• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.710-710
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• 2009

$SF_6$ 가스는 높은 절연 특성으로 인해 산업공정에서 순수 또는 $N_2$ 나 $CO_2$ 가스를 혼합시켜 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 $SF_6$ 가스의 지구온난화지수는 $CO_2$ 대비 23,900배로 환경에 치명적인 영향을 줄 수 있으므로, $SF_6$ 가스에 대한 분리 및 처리에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 조성에 따른 $SF_6-N_2$ 혼합기체의 3상평형(물-하이드레이트-기체)점을 측정하였다. 측정결과 $N_2$가 더 많이 첨가된 혼합기체일수록 순수 $SF_6$의 상평형 조건보다 더 높은 압력, 더 낮은 온도에서 형성됨을 알 수 있었고 라만분석으로 실제 만들어진 하이드레이트 내에 혼합기체를 확인하였다. 또한 하이드레이트 형성속도 및 회수기체의 조성을 측정하여 분리 및 회수의 효율을 살펴보았다. 본 실험에서 얻어진 결과는 $SF_6$ 혼합기체의 분리 및 처리에 관한 연구의 중요한 기초 자료가 될 것이다.

• Membrane Journal
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• v.22 no.1
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• pp.72-76
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• 2012

$SF_6$ has an extremely high global worming potential (GWP). Therefore, there has been an effort to reduce the use of $SF_6$ and its emission into atmosphere. One possible solution for minimizing the use of $SF_6$ in electrical equipments is utilization of gas mixtures such as $SF_6/N_2$. The $SF_6$ concentration in the gas mixture varies from 10 to 60%. However, when the apparatus is repaired or dismantled, we have to recover $SF_6$ from the gas mixture. Since the boiling point of $SF_6$is low (${\sim}-60^{\circ}C$), the liquefaction method is difficult to apply. One possible alternative is the membrane separation technology. In this study, we investigated the $SF_6$ and $N_2$ permeation properties of 5 polymeric membranes. For example, permeability of $N_2$ in BOPP membrane at $25^{\circ}C$was 0.19 barrer, whereas that of $SF_6$ was only 0.0012 barrer, resulting in the selectivity of 158. An upper bound for $SF_6/N_2$ gas pair was suggested for the first time with n = -1.33 and k = 160 (barrer).

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.48 no.5
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• pp.660-667
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• 2010

In this research polyimide, Matrimid 5218, hollow fiber membrane was used to recover sulfur hexafluoride($SF_6$) which is one of the six greenhouse gases from $N_2/SF_6$ mixture gas. Fibers were spun from using dry-wet phase inversion method. The module was manufactured by fabricating fibers after surface coating with silicone elastomer. The scanning electron microscopy(SEM) studies showed that the produced fibers typically had an asymmetric structure; a dense top layer supported by a sponge-like substructure. The developed module had a permeance of 0.78-1.36 GPU for $N_2$ with $N_2/SF_6$ selectivity of 2.44-5.08 at various pressure and temperature. For recovery of $SF_6$, a membrane module and 10 vol.% $SF_6$ from $N_2/SF_6$ mixture gas was used. The effects of various operating condition such as pressure, temperature, and retentate side flow rate were tested. When pressure and temperature were increased and retentate flow rate was decreased, the $SF_6$ purity in recovered gas was increased up to 37.5 vol.% with decreasing recovery ratio. When retentate flow rate was increased pressure and temperature was decreased, the $SF_6$ recovery ratio in retentate side was increased up to 89% with decreasing the $SF_6$ purity in retentate side.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.102-102
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• 2010

수 Tera Watt급의 가속기 및 펄스파워 시스템은 다수의 스위치를 사용하고 있으며, 이와 같은 가속기 및 시스템의 성능은 기체방전 스위치의 성능에 직접적으로 관련되어 있다. 일반적으로 이와 같은 기체방전, 액체방전 고출력 스위치는 다목적으로 많은 연구와 개발에 응용되고 있다. 예를 들어 천둥 펄스전자빔 발생장치는 12개의 Marx gap 및 3개의 100 kV 펄스충전 전기트리거 gap을 가지고 있다. 기체 방전 또는 액체 방전 펄스 충전 갭 스위치의 음극에 펄스 고전압이 인가되면 이로 인하여 음극에서 전자빔이 발생한다. 내부에는 전자빔이 양극과 충돌하는 순간 양극표면에 플라스마가 형성된다. 이와 같은 플라스마 sheath는 축 방향 이극관 안에서 양극충전 에서 음극으로 팽창하면서 전파하며, 또한 거의 동시에 음극표면에도 플라스마가 형성되어 음극에서 양극으로도 팽창하여 전파하게 된다. 이와 같은 펄스충전 고출력 갭 스위치 안에서 발생되는 방전 플라스마의 특성에 관한 갭 breakdown 과정에 대한 특성연구를 한다. 고출력스위치의 특성 조건으로는 방전전압, 방전시간, jitter 등이 있다. 본 연구에서는 최대전압 600 KV, 최대전류 88 KA, 펄스 폭 60 ns의 특성을 가지는 고전압펄스 시스템 '천둥'을 이용하여 방전 챔버에 고전압 펄스를 인가하고 N2와 SF6 혼합기체 종류와 압력에 따른 방전 현상을 연구하였다. 전극은 구리텅스텐 합금재질의 표준전극을 사용하였고, 전극 간격은 20 mm로 고정하였다. 방전 챔버 압력을 100 torr에서 4 기압까지 변화시켜가며 실험을 진행하였고, N2에 대한 SF6의 혼합비율을 0%~100%까지 변화시키며 실험을 진행하였다. 방전 챔버에는 C-dot probe와 B-dot probe를 설치하여 전압과 전류를 측정하였고, C-dot probe 와 B-dot probe는 각각 Northstar사의 10000:1 고전압 probe와 rogowiski coil을 이용하여 시준 하였다. 실험결과 방전전압은 압력이 증가함에 따라 증가하다가 2 기압 이상에서는 완만히 증가하는 경향을 보였고, SF6 혼합비율은 0~10%까지 급격히 증가하고, 그 이상의 혼합비율에서는 완만히 증가하였다. 방전개시시간은 혼합기체 압력에 따라 증가하며 1기압 이상에서는 급격히 증가 하였다. SF6 혼합비율에 따라서는 1 기압 조건까지는 큰 차이가 없었으나 2 기압부터는 급격히 증가하였다. 안정성을 나타내는 jitter는 SF6 100%일 때 가장 컸으나 혼합기체의 변화에 따른 큰 차이는 없었다.

• Membrane Journal
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• v.26 no.2
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• pp.159-165
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• 2016

Polyimide hollow fiber membrane modules were prepared in order to investigate the process of multi stage gas separation. The modules performance was carried out using 50/50 of $N_2/SF_6$ mixed gas. The membrane modules has been tested for measuring gas flow rate and concentration under various stage cut at 0.5 MPa. The membrane modules showed a high recovery ratio at the same stage cut as $N_2/SF_6$ selectivity increased. Two stage process was fulfilled for improving $SF_6$ recovery ratio and $SF_6$ concentration. Eventually, two stage process showed higher performance of $SF_6$ recovery ratio and concentration ($SF_6$ recovery ratio = 95%, $SF_6$ conc. = 98%).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.221-221
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• 2011

수 Tera Watt급의 가속기 및 펄스파워 시스템은 다수의 스위치를 사용하고 있으며, 이와 같은 가속기 및 시스템의 성능은 기체방전 스위치의 성능에 직접적으로 관련되어 있다. 일반적으로 이와 같은 기체방전, 액체방전 고출력 스위치는 다목적으로 많은 연구와 개발에 응용되고 있다. 예를 들어 천둥 펄스전자빔 발생장치는 12개의 Marx gap 및 3개의 100 kV 펄스충전 전기트리거 gap을 가지고 있다. 기체 방전 또는 액체 방전 펄스 충전 갭 스위치의 음극에 펄스 고전압이 인가되면 이로 인하여 음극에서 전자빔이 발생한다. 내부에는 전자빔이 양극과 충돌하는 순간 양극표면에 플라스마가 형성된다. 이와 같은 플라스마 sheath는 축 방향 이극관 안에서 양극 충전 에서 음극으로 팽창하면서 전파하며, 또한 거의 동시에 음극표면에도 플라스마가 형성되어 음극에서 양극으로도 팽창하여 전파하게 된다. 이와 같은 펄스충전 고출력 갭 스위치 안에서 발생되는 방전 플라스마의 특성에 관한 갭 breakdown 과정에 대한 특성연구를 한다. 고출력 스위치의 특성 조건으로는 방전전압, 방전시간, jitter 등이 있다. 본 연구에서는 최대전압 600 KV, 최대전류 88 KA, 펄스 폭 60 ns의 특성을 가지는 고전압 펄스 시스템 '천둥'을 이용하여 방전 챔버에 고전압 펄스를 인가하고 N2와 SF6 혼합기체 종류와 압력에 따른 현상을 전기, 광학적으로 연구하였다. 전극은 구리텅스텐 합금재질의 표준전극을 사용하였고, 전극 간격은 20 mm로 고정하였다. 방전 챔버 압력을 100 torr에서 4 기압까지 변화시켜가며 실험을 진행하였고, N2에 대한 SF6의 혼합비율을 0%~100%까지 변화시키며 실험을 진행하였다. 실험결과 방전전압은 압력이 증가함에 따라 증가하다가 2 기압 이상에서는 완만히 증가하는 경향을 보였고, SF6 혼합비율은 0~10%까지 급격히 증가하고, 그 이상의 혼합비율에서는 완만히 증가하였다. 전자온도는 SF6 혼합비율이 0~10%일 때 급격히 증가하여 이후에는 포화되는 경향을 보였고, 압력에 따라서는 큰 경향성을 보이지 않았다.

• Membrane Journal
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• v.21 no.3
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• pp.256-262
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• 2011

This study describes the performance of PSF and PC membranes for separation and recovery of $SF_6$ from gas mixtures (10% $SF_6$/70% $N_2$/19% $O_2$/1% $CF_4$) containing low concentration of $SF_6$. The $SF_6$ concentration in retentate, recovery efficiency and selectivity of mixed gases were measured as a function of retentate flow rate and temperature. The concentration of $SF_6$ in the gas recovered from PSF and PC membrane respectively decreased with increase of retentate flow rate and increased with increase of temperature. The values of $SF_6$ concentration in retentate of PSF membrane were higher than those of PC membrane at constant experimental conditions. The maximum value of recovery efficiency of PSF and PC membranes are 95.9% and 67.8%, respectively, under 298.15 K and 150 cc/min of retentate flow rate. With the exception of $CF_4/SF_6$, the real selectivities of $N_2/SF_6$ and $O_2/SF_6$ at PSF membrane were higher than those of PC membrane.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.213-215
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• 2008

최근 지구온난화가 국제적인 이슈화되면서 온실가스의 효과적인 처리에 많은 관심이 집중되고 있다. 냉매로 주로 사용되는 HFC-134a와 절연제로 주로 사용되고 있는 $SF_6$는 각각 이산화탄소의 11,700배와 23,900배의 지구온난화지수를 가지는 온실가스이다. 본 연구에서는 이 두 물질의 효과적인 분리/회수를 위하여 가스 하이드레이트 형성을 이용한 방법을 제안하였다. 하이드레이트 형성법을 이용 할 경우 공정이 단순하고 저압에서 분리가 가능하므로 타 분리공정과의 경쟁이 가능할 것으로 예상된다. 본 실험은 275-290 K의 온도범위와 3 - 30 bar의 압력범위에서 질소 + HFC-134a (20, 40, 60, 80%)와 질소 + $SF_6$ (10, 30, 50, 70%)의 혼합기체를 사용하여 각 조성에 따른 하이드레이트(H)-물($L_W$)-기상 (V)의 3상 평형점을 측정하였다. HFC-134a 또는 $SF_6$의 조성이 낮은 혼합기체의 3상 평형점은 순수 질소의 3상 평형점에 비하여 주어진 온도에서 평형압력이 현저히 낮은 것을 볼 수 있었으며 HFC-134a 또는 $SF_6$의 조성이 증가할 수록 순수한 HFC-134a 또는 $SF_6$의 3상 평형점에 근접하는 것을 볼 수 있었다. 특히 $SF_6$는 다른 기체와 달리 하이드레이트의 생성/해리에 긴 시간이 필요하다는 것을 알 수 있었다. 본 실험에서 얻어진 결과는 하이드레이트를 이용한 HFC-134a와 $SF_6$ 분리 공정의 중요한 기초 자료가 되며 다른 혼합 기체의 분리 공정에도 응용될 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.470-471
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• 2007

환경친화적 가스절연기기의 개발을 위해 $SF_6/N_2$와 완충기체와의 혼합가스에 관한 연구가 주목받고 있다. 본 논문에서는 GIS 설계에 있어 기초가 되는 준평등전계 하에서의 가스 절연특성을 검토하기 위하여 순 SF6, N2, CO2 이들이 혼합된 2종 및 3종 혼합가스에 대해 가스압력 0.6MPa 이하에서 상용교류전압을 인가하여 실험에 의해 그 부분방전특성과 절연특성을 조사하였다. 특히 실용 전력기기의 경우 금속이물질 등의 혼입에 의해 기기 내에서 불평동전계가 형성되어 부분방전을 거쳐 절연파괴에 이르는 가능성이 있으므로 본 연구에서는 불평등전계하의 절연특성을 검토하였다. 실험 결과 SF6/N2 2종 혼합 가스에 비하여 SF6/N2/CO2 3종 혼합 가스의 교류 절연 특성이 향상됨을 확인하였으며 이상의 결과로부터 교류 절연 파괴 특성만을 고려하였을 경우 SF6/N2/CO2 3종 혼합 가스가 SF6 대체 혼합가스로써 타당성을 확인하였다.