• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.36 no.2
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• pp.147-152
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• 2014

In this research, polysulfone hollow fiber membrane was used to recover $CO_2$ which is one of greenhouse gases from flue gas stream being emitted after the combustion of fossil fuels. The prerequisite requirement is to design the membrane process producing high-purity $CO_2$ from flue gas. For separation of $CO_2$, a membrane module and flue gas containing 10% carbon dioxide was used. The effects of operating conditions such as pressure, temperature, feed gas composition and multi-stage membrane on separation performance were examined at various stage cuts. Higher operating pressure and temperature increased carbon dioxide concentration and recovery ratio in permeate. Recovery ratio and separation efficiency increased if a higher content of $CO_2$ injection gas composition. Three-stage membrane system was producing a 95% $CO_2$ with 90% recovery from flue gas. The separation efficiency of three-stage membrane system was higher than one-stage system.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.1
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• pp.1-7
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• 2023

Gas separation technology becomes more useful because key gases such as H₂ and CO₂ regarding renewable energy resources and environmental pollutant can be effectively extracted in mixed gases. For reducing energy consumption on gas separation, membrane and adsorption processes are widely used. In both processes, porous materials are needed as membrane and adsorbent. In particular, metal-organic frameworks (MOFs), one class of the porous materials, have been developed for the purpose of gas adsorption and separation. While the number of the MOF structures is increasing due to chemical and structural tunability, good MOF membranes and adsorbents have been rarely reported by trial-and-error experiments. To accelerate the discovery of high-performing porous materials that can separate H₂ and CO₂, a high-throughput computational screening technique was used as efficient skill. This review introduces crucial studies of porous materials and the high-throughput computational screening works focusing on gas separation of H₂ and CO₂.

• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.4
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• pp.533-539
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• 1999

Integration methods of a Gas Turbine and a Air Separation Unit have a potential to improve plant performance and cost of IFCC. Several studies on those integrations schemes were carried out. Then some of the methods were accually in commercial plants. Thus paper reviewed the integration schemes of a Gas Turbine and a Air Separation Unit. In order to compare the plant performance of IGCC with each scheme, simulation model was developed for IGCC power cycle with Texaco Quench gasification process. The simulation results showed that the thermal efficiency of the plant was appeared to be the best when all of the air consumption required for Air Separation Unit was supplied from the Gas Turbine and the net plant power output was maximized when 75% of the total ASU an requirement was supplied from Gas Turbine.

• Clean Technology
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• v.20 no.4
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• pp.406-414
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• 2014

Biogas is a gaseous mixture produced from microbial digestion of organic materials in the absence of oxygen. Raw biogas, depending upon organic materials, digestion time and process conditions, contains about 45-75% methane, 30-50% carbon dioxide, 0.3% of hydrogen sulfide gas and fraction of water vapor. To achieve the standard composition of the biogas the treatment techniques like absorption or membrane separation was performed for the resourcing of biogas. In this paper the experimental results of the methane purification in simulated biogas mixture consisted of methane, carbon dioxide and hydrogen sulfide were presented. The composite membrane is manufactured within polysulfone in order to increase the separation performances for the gaseous mixtures of $CO_2$ and $CH_4$ which are main components of the biogas. The effects of feed pressures and mixed gas on the separation of $CO_2-CH_4$ by membrane are investigated. Chelate chemical was utilized to treat the purification of methane from the $H_2S$ concentration of 0.3%.

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1994.10a
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• pp.24-25
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• 1994

고분자 분리막을 통한 메탄과 이산화탄소의 분리는 천연가스에서 불순물로 작용하는 이산화탄소를 분리시켜 천연가스의 순도를 향상시키는데 활용할 수 있으며, 바이오가스나 제철소 폐가스로부터의 이산화탄소의 분리, enhanced oil revovery 공정에서의 이산화탄소의 분리, 그리고 지구 온난화의 원인이 되는 대기중의 이산화탄소 농도의 감소등에서 활용될수 있다. 이러한 분리막 공정은 여러 혼합기체에 대해 단순하고 간편하며 에너지 소비가 적다는 장점에 의해 기체분리에 효과적이고 응용성있는 공정으로 대두되고 있는데, 그 중에서도 분리막의 투과도(Permeability)와 선택도(Selectivity)를 동시에 높일수 있는 새로운 막재료의 개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이를 위해 고분자 구조를 화학적으로 변화시키는데, 이 경우에는 고분자의 구조 변화와 투과특성간의 관계를 밝히는 것이 매우 중요하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.153.2-153.2
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• 2010

화력발전 분야에서 $CO_2$ 분리는 크게 연소전 탈탄소화(pre-combustion capture)와 연소후 포획(post-combustion capture)으로 나누어진다, 연소후 포획은 연료를 연소한 후 발생하는 $CO_2$와 $N_2$가스에서 $CO_2$를 분리하는 기술로 흡수나, 흡착, 막분리 등을 주로 이용한다, 연소전 탈탄소화는 연소 전에 $CO_2$가 발생되지 않도록 하는 기술로써, 부분 산화나 개질 및 수성가스 변위반응 등이 포함되며 생성된 $H_2$와 $CO_2$를 분리하여 수소를 생산하는 기술($CO_2/H_2$분리가 핵심)이다. 우리나라는 대부분 연소후 포획 위주로 많은 연구가 진행되어 왔다, 하지만 최근 고유가 시장이 형성되면서 석탄화력 발전 및 복합가스발전(IGCC)에 필요한 연소전 탈탄소화($H_2/CO_2$ 가스로부터 $CO_2$ 회수) 연구에 산업적 관심이 급상승되고 있다. 특히, 연소전 탈탄소화 과정에서는 높은 자체압력(약 2.5 - 5.0MPa)과 비교적 높은 농도의 $CO_2$(약 40%의)가 발생되기 때문에, 연소전 탈탄소화는 가스하이드레이트 형성/분해 원리가 가장 잘 적용될 수 있는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성원리를 이용하여 정온 정압 조건에서 $CO_2/H_2$ 하이드레이트를 제조하였으며 특히, 하이드레이트 형성 촉진제인 THF(Tetrahydrofuran)와 TBAB(Tetra-n-butyl ammonium bromide)를 첨가하여 각각 0.5, 1, 3mol% 농도에 따른 상평형 및 속도론 실험을 수행 하였다. 또한 라만 분석을 통하여 $CO_2$ 회수 분리에 대한 연구도 병행하였다. 이러한 연구는 연소전 탈탄소화 기술에서의 $CO_2$ 회수 분리에 대한 핵심 연구임과 동시에 탄소배출권 규제에 실질적인 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.28 no.4
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• pp.43-52
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• 2020

As the membrane gas separation technology grows, various models were developed by numerous researchers to describe the separation process. In this work, the counter-current model was compared thoroughly with experimental data. Experimentally, hollow fiber membrane using CA module was prepared for the separation of biogas. The pure gas permeation properties of membrane module for methane, nitrogen, oxygen, and carbon dioxide were measured. The permeance of CO2 and CH4 were 25.82 GPU and 0.65 GPU, respectively. The high CO2/CH4 selectivity of 39.7 was obtained. the separation test for three different simulated mixed gases were carried out after pure gas test, and the gas concentration of the permeate at various stage-cut were measured from CA membrane module. Results showed that the experimental data agreed with the numerical simulation. A mathematical model has implemented in this study for the separation of biogas using a membrane module. The finite difference method (FDM) is applied to calculate the membrane biogas separation behaviors. Futhermore, the counter-current model can be considered as a convenient model for biogas separation process.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1996.10b
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• pp.98-103
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• 1996

석탄가스화복합발전소내 공기분리장치와 연계된 가스터빈 공기압축기의 성능병화를 예측할 수 있는 해석방법을 제안하였다. 공기분리장치와 연계된 가스터빈용 공기압축기의 성능변화는 유선곡률방법과 압력손실모델을 결합한 해석방법을 사용하였으며, 예측결과들을 실제 압축기성능 시험 결과와 비교하여 예측정확도를 검증하였다. 제안된 압축기성능 해석방법을 근간으로, 압축기와 공기분리장치의 연계조건인 열교환기의 핀치포인트 온도차, 추출공기량 및 추출 공기압력이 압축기 성능변화에 미치는 영향을 정량적으로 예측하였다. 공기추출량이 늘어나거나 핀치포인트 온도차가 커질수록, 압축기의 압축비 및 소요동력은 증가하나, 압축기 효율은 공기추출량의 증가에 따라 고압공기추출시에는 저하되고, 저압공기추출시에는 향상되었다. 더 나아가, 압축기의 일반화된 성능특성곡선의 제시를 통해, 압축기 효율을 극대화 할 수 있는 압축기/공기분리장치 간 연계조건의 최적화를 시도하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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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.

• Clean Technology
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• v.18 no.4
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• pp.360-365
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• 2012

With rapid increase in municipal solid waste (MSW) due to the rising economy, solid waste gasification emerges as one of the promising technologies. Separation of the carbon monoxide (CO) and hydrogen ($H_2$) from syngas obtained by gasification of MSW was studied using the polyamide composite membrane. The separation characteristics of the CO and $H_2$ were studied at different gas flow rates and stage cuts. The permeability of CO and $H_2$ along with the selectivity of $H_2$ with respect to CO was obtained. Furthermore, the Arrhenius plots were obtained to estimate the activation energies of CO and $H_2$ permeabilites.