• 한국응용과학기술학회지
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• 제27권3호
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• pp.318-324
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• 2010

In this study, commercial pellet type sorbents for the collection of $CO_2$ from a local municipal waste incinerator were prepared and characterized in terms of adsorption efficiency by varying the operating conditions of a field process. The concentration of $CO_2$ in the flue gas ranged from 8 to 10%, which entered the test packed bed. As a result of this experiment, the sorbent procured from A-company, which is mainly composed of calcium compounds, showed the highest adsorption efficiency. The regeneration efficiency was fairly low, however. It also was found that based on adsorption breakthrough time, the relatively low flow rate of 10 LPM into the bed allowed higher collection efficiency. The higher flow rate of 40 LPM, on the other hand, tended to decrease the retention of the adsorption.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.961-972
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• 2008

2004년 기준, 온실가스(GHG; Greenhouse Gas) 총 배출량 약 5억9,060만톤(t)$CO_2$로 배출량 세계 10위권인 우리나라는 국제 환경의 변화를 볼 때 향후 반드시 GHG를 감축해야한다. 2004년 국내 에너지 부문 중, 전력 발전 및 산업 부분에서 배출된 이산화탄소(CO$_2$)량은 총 2억9,685만t으로 우리나라 GHG 전체 발생량의 53.3%를 차지하여 이 두 분야에서 CO$_2$ 배출을 감축시키는 것이 가장 시급하고 중요한 문제이다. 또한 이 두 분야는 산업의 특성상 CCS(Carbon Capture and Storage) 기술을 적용하여 효율적으로 CO$_2$를 저감할 수 있는 가장 잠재력이 높은 분야이다. 두 분야에서 효율적으로 적용될 수 있는 CCS 기술로 단기적으로는 amine을 이용한 화합흡수법이, 중, 장기적으로는 ATR(Autothermal reforming), 또는 MSR-H2(Methane steam reformer with hydrogen separation membrane reactor)가 장착된 연소 전 기술과, SOFC+GT(Solid oxide fuel cell-Gas turbine) 같은 순산소 연소 기술이 가장 유리 할 것으로 예상된다. 이와 같은 최신 연소 전 및 순산소 연소 기술을 이용하면 향후 CO$_2$ 포집 비용을 $US 8.5-43.5/tCO$_2$로 줄일 수 있으며 이를 이용하여 전력 발전 및 산업 부분에서 발생하는 CO$_2$의 10%만을 감축하더라도 약 3,000만t의 CO$_2$를 저감할 수 있겠다.

• 한국가스학회지
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• 제21권4호
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• pp.76-83
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• 2017

국내의 늘어나는 천연가스의 수요를 충족시키면서 지구온난화에 대한 대안으로 바이오가스를 도시가스로 활용하는 방안이 자연스럽게 주목받고 있다. 도시가스사업법의 개정을 통해 바이오가스의 생산 및 공급의 제도적인 기반을 구축했지만, 바이오가스내의 불순물을 제거하고 이산화탄소를 분리하여 고순도의 메탄을 제조하는 국내 기술이 부족하여 실질적인 활용이 어려운 상황이다. 따라서 본 연구에서는 고순도의 바이오메탄 농축을 위하여 멤브레인(Membrane)법, 물흡수법(Water absorption), 화학흡수법(Chemical absorption), 흡착법 4가지의 공법을 적용하여 각 시스템별 운전시나리오를 작성하고 비교하여 최적공법을 도출하였으며, 시스템별 케이스 연구를 통해 최적의 시스템을 구축할 수 있었다. 이를 이용하여 순도 97%이상의 바이오메탄을 생산하여 도시가스로 이용하기에 충분하였으며, 회수율이 98%를 넘어 그간 경제성이 없어 버려지던 소량의 바이오 가스도 회수하여 활용 할 수 있게 되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권1호
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• pp.1-9
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• 2010

이산화탄소($CO_2$)가 지구온난화의 주요 원인으로 밝혀지면서 $CO_2$를 분리, 회수, 저장하는 기술의 개발과 적용에 대한 관심이 높아지고 있다. 아민화합물은 대표적인 $CO_2$ 흡수제이지만 재생 시 많은 에너지가 필요하고 흡수제가 열분해되며 증발하여 소실되는 단점이 있다. 이러한 단점을 개선할 수 있는 흡수제로 이온성 액체가 개발되고 있다. 이온성 액체는 양이온, 음이온으로 구성된 염이지만 상온에서도 액체상태를 유지하는 물질로서, 높은 열적 안정성, 낮은 휘발성, 특정 기체에 대한 선택적 흡수능력 등의 특성을 보인다. 여기서는 $CO_2$ 흡수능력이 큰 것으로 보고된 이온성 액체들을 바탕으로 이온성 액체의 구조와 온도, 압력, 수분 등 $CO_2$ 흡수량에 영향을 미치는 요인들을 비교하고, $CO_2$ 분리제로서 이온성 액체의 활용 가능성을 알아보았다.

• 한국기후변화학회지
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• 제7권3호
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• pp.249-256
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• 2016

Porous $Al_2O_3$ hollow fiber membranes were successfully prepared by dry-wet spinning/sintering method. The SEM image shows that the $Al_2O_3$ hollow fiber membrane consists mostly of sponge pore structure. The contact angle and the breakthrough pressure were $126^{\circ}$ and 1.91 bar, respectively. This results indicate that the $Al_2O_3$ hollow fiber membranes were successfully modified to hydrophobic surface. The hydrophobic modified $Al_2O_3$ hollow fiber membranes were assembled into a membrane contactor system to separate $CO_2$ from a model gas mixture of the flue gas at elevated gas velocity. The $CO_2$ absorption flux was enhanced when the gas velocity increased from $1{\times}10^{-3}$ to $6{\times}10^{-3}$ m/s. Whereas the $CO_2$ absorption flux was decreased with the number of hollow fiber membrane of a module because of the concentration polarization. Furthermore, we developed an lab-scale $Al_2O_3$ hollow fiber membrane contactor modules and their system (i.e., $CO_2$ absorption using the $Al_2O_3$ membrane and monoethanolamine (MEA)) that could dispose of over $0.02Nm^3/h$ mixture gas (15% $CO_2$) with the removal efficiency higher than 95%. The results can be useful in a field of the membrane contactor for $CO_2$ separation, helping to design and extend a equipment.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권1호
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• pp.31-38
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• 2015

현재 기후 온난화의 주요원인 이산화탄소의 배출은 전 세계적으로 문제가 되고 있다. 이에 따라, 기존에 존재하는 화력 발전소 및 철강 공장과 같은 다량의 이산화탄소를 발생시키는 공장에서는 이산화탄소의 격리와 저장 등의 기술이 필요해졌고, 현재 많은 공장에서 실제 분리가 일어나고 있다. 또한 이러한 직접적인 배출량 감소 말고도 간접적으로 이산화탄소의 배출을 줄일 수 있는 일산화탄소, 수소 등의 환원가스의 재사용에 대해서도 여러 방식으로 연구가 이루어지고 있다. 이에 따라, 대표적인 가스 분리공정 중 하나인 Pressure swing adsorption(PSA)나, 최근 몇몇 공장에서 실 사용이 이루어지고 있는 막 분리공정을 사용하여 이산화탄소, 일산화탄소 및 수소를 분리하는 많은 연구들이 수행되어 왔다. 또한, 이 두 종류의 공정을 합친 하이브리드 공정에 대한 연구도 존재했다. 하지만 분리 목표 가스가 두 가지 이상인 다성분 기체에 대하여 연속공정 모델을 만들고, 이 모델 전체에 대해 조업 최적화 및 경제성 평가를 다룬 연구는 진행되어 오지 않았다. 본 논문에서는 이산화탄소, 일산화탄소, 수소 및 다른 기체들을 포함한 다성분 기체를 대상으로 환원가스로 사용 가능한 일산화탄소, 수소와 분리 저장이 필요한 이산화탄소를 분리하는 PSA와 막 공정을 사용한 연속공정 모델을 개발하고, 이 모델을 사용하여 가능한 시나리오들을 생성한 뒤 조업 최적화를 진행해 경제성을 평가하였다. 그 결과, 수소 가스의 조성이 초기에 14% 정도일 경우 수소를 분리하는 것보다 연료로 사용해야 하며, $CO_2$와 CO의 조성이 30% 정도로 유사할 경우 $CO_2$를 먼저 분리하는 것이 유리하다는 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구에서 진행한 결과를 통해 분리 대상 기체의 분리 경제성을 분석하여 가스 분리 여부 결정에 도움을 줄 수 있을 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권4호
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• pp.467-473
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• 2005

액상의 아산화질소($N_2O$) 혼합물은 주요 불순물로써 공기, 일산화탄소, 수분, 이산화탄소와 NOx 성분을 포함하고 있다. 저온에서 고체화하여 고 순도의 $N_2O$를 얻어내는 것은 위험하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 연속식 증류공정에 기초하여 고 순도의 $N_2O$ 제품을 얻어내는 새로운 방법을 소개하였다. 99.999％ 이상의 고 순도의 $N_2O$ 제품을 얻어낼 수 있는 연속식 증류공정을 모델화하기 위하여 intalox wire guaze 타입의 SCH-80S의 충진탑을 사용하였다. Peng-Robinson 상태방정식을 사용하여 연속식 증류탑과 냉동 사이클을 모사하였다. 본 연구에서 수행한 전산모사 결과는 상용성 화학공정모사기인 Aspen Plus로 모사한 결과와 매우 잘 일치함을 알 수 있었다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제3권4호
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• pp.215-220
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• 2016

A new immobilization technique of nanoscale $TiO_2$ powder to expanded polystyrene (EPS) balls with temperature-controlled melting method was developed, and the photocatalytic activity of $TiO_2$ powder-embedded EPS balls were evaluated using methylene blue (MB) solution under ultraviolet irradiation (${\lambda}=254nm$). Based on the scanning electron microscope (SEM) images and associated energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis, the components of the intact EPS balls were mainly carbon and oxygen, whereas those of $TiO_2$-immobilized EPS balls were carbon, oxygen, and titanium, indicating that relatively homogenous patches of $TiO_2$ and glycerin film were coated on the surface of EPS balls. Based on the comparison of degradation efficiencies of MB between intact and $TiO_2$-immobilized EPS balls under UVC illumination, the degradation efficiencies of MB can be significantly improved using $TiO_2$-immobilized EPS balls, and surface reactions in heterogeneous photocatalysis were more dominant than photo-induced radical reactions in aqueous solutions. Thus, $TiO_2$-immobilized EPS balls were found to be an effective photocatalyst for photodegradation of organic compounds in aqueous solutions without further processes (i.e., separation, recycling, and regeneration of $TiO_2$ powder). Further study is in progress to evaluate the feasibility for usage of buoyant $TiO_2$-immobilized EPS to inhibit the excessive growth of algae in rivers and lakes.

• 공업화학
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• 제35권2호
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• pp.85-95
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• 2024

직접공기포집 기술은 기후 변화 완화에서 중요한 역할을 하고 있다. 국제에너지기구와 기후변화에 관한 보고서에서는 이러한 중요성을 강조하고 있고, 탄소의 지속적인 배출에도 불구하고 이를 감소시킴으로써 지구 온난화를 1.5 ℃로 제한하는 것을 목표로 한다. 직접공기포집 기술은 초기 비용에도 불구하고 연구 및 개발, 운영 학습 및 규모의 경제를 통한 비용 절감의 가능성을 보여주고 있다. 최근 고투과도를 갖춘 고분자 막의 발전은 막 기반 직접공기포집 기술에 대한 잠재력을 제시하고 있으나, 효과적인 대기 중 CO₂ 분리를 위해서는 CO₂에 대한 높은 선택성과 투과성을 갖춘 막을 필요로 한다. 현재 연구는 막 최적화 연구를 다수의 연구팀에 의하여 연구되고 있으며, CO₂ 포집 효율을 향상시키는 데 중점을 두고 있다. 본 연구에서는 직접공기포집의 중요성, 발전 중인 비용 동향 및 기후 변화 완화에 있어서 막의 발전이 중요한 역할을 강조하고 있고, 덧붙여서 이 연구에서는 막 기반 DAC에서의 permeance와 selectivity의 이론적 배경, 조건, 구성, 장단점에 대해 알아보았다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권3호
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• pp.478-485
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• 2012

고분자는 우수한 투과선택도 및 가공성으로 인하여 여러 기체 혼합물의 분리를 위한 막의 소재로 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 polyamide 복합막을 이용하여 $CH_4$ 및 $CO_2$ 혼합기체의 분리특성에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구를 위한 모사 기체로는 순수 메탄과 이산화탄소를 혼합하여 사용하였으며, 서로 다른 운전조건에서의 투과실험을 수행하였다. 주입 기체의 유량은 800~1000 $cm^3/min$으로 변화시켰으며, stage cuts의 변화는 50~60 %로 하였다. 또한 분리막의 운전 온도는 $30{\sim}70^{\circ}C$에서 변화시켰으며 기체의 초기 주입압력은 6 bar로 설정하였다. 각 실험조건에서 메탄과 이산화탄소의 투과도를 평가하였고 이때 permeate에서의 이산화탄소에 대한 선택도를 함께 평가하였다. 또한 본 연구에서는 Arrhenius plots를 이용하여 메탄과 이산화탄소의 분리막에 대한 투과 활성화 에너지를 얻었다.