrogen through reforming, water gas shift reaction and pressure swing adsorption in order to obtain a high purity hydrogen over 99.999% by volume. In this work, carbon dioxide generation is estimated according to four kinds of natural gas compositions supplied by Korea Gas Corporation and regarding natural gas as pure methane. For the simulation of the modeling, PRO/II with PROVISION V10.2 at AVEVA was utilized and Peng-Robinson equation of state with Twu's alpha function was selected.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.628-635
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• 2016

Natural gas reformed hydrogen is used as a fuel of fuel cell vehicle, PSA process is used for the purification of reformed hydrogen. In this study, the performance of CO adsorbent in PSA process was evaluated. Zeolite adsorbents used in the commercial PSA process is used. The physical and chemical properties of adsorbents were characterized using BET apparatus, XRD, and FE-SEM. The breakthrough apparatus modified from GC was used for the CO breakthrough experiment, the quantitative analysis of CO adsorption capacity was performed using CO breakthrough curve. Zeolite 10X and 13X showed superior CO adsorption capacity than activated alumina. The CO adsorption capacity of zeolite 10X is more than twice of zeolite 13X even the BET surface area is low. It seems that the presence of $Ca^{2+}$ cation in zeolite 10X is beneficial to the adsorption of CO.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권3호
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• pp.320-331
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• 2016

제철소에서 부생되는 LDG (Linze Donawitz gas) 가스는 일산화탄소(CO)를 60% 이상 포함한다. LDG로부터 CO를 고순도로 분리하는 2가지 공정을 고려하였다: COSORB와 CO-PSA (pressure swing adsorption). 이 연구의 목적은 기술경제성평가(TEA: techno-economic analysis)를 통하여 이 두 공정 중 어떤 공정이 더 경제성이 높은 지를 결정하는 하는 것이었다. TEA의 기술적 측면에서는 초기투자비(TCI: total capital investment)와 총생산비용(TPC: total production cost)을 추정하기 위하여 먼저 공정흐름도(PFD: process flow diagram)를 완성하고, 물질 및 에너지 수지식을 계산한 후, 장치 종류 및 크기를 결정하였다. TEA의 경제성 측면에서는 투자회수율(ROI: return on investment) 및 투자회수기간(PBP: payback period)과 같은 경제성 판단기준을 산출하였고, ROI와 PBP에 가장 큰 영향을 주는 인자들을 찾기 위하여 민감도 분석을 수행하였다. CO-PSA 공정은COSORB 공정 보다 더 높은 ROI와 더 낮은 PBP로 인하여 경제적 우위를 보여주었다. CO의 가격은 ROI와 PBP에 가장 큰 영향을 주는 인자로 파악되었다.

• 한국대기환경학회지
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• 제9권1호
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• pp.101-106
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• 1993

In order to separate the Freon-12 and air mixture$(CF_2Cl_2/Air=0.1/99.9 vol.%)$ by pressure swing adsorption (PSA), the breakthrough curve was experimentally observed in a fixed bed adsorption column. A single adsorber was packed with various adsorbents such as, the activated carbon(S-AC, W-AC) and the molecular sieve(MS-5A, MS-13X). The order of appearance of breakthrough curve is MS-5A > MS-13X > W-AC > S-AC. The activated carbon was found to be more effective adsorbent for separating Freon-12 from the mixture than the molecular sieve was. From the experimental data obtained by the separation of Freon-12 gas out of the air stream in the steady-state PSA process cycle, whose size is the same one of column used for the breakthrough curve observation, it has been confirmed that Freon-rich gas could be obtained from the purge step of PSA and Freon-free air could be obtained from the adsorption step of PSA cycle.

• 청정기술
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• 제26권2호
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• pp.137-144
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• 2020

저농도 암모니아의 재생 및 농축을 위하여 초음파 함침법으로 금속 첨착 활성탄을 제조하였다. 금속으로는 마그네슘과 구리를 선정하였고, 염화물(Cl^-)과 질산염(NO₃^-) 전구체를 사용하여 활성탄 표면에 첨착하였다. 흡착제의 물리 및 화학적 특성은 TGA, BET 그리고 NH₃-TPD를 통해 분석되었다. 암모니아 파과실험은 고정층 반응기를 사용하여 암모니아(1000 mg L^-1 NH₃, balanced N₂)를 100 mL min^-1으로 주입하였으며, 온도변동 흡착법(TSA)과 압력변동 흡착법(PSA, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9 Mpa)에서 수행하였다. 암모니아의 흡착 및 탈착 성능은 NH₃-TPD와 TSA 및 PSA 공정에서 AC-Mg(Cl) > AC-Cu(Cl) > AC-Mg(N) > AC-Cu(N) > AC 순으로 나타났다. 그 중 MgCl₂를 사용한 AC-Mg(Cl)은 TSA에서 평균 흡착량 2.138 mmol g^-1을 나타내었다. 또한 PSA 0.9 Mpa에서 3.848 mmol g^-1로 가장 높은 초기 흡착량을 나타내었다. 활성탄 표면에 금속이 첨착되면 물리흡착뿐만 아니라 화학흡착이 수반되어 흡착 및 탈착 성능이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 흡착제는 반복적인 공정에도 안정적인 흡착 및 탈착 성능을 나타내어 TSA와 PSA 공정에서의 적용 가능성을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제20권6호
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• pp.663-669
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• 2009

지구온난화에 가장 큰 영향을 미치는 이산화탄소를 연소 후 배가스로부터 흡착 분리하기 위한 허니컴 흡착소자의 제조 및 그 특성에 관한 것이다. 고온사용이 가능하도록 세라믹쉬트, 활성탄소 쉬트를 사용하여 허니컴을 제조하였고 그 위에 Na-X 제올라이트를 코팅하였다. 또한 Na-X 제올라이트를 포함시킨 제올라이트 쉬트를 사용하여 허니컴 흡착제를 제조하였다. 이들 세 가지 허니컴 흡착제에 대하여 이산화탄소 흡착량, 표면특성 그리고 16% 이산화탄소 혼합가스를 공급하여 파과특성을 분석하였다. 또한 가열재생에 따른 이산화탄소 농축특성과 가열시 허니컴 흡착제의 온도변화를 분석하여 열스윙 흡착 분리공정에서의 우월성을 비교 분석하였다. 이들 허니컴을 사용한 흡착파과실험 결과를 바탕으로 하여 회전식 흡착 농축공정의 적용 가능예를 보여주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권3호
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• pp.527-534
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• 2012

FCC 연료가스로부터 에틸렌 회수를 위한 흡착공정을 개발을 위하여 활성탄(AC)과 탄소분자체(CMS)로 충진된 흡착탑의 흡착 동특성을 비교하였다. FCC 연료가스로는 6성분($CH_4/C_2H_4/C_2H_6/C_3H_6/N_2/H_2$,32:15:14:2:12:25 vol.%) 혼합가스를 이용하였으며, 흡착탑의 흡착 및 탈착파과 실험을 실시하였다. 활성탄 흡착탑의 경우 파과는 $H_2$ < $N_2$ < $CH_4$ < $C_2H_4$ < $C_2H_6$ 순서로 나왔으며, CMS 흡착탑의 경우는 $H_2$< $CH_4$ < $N_2$ < $C_2H_6$ < $C_2H_4$ 순서를 보였다. CMS 흡착탑은 활성탄 흡착탑보다 성능이 나쁘나, 속도분리의 특성으로 $CH_4$와 $N_2$뿐만 아니라 활성탄에서 제거하기 어려운 $C_2H_6$ 이상의 성분들을 흡착단계에서 제거할 수 있다. 흡착탑의 재생은 감압과정만으로는 두 흡착제 충진탑에서 충분히 재생되기 어려우며, 진공재생이 필요하다. 따라서 CMS를 이용하는 흡착공정은 전처리 공정으로 설계하고, 활성탄을 이용하는 흡착공정을 주요 분리기로 설계하는 압력진공순환식 흡착공정(PVSA)이 에틸렌 회수에 제안될 수 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.1-7
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• 2023

A fuel handling process combined with a pressure swing adsorption system (PSA) was simulated to produce pure hydrogen with a purity greater than 99.97%. The simulation consists of two parts. The fuel processing part consisting of reformer and water-gas shift reaction was simulated with Aspen plus^®, and the hydrogen purification part consisting of PSA was simulated with Aspen Adsorption^®. In this study, the effect of reformer temperature and pressure on the total hydrogen production yield was investigated. Simulations were performed over a temperature range of 700 to 1,000℃ and a pressure range of 1 to 10 bar. The total hydrogen production yield increased with increasing temperature and decreasing pressure. The maximum hydrogen yield was less than 50% in the simulation and will be lower in the real process.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1997년도 한국자동제어학술회의논문집; 한국전력공사 서울연수원; 17-18 Oct. 1997
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• pp.1520-1523
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• 1997

A rigorous dynamic simulation was performed in binary gas mixture H$_{2}$/CO (70:30 vol.%) to determinate start-up operating conditions of PSA(Pressure Swing Adsorption) processes. The rigorous dynamic model for the PSA process contains an Ergun equation for expressing the pressure drop in a bed, and valve equations to compute the boundary pressure change of the bed. As the result of the continuous dynamic simulation of 100 operating cyles in various initial conditions, the unsteady-state appeared in the early period and the cyclic steady-state came out about 20th cycle in feed condition and vaccum condition, and 30th cycle in pure H$_{2}$ condition. As time goes by valve equations made change the pressure at each end of the bed in ressurization, countercurrunt-depressurization and pressure equalization steps. The H$_{2}$ purity and the recovery is 99.99% and 86.73% respectively, which is slightly higher than the experimental data. Main contributiion of this study includes supplying fundamental technologies of handling combined variables PSA processes by developing rigorous models.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1994년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.39-42
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• 1994

산소와 질소는 공업적으로 공기를 분리하여 생산하는데, 이 분리공정에는 심냉법 (cryogenic distillation), PSA법 (pressure swing adsorption) 그리고 분리막법 등이 사용되고 있다. 현재는 위의 세가지 공정중에서 PSA법이 가장 널리 채택되고 있는 공정이다. 그런데, 고분자막을 이용하는 분리공정은 설비투자면에서 뿐만 아니라 에너지 절약측면에서 큰 이점을 갖고 있기 때문에 최근 들어 점차 주목 받고 있다 [1]. 그러나, 고분자막에서의 기체의 투과도와 선택도는 서로 상반적인 관계 (trade-off)에 있기 때문에 공기중의 산소와 질소의 분리를 위해서는 기존의 고분자들에 비해 투과도와 선택도가 동시에 개선된 새로운 막 소재의 개발이 절실하므로 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다 [2].