• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권1호
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• pp.103-110
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• 2015

본 연구에서는 가스 하이드레이트 기술을 이용하여 철강 공정 배기가스로부터 $CO_2$를 분리하는데 사용하는 여러 촉진제의 성능을 조사하였다. 이 실험에서는 $CO_2/N_2$ 혼합가스 ($CO_2/N_2$=20/80, 40/60)와 $CO_2/N_2$ 이외에 CO, $H_2$가 첨가된 Blast furnace gas (BFG) 모델 가스를 대상 가스로 사용하였다. 촉진제로는 구조 II 하이드레이트를 형성한다고 알려진 tetrahydrofuran (THF), propylene oxide, 1,4-dioxane 를 사용하였으며, 각 가스에 대하여 촉진제를 농도별로 첨가했을 때 상평형점의 변화를 측정하였다. 상평형점은 "연속" Quartz crystal microbalance (QCM) 방식을 이용하였다. 또한, Powder X-ray diffraction (PXRD) 분석을 통하여 촉진제의 첨가가 가스 하이드레이트 구조에 미치는 영향을 알아보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.154.1-154.1
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• 2010

석탄가스화복합발전(IGCC)에서는 석탄을 가스화하여 얻어진 합성가스로부터 이산화탄소를 분리/회수하고 수소는 유용하게 사용할 수 있다. 이 기술의 핵심은 $H_2+CO_2$ (40%) 합성가스로부터 $CO_2$를 경제적이고 효과적으로 분리/회수하는 것이다. 본 연구에서는 합성가스로부터 $CO_2$를 효과적으로 분리/회수하기 위해 가스 하이드레이트 형성법을 제안하였다. 하이드레이트 형성 조건을 완화시켜 주기 위하여 열역학적 촉진제로서 TBAB, TBAF, THF를 첨가하여 열역학적 촉진 현상을 살펴보았다. 다양한 농도의 TBAB (10, 40, 60 wt%), TBAF (10, 34, 45 wt%), THF (4, 19, 31 wt%)에 대하여 3상 평형 (하이드레이트 (H) - 물 (LW) - 기상 (V))을 측정한 결과 40 wt%의 TBAB, 34 wt%의 TBAF, 19 wt%의 THF의 농도에서 가장 큰 촉진효과를 보였으며, 그 이상의 조성에서는 오히려 촉진효과가 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 순수계와 촉진제 첨가계에 대하여 하이드레이트 생성 후의 기상과 하이드레이트상의 $CO_2$ 조성을 측정하였다. 그 결과 모든 실험조건에서 하이드레이트상에 85% 이상의 높은 농도로 $CO_2$가 농축되는 것을 확인하였다. 이러한 과정을 반복하면 순도 99% 이상의 매우 높은 $CO_2$ 기체를 얻을 수 있다. 또한, 가스 하이드레이트 형성과정의 반응특성을 살펴보기 위하여 반응시간에 따른 기상의 $CO_2$ 농도변화를 측정하였다. 본 실험에서 얻어진 결과는 가스 하이드레이트 형성법을 이용한 합성가스 분리 공정 개발에 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.129.1-129.1
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• 2010

석탄가스화로부터 얻어진 합성가스는 CO, $H_2$가 주성분으로, 그 자체를 연료로 사용하여 발전을 하거나 또는 적절한 정제, 분리 및 합성을 통해 다양한 원료물질을 생산할 수 있다. 이러한 석탄의 청정 사용 기술은 최근의 에너지 분야에서 많은 관심을 불러일으키고 있는 고유가 현상 및 석유자원 고갈에 대비할 수 있는 현실적인 방법의 하나로 여겨지고 있다. 석유를 대체할 에너지원으로서 석탄을 이용하는 다양한 응용 방법 중의 하나로 가스화 반응을 통해 발생하는 합성가스를 이용한 SNG 제조 공정을 들 수 있는데, 이는 석탄 등의 고체 시료를 이용하여 메탄이 주성분인 연료가스를 생산하는 것이다. SNG(Synthesis Natural Gas 또는Substitute Natural Gas)는 합성천연가스 또는 대체천연가스로 불리어지는데 주로 석탄의 가스화를 통해 얻어진 합성가스(syngas 또는 synthesis gas)인 CO, $H_2$를 촉매에 의한 합성반응을 통해 얻을 수 있다. SNG 합성 반응(메탄화 반응)은 보통 수성가스 전환 공정과 가스 정제 공정을 거친 합성가스를 $CH_4$로 전환하는 것으로 석탄을 이용한 SNG 제조 공정에서 가장 핵심 공정인 메탄화 반응은 높은 발열반응으로 주로 니켈 촉매를 사용하며 $250{\sim}400^{\circ}C$에서 반응이 이루어진다. SNG 합성 반응은 공급되는 합성가스의 조성($H_2$/CO 비), 공급되는 합성가스의 유량과 반응기에 충진된 촉매의 부피와의 관계를 나타낸 공간속도, 반응온도 등의 조건에 따라 반응 특성이 달라질 수 있다. 가스화 반응을 통해 생성되는 합성가스를 이용한 SNG 합성반응(메탄화 반응)의 특성을 파악하기 위하여 Lab-scale 규모의 고정층 반응기를 이용하여 Ni 함량이 다른 2종류의 촉매를 대상으로 반응온도 및 압력에 따른 CO 전환율, $CH_4$ 선택도, $CH_4$ 생산성 변화를 파악하였다. 실험 결과 반응기의 온도가 350도 이상의 조건에서 CO 전환율은 99.8%이상, $CH_4$ 선택도는 90.7%이상으로 나타났으며, 공간속도가 2,000 1/h 이상의 조건에서는 $CH_4$ 생산성이 500 ml/g-cat, h을 만족하였다.

• 한국가스학회지
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• 제24권6호
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• pp.77-82
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• 2020

본 논문에서는 자연냉매로 주목받고 있는 이산화탄소(CO2) 를 이용하여 냉동탑차용 고효율 냉동시스템을 개발하였다. 기존의 디젤 차량을 LNG 차량으로 개조하여, 화물차의 배출가스를 개선하고, LNG 연료의 기화 잠열을 활용하여 CO2 냉동시스템의 효율을 높인 친환경적인 냉동탑차를 개발하였다. 그 결과 가스 쿨러에 LNG연료의 기화 잠열을 활용하여 냉동탑차의 COP를 144%로 향상 시켰다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.21-27
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• 2016

온실가스로 인한 지구 온난화는 전 세계적인 주요 문제로 인식되고 있으며, 많은 나라들은 $CO_2$ 배출 감축을 위한 많은 노력을 하고 있다. 연소 후, 연소 전, 순산소 연소의 다양한 $CO_2$ 포집 기술들이 개발되고 있으며, 그 중 본 연구에서는 연소 전 $CO_2$ 포집 기술로서 수성가스전환반응기와 기체분리막의 융합 시스템을 고찰하였다. CO 전환율을 높이기 위해 고온 수성가스반응과 저온 수성가스반응이 결합된 2단 WGS 반응기를 사용하였고, 비다공성 Pd/Cu 분리막을 이용하여 수소를 선택적으로 분리하여 $CO_2$를 농축하였다. 연소 전 $CO_2$ 포집에서의 활용을 고려하여 65% CO, 30 % $H_2$, 5% $CO_2$의 기체 혼합물에 대한 하이브리드 시스템의 성능을 CO 전환율과 수소 분리의 측면에서 평가하였다. 공급기체유량 1000ml/min에서 수성가스 전환반응의 운전조건으로 온도는 $200-400^{\circ}C$, 압력은 0-20bar, S/C 비는 2.5-5의 영역에서 성능을 평가하였다. 2단 수성가스전환반응기에서 CO의 전환율은 최고 99.5%이었으며, Pd/Cu 분리막을 통하여 $CO_2$를 83%로 농축시켰다.

• 자원리싸이클링
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• 제29권3호
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• pp.3-10
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• 2020

일메나이트의 선택염화를 통해 제조한 합성루타일을 유동층에서 CO와 Cl₂ 혼합가스를 이용하여 염화시켜 TiO₂의 염화반응 속도에 미치는 반응 온도, 시간, CO가스와 Cl₂가스의 분압 비($p_{Cl_2}/p_{CO}$)의 영향에 대하여 조사하였다. $p_{Cl_2}/p_{CO}$가 높을 때 TiCl₄의 전환율은 감소하였으며, 화학양론 계산결과와 실험결과를 비교하였을 때 Cl₂가스 보다 CO가스의 분압이 더 큰 영향을 미친 것으로 판단되었다. 따라서 실험 결과를 입자의 기공을 고려한 모델에 대입하였을 때 합성 루타일의 염화반응은 화학반응율속으로 결정되었고, 활성화에너지는 53.77 kJ/mol로 계산되었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1397-1398
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• 2007

본 연구는 $SF_6$와 Dry-air(건조공기), $N_2$, $CO_2$ 가스가 혼합된 절연매체의 절연 특성과 부분방전 특성 연구를 기초실험용 쳄버와 70kV급 GIS mock up을 이용하여 교류전압을 인가하여 실험이 수행되었다. 전자의 경우, Sphere gap 및 Needle/Plate 전극시스템을 이용하여 순수 $SF_6$가스와 Dry-air, $N_2$, $CO_2$ 가스들의 절연내력을 비교하고, 챔버의 압력을 5기압으로 유지한 상태에서 Dry-air, $N_2$, $CO_2$와 $SF_6$가스의 혼합비를 변화시키면서 절연내력이 측정되었다. 후자의 경우, 기초실험에서 도출된 $SF_6$가스와 Dry-air, $N_2$, $CO_2$의 최적의 혼합비율을 선택한 후, 방전 개시전압과 부분방전 양상을 순수 $SF_6$가스의 결과와 비교분석하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위하여 GIS 사고의 주요원인이 되는 결함들, 즉 Protrusion, Floating, Free moving particle 들을 인위적으로 모의하여 Mock up 내부에 설치하고 내부 압력을 5기압으로 유지한 상태에서 수행되었다. 전자의 경우, $0.5{\sim}5$ 기압 범위 내에서 Dry-air, $N_2$, $CO_2$ 압력을 변화시켰을 때 절연내력은 전극시스템에 무관하게 순수 $SF_6$가스의 결과치의 Dir-air $47{\sim}51%$, $N_2\;48{\sim}61%$, $CO_2\;47{\sim}60%$ 정도이다. 또한 챔버 압력이 5기압인 상태에서 Dry-air, $N_2$, $CO_2$가 80% 혼합된 절연매체는 순수 $SF_6$가스 절연내력의 80%이상의 절연내력을 가지고 있다. 후자의 경우, 인가전압을 고정 시켰을 때, 부분방전 패턴과 방전크기는, 순수 $SF_6$가스와 Dry-air 가 80% 혼합된 절연매체는 동일한 패턴과 방전크기를 나타내고 있다. 이러한 결과를 근거로, 가스 압력이 5기압에서 운전되는 전력기기의 절연매체로서 혼합가스를 사용할 경우, $SF_6$가스와 Dry-air, $CO_2$, $N_2$ 가스들의 혼합비는 2:8정도가 적절한 것으로 제안한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제5권1호
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• pp.83-86
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• 2004

고온용 마이크로 전자소자를 이용한 일산화탄소 가스센서를 개발하였다. 100-300℃의 영역에서 가스 감지 특성을 조사하였다. 센서의 가스 감도는 높고, 감지속도는 빠르고 센서는 재현성을 보여 주었다. Pt-SiC 및 Pt-SnO₂ 다이오드는 표준 반도체 공정을 이용하여 제작하였다. CO 가스 감지 특성은 정상상태 및 과도 상태의 조건아래에서 Ⅰ-Ⅴ 및 △Ⅰ-t법을 이용하여 CO 가스 농도와 온도의 함수로서 분석하였다. Pt-SnO₂촉매 층을 갖는 소자의 가스 감도가 Pt 게이트만으로 이루어진 소자보다 높았다. 실험 결과는 SnO₂층이 Pt막의 촉매 반응을 향상시키는 것을 보여주었다.

• 에너지공학
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• 제25권1호
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• pp.171-176
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• 2016

신흥 선진국들의 급격한 에너지소비 증가와 청정에너지 자원의 고갈로 인해 현재 개발 단가가 높은 미개발 오일 가스 저유지를 개발하고 있는데 이들 오일 가스전은 다량의 부식성 황 화합물($H_2S$)과 $CO_2$, 부탄, 메르캅탄(mercaptan)등을 함유하고 있다. $H_2S$ 가스는 인체에 치명적인 영향을 미치는 독성가스 중 하나이며, $CO_2$ 가스는 지구 온난화에 영향을 가장 많이 미치고 있는 온실가스 중 하나이다. 이러한 유전과 가스전 개발에는 특수 장비와 작업을 안전하게 할 수 있는 고도의 기술력이 필수적이기 때문에 선진국들은 $H_2S/CO_2$ 가스를 함유하고 있는 사워가스/산성가스 처리와 제거기술을 개발하고 있다. 가스전의 가스(raw gas) 처리기술은 저유지의 특성 및 가스에 함유된 $H_2S$의 구성요소들에 의해 좌우된다. 여기서는 많은 양의 황산을 함유하고 있는 오일과 가스에 대한 효율적인 처리 및 처리 비용 그리고 분리장치 기술 및 생산시스템에 관한 문제에 대해서 서술하고자 한다.