• 가스산업과 기술
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• 제2권1호
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• pp.87-94
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• 1998

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1998년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.46-49
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• 1998

1. 서론 및 이론적 배경 : 지구 온난화에 의한 생태계 변화의 위해 문제가 대두됨에 따라 온난화의 주요인인 이산화탄소를 발생원으로부터 분리, 회수하는 기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 최근에는 이러한 기술 중에서 에너지가 적게 소요되며 환경 친화적인 분리막 공정에 의한 CO$_2$의 효율적인 분리, 회수법이 하나의 대안으로 연구되고 있다. 분리막 기술 중 함침액막법은 고분자막의 장점을 이용하면서도 투과도를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있어 최근에 액막을 이용한 CO$_2$/N$_2$혼합가스의 분리, 회수연구도 수행되고 있다. 순수한 물에 대한 CO$_2$의 용해도는 8x10$^{-6}$/cmHg이며, N$_2$는 1.55x10$^{-7}$/cmHg 로서 대략 50배 정도의 용해도 차를 보이고 있는데 이러한 물에 대한 기체의 높은 용해도 차를 이용하면 효과적으로 CO$_2$를 분리,회수할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 이러한 물을 함침한 액막을 이용하여 CO$_2$/N$_2$를 분리하였으며 혼합기체의 조성, 기체의 압력 등의 변수가 액막에 의한 CO$_2$의 분리에 미치는 영향을 조사하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.215.2-215.2
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• 2010

지구온난화의 주범으로 알려진 $CO_2$의 대기 중 농도는 산업혁명 이전 280ppm에서 산업 혁명 이후 375ppm으로 증가하였다. 정부 간 기후변화패널(IPCC)의 기후변화 시나리오에 의하면, 지금부터 다양한 감축노력을 한다 할지라도 $CO_2$ 증가추세는 계속되어 2100년경에는 대기 중 $CO_2$농도가 600~950ppm에 이를 것으로 예측하고 있다. 현재까지 화력발전부분은 온실가스($CO_2$)의 최대 배출 원으로 알려져 있으며 이 분야의 $CO_2$ 회수기술은 연소 후 포집(Post-combustion), 순산소 연소(Oxy-fuel combustion), 연소 전 탈탄소화(Pre-combustion) 3가지로 크게 구분된다. 이중 석탄가스화복합발전(IGCC)기술과 연계하여 $CO_2$를 회수할 수 있는 방법이 연소 전 탈탄소화 기술이다. 핵심기술은 $CO_2$ 분리공정으로 적용 될 수 있는 기술로서는 흡착 흡수법, 막분리법 그리고 가스 하이드레이트가 있으나 아직까지 우리나라의 가스 하이드레이트 기술은 전무한 형편이다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성원리를 이용하여 정온 정압 조건에서 $CO_2/H_2$ 하이드레이트를 제조하였으며 특히, 하이드레이트 형성 촉진제인 TBAB(Tetra-n-butyl ammonium bromide)를 첨가하여 TBAB 농도에 따른 상평형 및 속도론 실험을 수행 하였다. 또한 라만 분석을 통하여 $CO_2$ 회수 분리에 대한 연구도 병행하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.246.1-246.1
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• 2010

본 연구는 바이오가스의 에너지효율성을 높이기 위한 연구로서 바이오가스 정제공정과 초저온액화공정을 통하여 액화바이오메탄을 생산하는 바이오가스 고질화기술개발 연구이다. 바이오가스 정제공정은 탈황, 제습, 흡착, 압축, $CO_2/CH_4$ 분리공정으로 구성하고, 초저온액화공정은 열교환기, $CO_2$ 제거설비, 질소냉매 공급공정으로 구성하여 혐기성소화조에서 발생하는 바이오가스($CH_4$ 농도: 60~65%, $H_2S$: 1,500~2,500ppm)를 $200Nm^3/hr$의 유량으로 인입시켜 액화바이오메탄을 생산하였다. 연구결과, 탈황공정에서는 가성소다 세정법을 이용하여 1,500~2,500ppm으로 인입되는 $H_2S$를 100ppm 이하로 제거한 후, 흡착법을 이용하여 $H_2S$를 완전히 제거하였다. 바이오가스에 포화된 수분은 냉각제습과 흡착제습공정을 통해 Dew point $-70{\sim}-90^{\circ}C$까지 제거하여 안정적으로 $CO_2/CH_4$ 분리공정에 인입시켰다. $CO_2/CH_4$ 분리공정은 흡착방식을 적용하여 $CH_4$ 순도가 95% 이상인 바이오메탄을 생산하였으며, 이때 메탄 회수율은 약 87%이였다. $CO_2$가 분리된 바이오메탄은 초저온액화공정을 이용하여 액화바이오메탄으로 전환시켰다. 이때 초저온액화공정은 Reverse Brayton cycle로 구성하였으며, 냉매로는 질소를 사용하였다. 액화바이오메탄의 생산은 바이오메탄을 등엔트로피과정인 단열팽창을 통하여 $-155{\sim}-159^{\circ}C$의 초저온으로 냉각되는 질소냉매와 열교환기에서 열교환시켜 이루어졌으며 그 생산량은 $3.46m^3$/day(1bar, $-161^{\circ}C$)이었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권5호
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• pp.517-524
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• 2011

볼텍스 튜브는 고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용 할 수 있는 장치이다. 본 연구에서는 직경 10mm의 볼텍스 튜브의 기본 설계 자료를 구축하기 위하여 에너지 분리 성능 실험을 수행하였다. 설계를 위한 기초 자료를 확보하기 위하여, 공급압력, 볼텍스 발생기의 오리피스 직경 및 튜브의 길이가 에너지 분리 특성에 미치는 영향력을 실험을 통하여 분석하였다. 결과적으로 오리피스 직경과 공급압력이 볼텍스 튜브의 성능의 지배적인 성능인자임을 확인하였다. 튜브길이가 성능에 미치는 영향은 미미하였다. Dc=0.7D, L=16D의 볼텍스 튜브에서 가장 우수한 에너지 분리효과를 얻을 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제20권4호
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• pp.267-277
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• 2010

가스분리막을 이용한 분리공정은 기존의 분리공정을 대체할 공정으로서 수십 년간 발전이 되어 왔다. 특히 분리막 공정은 가스분리에 있어서 기존공정에 비해서 에너지 소모가 적고 설치에 필요한 공간이 간소하며, 스케일업이 간단한 장점이 있다. 최근에는 기체분리막 공정은 질소발생장치, 수소발생장치, 막제습기, 선박이나 항공기용 불활성기체충진장치, 천연가스 정제, 바이오가스 정제, 연료전지분야에서 널리 사용이 되고 있으며, 향후에는 이산화탄소의 분리에도 강력한 대체공정으로 사용이 될 수 있다. 이러한 가스분리막 공정을 좀 더 널리 보급하기 위해서는 로베슨 플롯의 한계를 넘어설 수 있는 새로운 소재의 개발이 절실하며, 이러한 한계를 돌파하기 위하여 많은 연구자와 회사들이 카도그룹이나 스피로 구조를 가지는 고분자나 PIMs 같은 소재의 개발에 박차를 가하고 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권8호
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• pp.586-591
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• 2013

정제 질소가스 생산용 기체 분리막을 매립가스의 $CH_4$ 순도를 높이는데 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 1단과 2단 분리막 모듈의 면적비는 1:6인 경우가 $CH_4$ 회수를 위해서 적절하였다. 분리막 장치 설치 후 총 249회에 걸쳐 실험을 하였으며, 투과율은 평균 $CH_4$ 28.4%, $CO_2$ 94.3%로서, 매립가스로부터 $CH_4$를 회수하는데 $N_2$ 분리막의 사용 가능성을 확인할 수 있었다. 다만, $N_2$ 투과율 역시 16.5%에 불과하였으며, 이에 따라 최종 정제된 LFG의 농도는 $CH_4$ 69.7%, $CO_2$ 4.3%, $N_2$ 26.0%이었다. 따라서 $CH_4$의 순도를 높이기 위해서는 매립장내 외기유입 억제를 통해 $N_2$ 농도를 적어도 2.0% 이내로 제한할 필요가 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제38권1호
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• pp.1-8
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• 2001

선택적 가스분리를 위한 분자체탄소(Molecular Sieve Carbon: MSC)로서의 활용을 위해 제조된 활성탄소섬유의 흡착능과 분자체 특성이 다양한 분자크기를 갖는 가스 흡착실험을 통해 조사되었다. 각 활성화 조건별 세공크기분포와 세공발달 전개과정을 유추함으로서, 세공크기분포의 조절이 가능하게 되었으며 활성탄소섬유의 분자체 탄소로서 활용을 용이하게 할 수 있었다. 800, 85$0^{\circ}C$의 온도로 수증기에 의해 활성화한 활성탄소섬유의 경우 burn-off가 각각 50, 40% 정도를 가진 활성탄소섬유가 비교적 작은 분자크기(0.3~0.4nm)의 흡착질에 대한 분자체 특성을 나타냈다. 또한, 다양한 분자크기의 흡착질을 포함하는 혼합가스의 유속과 흡착온도의 조절로서 원하는 흡착질의 선택적 분리를 위해 활성탄소섬유가 갖는 분자체 특성 향상을 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.462-465
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• 2007

석탄가스화 수소생산 기술 분야는 석탄 등의 화석연료를 이용하여 고온, 고압하에서 반응가스(산소, 수증기, 수소)와의 화학적 반응을 통해 생산된 연소성 가스 ($H_2$, CO, $CO_2$ 등)를 전환반응(WGS) 및 분리반응을 거쳐 효율적으로 청정하게 수소를 생산해 내는 기술이다. 전력산업에서 석탄가스화 수소생산은 그 사용 방법(연료전지, 수소 터빈, 분산 이용 등)에 따라 발전시스템의 고효율화를 지향하고, zero-emission을 실현하는 첨단 발전 시스템의 종합 구현을 목표로 하고 있으며, 더불어, 도래하는 수소 경제로의 전이에 대비에 석탄을 이용한 중앙(Central) 수소생산 시스템을 구현하여 이송 및 전환을 통한 지역적 분산 이용을 가능케 하는 종합적인 인프라를 구축하는 기술이다. 본 기술에는 석탄가스화 기술, 수성가스 전환기술, 수소/$CO_2$ 분리기술, 이송용 연료 전환기술 등이 포함된다. 석탄가스화 수소생산 기술은 급등하는 오일 가격과 이의 수입사용 증가에 대응하기 위한 에너지 안보 대책 마련 및 효율 극대화의 필요성과 더불어, 전력산업에서 화력 발전시스템의 궁극적 실현 목표인 고효율, 초청정의 전력생산 시스템의 구현을 가능케 하여, 향후 화석 연료를 이용한 미래 발전 기술을 선도 할 것으로 기대된다. 더불어, 수소 경제로의 전환 시 수소 수요의 급팽창에 대비한 경제적인 대규모 수소생산 기술의 개발이 필요하며, 이에 기술 실현성이 가장 높은 석탄가스화 수소생산 기술의 개발 구현이 요구된다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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• pp.687-690
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• 2009

고압의 가스를 이용하여 고온 가스와 저온 가스를 분리하거나 입자상 물질의 분리에 사용할 수 있는 장치인 볼텍스 튜브의 에너지 분리 특성을 파악하기 위하여 $20Nm^3$/hr급 볼텍스 튜브를 제작하고 이에 대한 실험을 진행하였다. 입구 압력, 저온측의 유량비가 온도에 미치는 영향을 분석하였다. 입구 압력이 높아질수록 고온측의 온도는 증가하고, 저온측의 온도는 강하하였다. 저온 유량비 80%를 전후하여 고온측 온도가 최고점을 나타냈고, 저온유량비 40%를 전후하여 저온측 온도가 최저점을 나타냈다.