• 공업화학
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• 제22권4호
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• pp.343-347
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• 2011

온실가스로 인한 지구 온난화는 엘니뇨, 라니냐와 같은 심각한 기상이변을 초래하고 있으며, 매년 그 피해가 심각하게 증가하고 있는 실정이다. 따라서 온실가스의 80% 이상을 차지하고 있는 $CO_2$ 배출량을 감축하는 것이 매우 시급한 현안으로 부상되고 있다. 다공성 탄소는 고비표면적, 다양한 세공구조, 열 및 화학적 안정성, 재사용성과 같은 높은 유용성으로 인하여 carbon capture and storage (CCS) 기술에서 다른 여러 재료와 함께 중요한 위치를 차지하고 있는 재료이다. 본고에서는 주로 많이 연구되고 있는 CCS 기술 및 연구 동향에 대하여 살펴보았으며, 그 중 경제성과 실용성 흡착제로 각광을 받고 있는 다공성 탄소를 중심으로 배가스 중 $CO_2$ 흡착과 에너지 활용이 가능한 바이오 가스 분리에 대한 특성을 고찰하였다.

• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.359-366
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• 2014

연소전 $CO_2$ 흡수제인 PKM1-SU와 원유의 접촉분해 촉매인 FCC (fluid catalytic cracking)입자의 고온, 고압 조건 마모 실험을 수행하였다. 지름 15.1 cm, 높이 120 cm에 스파저 튜브(sparger tube, 1 mm 오리피스)를 장착한 원통형 기포유동층반응기를 이용하여, 다양한 온도조건($0{\sim}400^{\circ}C$), 압력조건(0~20 bar)에서 입자마모 실험을 수행하였다. BET, 광학현미경, 입도분석기 등을 이용하여 실험 전, 후 입자를 분석 하였다. 또한 기존의 마모도 측정 방법인 ASTM D5757-95방법을 이용하여 층물질의 높이(4.4~10.2 cm) 및 수분 주입이 입자 마모에 미치는 영향에 대하여 확인하였다.

• 한국대기환경학회지
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• 제33권1호
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• pp.1-10
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• 2017

Adsorption is a plausible technology using solid adsorbents for dry capture of carbon dioxide ($CO_2$). In general, narrow size distribution of tiny pores and surface chemical functionalities of solid adsorbents enhance the adsorption capacity of gaseous $CO_2$ molecules. In order to utilize the advantages of fibrous adsorbents, this work prepared activated carbon nanofibers (ACNFs) via the electrospinning process using a polymer precursor of polyacylonitrile (PAN). The spun fibers were 390 nm to 580 nm in thickness with an average surface area of $27.3m^2/g$. The surface structure was improved by a programmed thermal activation at $800^{\circ}C$ in $CO_2$ atmosphere. It was also found that the nitrogen-groups including pyrrole and pyridine were created during the activation facilitaing the selective adsorption as forming enhanced active sites. The finally obtained adsorption capacities were 2.74 mmol/g for pure $CO_2$ flow and 0.74mmol/g for 3000 ppm.

• 한국광물학회지
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• 제16권2호
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• pp.171-180
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• 2003

본 연구는 금속이 다량 함유된 석탄회(metal-rich fly ash, MRFA)를 이용, 이산화탄소 및 금속의 격리를 위한 생지화학적 과정을 연구하고자 한다 이를 위해 다양한 이산화탄소 분압과 중탄산염 이온 농도의 조건 하에서 MRFA를 이용, 미생물에 의한 이산화탄소의 난용성 탄산염 광물로의 전환 실험을 실시하였다. 시험관부터 4-L의 배양용기까지의 다양한 규모의 실험을 통해, 금속환원 박테리아와 MRFA를 이용하는 경우, 효과적인 이산화탄소 및 금속의 격리가 이루어지는 것으로 나타났다. MRFA를 이용하는 침전 기작을 통한 이산화탄소 격리는 화석연료를 이용하는 발전소에서 방출되는 이산화탄소의 제거 및 석탄회 폐기물의 안정화의 보완적 방법으로 유용하다.

• 청정기술
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• 제15권4호
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• pp.258-264
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• 2009

가스하이드레이트를 이용하여 이산화탄소+수소 혼합가스로부터 이산화탄소를 선택적으로 분리, 회수하기 위한 공정개발의 가능성을 살펴보고자 상평형 조건을 측정하였다. 100 nm의 공극 직경을 갖는 실리카겔 공극 내에서 형성되는 가스하이드레이트-물-기체의 삼상평형 하이드레이트 해리조건을 측정하였으며, 274.15 K에서 하이드레이트-기체의 이상조건 상태로 유지한 상태에서 이산화탄소의 농도변화에 따른 기상 및 하이드레이트상의 가스 조성을 분석하였다. 일정한 온도조건에서 기상의 이산화탄소 농도가 증가할수록 평형해리압력은 감소하는 경향을 보였으며, 순수 물에서의 상평형 압력과 비교하면 실리카겔 공극에서의 하이드레이트 상평형은 모세관효과에 의해 생성저해 현상이 발생하였다. 42 mol% 이산화탄소와 58 mol% 수소 혼합가스로부터 얻어지는 가스하이드레이트상의 조성은 이산화탄소 95 mol% 상으로 측정되었는데, 이는 기존의 순수 물을 이용하여 가스하이드레이트를 제조함으로써 이산화탄소를 농축, 분리하는 방법에 비해 매우 향상된 결과를 보여주고 있다. 하이드레이트 슬러리를 제조하여 2단 반응으로 분리하는 기존 방법에 비해 공정을 단순화할 수 있는 이 방법은 고정층 반응기로 쉽게 적용이 가능하므로 유용한 연소 전 이산화탄소 회수방법으로 이용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.321-329
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• 2014

본 연구에서는 고수분 저등급 석탄을 저수분 석탄으로 만들기 위하여 실험실 규모의 회분식 스팀 유동층 건조기를 사용하여 수분이 약 26%함유된 인도네시아산 저등급 석탄을 5% 이하로 건조하였다. 일반적으로 이산화탄소 포집 및 저장기술(carbon capture and storage, CCS)은 $CO_2$를 재생하는 공정에서 $100{\sim}150^{\circ}C$의 스팀과 $CO_2$혼합가스를 배출한다. 이때 배출되는 가스의 열을 사용하여 저등급 석탄을 건조하는 것이 본 연구의 최종 목적이다. 이를 위하여 본 연구에서는 건조의 열원으로 스팀을 사용하고, 유동화 가스는 $CO_2$를 사용하여 저등급 석탄을 건조하였다. 연구에 사용한 스팀의 유량은 0.3~1.1 kg/hr, 온도는 $100~130^{\circ}C$, 석탄의 층높이는 9~25 cm로 변화시켰다. 건조 후 석탄의 특성 변화는 공업분석, 발열량분석 그리고 입자크기 분석을 통하여 확인하였다. 변수 실험을 수행한 결과 원탄의 건조속도는 스팀의 유량과 온도가 증가함에 따라 증가하였고, 층높이가 감소할수록 건조속도가 증가하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제53권2호
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• pp.194-199
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• 2016

Presently, for the cement industry, studies that seek to reduce $CO_2$, because of the development of the plastic industry and demand for reduction of energy use, have been actively conducted among them, studies attempting to use Gamma-$C_2S({\gamma}-C_2S)$ to fix $CO_2$ have been actively conducted. The ${\gamma}-C_2S$ compound has an important function in reacting to $CO_2$ and stiffening through carbonatization in the air. The ${\gamma}-C_2S$ compound, reacting to $CO_2$ in the air, generates $CaCO_2$ within the pore structure of cement materials and densifies the pore structure this leads to an improvement of the durability and to the characteristic of resistance against neutralization. Therefore, in this experiment, in order to synthesize ${\gamma}-C_2S$, limestone sludge and waste foundry sands are used these materials are plasticized for 30 or 60 minutes at $1450^{\circ}C$, and are prevented from being cooled in the temperature range of $30{\sim}1000^{\circ}C$ when they are about to be cooled. XRD analysis and XRF analysis are used to determine the effects of this process on ${\gamma}-C_2S$ synthesization, the temperature at which a thing is plasticized, and the conditions for cooling that obtain in the plasticized clinker also, in order to confirm the $CO_2$ capture function, analysis of the major hydration products is conducted through an analysis of carbonatization depth and compressive strength, and through MIP analysis and XRD Rietveld analysis. As a result of these analyses, it is found that when ${\gamma}-C_2S$ was synthesized, the clinker that was plasticized at $1450^{\circ}C$ for one hour demonstrated the highest yield rate the sample with which the ${\gamma}-C_2S$ was mixed generated $CaCO_3$ when it reacted with $CO_2$ therefore, carbonatization depth and porosity were reduced, and the compressive strength was increased.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권12호
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• pp.8870-8878
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• 2015

이산화탄소 포집 및 저장기술(Carbon Capture&Storage, CCS)은 대규모 배출원으로부터 이산화탄소를 포집하여 지중의 안전한 지질구조에 수천년 이상 안정적으로 저장하는 기술이다. 포집된 이산화탄소에는 필연적으로 불순물이 포함되어있으며, 특히 연소과정에 투입되는 공기를 구성하는 대표적인 물질들인 질소, 산소, 아르곤 등이 유입될 수 있다. 이러한 불순물들은 포집 이후의 전체 공정에 다양한 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 이산화탄소 혼합물의 관내유동에 다양한 불순물이 미치는 영향을 평가할 수 있는 실험 장치를 설계 및 제작하였으며 특히 이산화탄소 혼합물의 관내유동에 있어 아르곤 불순물이 미치는 영향을 평가하였다. 즉, 이산화탄소-아르곤 혼합물 2상유동의 압력강하와 유동양식을 실험적으로 분석하였으며, 이를 다양한 압력강하 모델 및 상관식과 비교하여 추후 이산화탄소 혼합물 관련 공정 설계 시 참고할 수 있는 기초 데이터를 제시하고자 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권12호
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• pp.6973-6979
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• 2014

지구온난화 및 기후변화 대응기술로써 세계 각국은 CCS(이산화탄소 포집 및 저장)에 주목하고 있으며 관련 기술개발을 위해 노력하고 있다. CCS는 크게 포집, 수송, 저장 공정으로 이루어져 있으며, 이중 포집공정에서는 이산화탄소 외에 다양한 불순물이 불가피하게 유입될 수 있다. 본 연구에서는 $SO_2$ 및 $NO_2$ 가스와 수분이 포함된 $CO_2$ 스트림이 $CO_2$ 수송관 부식에 미치는 영향을 조사하기 위해 실험을 수행하였다. 시편은 인산염 코팅된 철관이며 내부에 $SO_2$, $NO_2$, $H_2O$ 불순물이 혼합된 $CO_2$ 스트림을 채우고 이를 100바, $29^{\circ}C$의 환경 하에서 부식특성 변화를 관찰하였다. 시편의 부식특성 변화를 관찰하기 위해 SEM촬영 및 EDS 측정 등을 진행하였다. 실험결과 $SO_2$나 $NO_2$가 주입된 모든 시편에서 한계용해도를 초과하지 않는 수분농도 조건 하에서도 부식이 발생하였으므로 불순물 농도를 엄격히 관리할 필요가 있는 것으로 나타났다. 다만 $SO_2$ 및 $NO_2$와 같은 불순물이 존재하지 않는 상황에서는 한계용해도를 고려한 수분제어만으로 부식관리가 가능할 것으로 판단된다. 본 연구결과에 근거하여 고압 $CO_2$ 스트림 내 $SO_2$ 및 $NO_2$의 농도는 각각 175ppm 및 65ppm 미만으로 유지할 것을 제안하는 바이다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.535-542
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• 2013

To enhance the performance of SEWGS system by holding the WGS catalyst in a SEWGS reactor using bed inserts, effect of bed insert geometry on CO conversion of WGS catalyst was measured and investigated. Small scale fluidized bed reactor was used as experimental apparatus and tablet shaped WGS catalyst and sand particle were used as bed materials. The cylinder type and the spring type bed inserts were used to hold the WGS catalysts. The CO conversion of WGS catalyst with the change of steam/CO ratio was determined based on the exit gas analysis. Moreover, gas flow direction was confirmed by bed pressure drop measurement for each case. The measured CO conversion using the bed inserts showed high value comparable to previous results even though at low catalyst content. Most of input gas flowed through the bed center side when we charged tablet type catalyst into the cylinder type bed insert and this can cause low $CO_2$ capture efficiency because the possibility of contact between input gas and $CO_2$ absorbent is low in this case. However, the spring type bed insert showed good reactivity and good distribution of gas, and therefore, the spring type bed insert was selected as the best bed insert for SEWGS process.