• 멤브레인
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• 제5권1호
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• pp.35-43
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• 1995

이산화탄소를 포함하는 기체혼합물의 분리를 위해 액체막을 기반으로 하여 관련된 많은 연구가 시도되어 왔다. 폐가스로부터 이산화탄소를 분리하기 위해 본 연구에서는, 흡수제(absorbent)가 흡수(absoption)모듈과 전공조작식 탈착(desorption)모듈간을 계속 순환하는, 보다 개선된 형식의 순환식 중공사 막흡수기(circulatory HFMA)를 새로이 구성하고 분리성능에 관한 기초적인 해석을 하였다. 기-액 물질전달 모델식에 수치해를 적용하여 중공사 막 내부에서의 액상에 대한 농도분포를 정량적으로 예측하였고, 순환하는 흡수제의 유속에 따른 투과플럭스와 선택도의 변화거동을 살펴보았다. $CO_{2}/N_{2}$ 원료혼합기체와 흡수제로서 반응이 없는 순수(pure water)에 대해 계산을 수행하였다. 결과로 흡수제의 유량이 증가함에 따라 투과플럭스는 증가하는 반면에 종전 방식에 비해 졸은 값을 나타낸 선택도의 경우는 점차 감소하였다. 한편 투과플럭스는 진공조작변수인 탈착모듈에서의 기상압력($p_{4}$)에 크게 좌우됨을 보았다. 기존의 평판형 막모듈과의 비교로부터 예상했던 바와 같이 본 연구에서의 중공사 막모듈이 우수한 투과율을 나타냄을 확인할 수 있었다. Circulatory HFMA의 실제 설계를 위한 기초해석이 본 연구가 갖는 의의이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.464-464
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• 2023

최근 이산화탄소(Carbon Dioxode, CO₂) 배출량 증가로 인하여 지구온난화와 같은 기후변화 문제가 심각한 사회 문제로 대두되고 있다. 이에 따라 2015년 12월 12일 프랑스 파리에서 열린 제21차 유엔기후변화협약에서 교토의정서를 대체하는 파리협정(Paris Agreement)을 채택하였으며, 국내에서는 이러한 국제사회의 기후변화 대응에 동참하고 온실가스 감축을 이행하기 위한 2050 탄소중립 정책을 추진하였다. 이산화탄소를 다량으로 발생시키는 철강·산업·건설·에너지 분야 중건설 분야에서 배출되는 이산화탄소는 전체 배출량의 19.9%로 특히 시멘트를 제조하는 과정에서 많은 양의 이산화탄소가 배출되고 있다. 기존의 건설 분야 에서는 이산화탄소를 저감하기 위해 콘크리트 배합 또는 양생과정에서 챔버 내 이산화탄소를 가스 형태로 주입하여 탄산화 반응을 통해 콘크리트 내부에 이산화탄소를 영구히 저장시키고자 하였다. 그러나 이는 챔버 사용, 양생조건 등 적용 조건이 제한적이며, 콘크리트 내 이산화탄소 흡수 효율이 높지 않아 이를 개선할 수 있는 기술이 필요하다. 이를 개선하기 위해 최근에는 콘크리트 배합수 내 이산화탄소를 용해시켜 배합과정에서 콘크리트 내부로 이산화탄소를 강제로 인입시키는 연구들이 진행되고 있다. 그러나 콘크리트 배합수로 사용되고 있는 일반물이나 지하수의 경우 가압을 하여도 약 1,400mg/L의 이산화탄소를 용해시키며, 가압을 통해 용해된 이산화탄소는 쉽게 대기 중으로 방출되는 한계점을 지니고 있어 현장에서 사용하기 어려운 문제가 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위해서 본 연구에서는 200nm 이하의 크기를 가지는 나노버블기술을 이용해 압력을 가하지 않은 상태에서 수중에 이산화탄소를 용해시킬 수 있는 시스템을 개발하고자 한다. 나노버블기술을 이용한 수중 이산화탄소용해 시스템을 통해 수중에 이산화탄소를 용해시켜 콘크리트 배합수로 활용하기 위한 기초 연구가 될 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권2호
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• pp.225-233
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• 2008

지구 온난화에 대한 기여도가 50% 이상인 CO$_2$를 제어하려는 국제적 관심에 따라 CO$_2$ 제어에 대한 새로운 기술개발이 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 PVA함량 및 소성온도에 따라 흡수제를 제조하여 고정층에서 CO$_2$ 흡수/재생 연속 실험 및 SO$_2$ 농도에 관한 실험을 수행하였다. 연구 결과, 비표면적은 832.79 m$^2$/g로 나타났고, SEM 측정결과 미세기공이 발달하여 건식흡수제로서의 가능성을 보였으며, CO$_2$ 흡수/재생 연속 실험에서는 SO$_2$ gas가 존재할 경우 부반응물질인 $Na_2SO_3$와 $Na_2SO_4$생성으로 CO$_2$ 흡수능 저하를 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권1호
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• pp.57-63
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• 2015

본 연구에서는 기-액 평형장치와 반응열 측정장치를 이용하여 2-methylpiperidine (2MPD), 3-methylpiperidine (3MPD), 4-methylpiperidine (4MPD) 흡수제의 이산화탄소 흡수특성을 연구하였다. 기-액 평형장치를 이용하여 각 흡수제의 이산화탄소 흡수능을 알아보았고, 흡수평형 후의 흡수액을 핵자기공명장치(nuclear magnetic resonance spectroscopy: NMR)로 분석하여 종 형성을 확인하였다. 추가적으로 반응열 측정장치를 이용하여 흡수능에 따른 반응열을 제시하였다. 실험결과 2MPD, 3MPD, 4MPD 흡수제는 작용기 위치에 따라 다른 특성을 나타내었다. Ortho 위치에 메틸기를 가진 2MPD는 입체장애효과로 인하여 흡수반응에서 특이성이 나타났으나 3MPD와 4MPD는 ($H_2O$-piperidine-$CO_2$) 시스템에서 반응 특이성이 나타나지 않았다.

• 한국포장학회지
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• 제23권3호
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• pp.151-162
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• 2017

본 연구의 목적은 세절된 생울금의 포장방법에 따른 저장기간 중 품질변화를 관찰하고자 수행되어졌다. 세절된 생울금은 가스배출밸브(DVP), 이산화탄소 흡수제(CAP), 미세천공필름(MPP) 등을 적용한 포장방법을 이용하여 포장되어졌으며 $4^{\circ}C$와 $23^{\circ}C$에서 15일간 각각 저장하면서 품질의 변화를 관찰하였다. 이때 생울금의 품질변화 관찰을 위한 지표로써 중량감소, CIE $L^*a^*b$ 색차와, 포장내부의 가스조성변화, 커큐민 함량, 세절 생울금의 경도 등을 조사하였다. DVP는 생울금의 호흡에 의해 발생한 이산화탄소의 외부배출에 효과적이지 못하였다. 또한 MPP는 생성된 가스의 외부배출에는 적절하였으나 천공된 구멍으로 외부의 산소가 다량 유입되어 빠른 갈변현상과 짓무름 현상이 발생하였다. 내부에 생성된 탄산가스의 제거를 위해 이산화탄소 흡수제가 봉입된 CAP는 갈변과 생성된 이산화탄소에 의한 포장의 팽창 현상의 억제 및 중량감소를 최소화할 수 있는 포장방법으로 가장 효과적인 것으로 확인되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제32권2호
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• pp.52-58
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• 2023

본 연구에서는 석회석 활용분야 확대를 위해 소석회를 이용한 소다라임 제조 기초 실험을 실시하였다. 소다라임 제조를 위해 압출식 방식과 디스크 방식의 펠렛타이져를 이용하였으며, 첨가제로 벤토나이트를 투입하여 제조한 소다라임의 이산화탄소 흡수 특성을 평가하였다. 실험결과, 제조 방식에 관계없이 이산화탄소와의 반응에 따라 소다라임에서 CaCO₃의 peak가 확인되었으며, 방해석과 아라고나이트가 함께 생성된 것을 확인하였다. 디스크 방식으로 제조한 소다라임이 압출방식에 비해 더 큰 비표면적을 나타내었고, 벤토나이트를 첨가한 조건에서도 비표면적이 향상되었다. 비표면적이 향상된 시료 조건에서 이산화탄소 흡수율이 증가되는 것으로 확인되었다.

• 청정기술
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• 제27권3호
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• pp.255-260
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• 2021

아민 수용액을 이용한 CO₂ 포집 공정의 문제점은 재생에 따른 높은 에너지 요구량이다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 본 연구에서는 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine, DETA) 수용액에 이소프로판올(isopropanol, IPA)을 도입한 상분리 흡수제 적용에 따른 CO₂ 포집 특성을 고찰하였다. 20 wt% DETA 수용액에서 IPA 조성이 20 wt%를 이상이 되면 CO₂를 흡수함에 따라 흡수제의 상이 CO₂-농축상과 CO₂-희박상으로 액-액 분리된다. 그 이유는 CO₂와 DETA가 반응하여 형성된 염의 IPA에 대한 낮은 용해도 때문이다. DETA 수용액에서 IPA 조성이 증가하면 CO₂-희박상의 부피에 대한 CO₂-농축 상의 부피비가 증가하게 되고 이에 따라 CO₂-희박상에서의 CO₂ 농축 정도가 높아지게 된다. 20 wt% DETA + IPA + 물 흡수제를 이용하여 흡수탑에서 CO₂를 흡수한 결과 20 wt% DETA 수용액 흡수제에 비해 CO₂ 흡수능 및 흡수속도가 모두 높은 것으로 확인되었다. DETA + IPA + 물로 구성된 상분리 흡수제를 CO₂ 포집에 적용할 경우 상분리 따른 CO₂ 농축과 CO₂-농축상의 부피 감소에 따른 재생에너지 저감을 기대할 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.539-546
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• 2019

지구온난화가 국제 문제로 언급되면서 온실가스 저감에 관한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 지구온난화의 가속화를 막기 위해 지구온난화의 주된 원인으로 언급되는 이산화탄소 저감에 관한 기술 개발의 중요성이 증가하게 되었고 이로 인해 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술(CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage)의 발전을 요구하고 있다. 다양한 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술 중에서 광물탄산화 기술의 경우에는 적은 에너지를 통해 많은 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환할 수 있다. 기존 연구에서는 고형 폐기물에서 이온을 용출해 사용해왔으며 이는 처리 과정이 복잡하다. 하지만 해수를 사용하게 되면 고농도의 금속 양이온이 해수 속에 용해되어 있어 고형 폐기물을 이용할 때보다 공정이 단순하다. 이 연구는 해수담수화 농축수를 금속양이온공급원으로써 사용하기 위한 기초연구로, 3 M 모노에탄올아민(Monoethanolamine, MEA)을 흡수제로 사용하여 이산화탄소를 우선적으로 포집하였다. 또한 해수농축수를 모사하기 위해, 해수모사파우더를 사용하여 다양한 농도의 해수농축수를 제조하였다. 해수농축수와 포집된 이산화탄소 용액을 반응시켜 탄산염을 생성하였으며 이를 XRD (X-ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy), TGA (Thermalgravimetric Analysis)를 통해 탄산염의 생성 경향 및 흡수제의 재이용 가능성을 파악하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권3호
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• pp.185-191
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• 2014

본 논문에서는 저농도 $CO_2$ 조건에서 알카놀아민 흡수제 별 $CO_2$ 흡수 특성을 도출하였다. 단일흡수제의 경우 MEA 농도가 1 wt%, 2 wt%, 3 wt% 증가 시 $CO_2$ 흡수량은 0.34 mol-$CO_2/mol$-absorbent, 0.32 mol-$CO_2/mol$-absorbent, 0.30 mol-$CO_2/mol$-absorbent로 감소하였고, AMP 농도가 1 wt%, 2 wt%, 3 wt% 증가 시 $CO_2$ 흡수량은 0.32 mol-$CO_2/mol$-absorbent, 0.30 mol-$CO_2/mol$-absorbent, 0.28 mol-$CO_2/mol$-absorbent로 감소하였다. 혼합흡수제의 경우 MEA 0.5 wt%와 AMP 0.5 wt%을 혼합했을 때 0.52 mol-$CO_2/mol$-absorbent로 최대치를 나타냈다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권1호
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• pp.35-40
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• 2012

본 연구에서는 화석 연료 사용시 발생되는 이산화탄소를 분리할 수 있는 신 흡수제로써 활용 가능성을 파악하기 위하여, sulfonate계 이온성 액체인 1-(2-methoxyethyl)-3-methylimidazolium methanesulfonate 흡수제에 대하여 합성하고, 성상 분석 및 이산화탄소 흡수능을 측정하였다. 1단 방법을 이용하여 저렴하게 이온성 액체를 합성하였다. 합성된 시료의 열적, 화학적 안정성을 DSC 및 TGA를 사용하여 측정하였으며, 화학적 구조는 $^1H$-NMR spectrum으로 확인하였다. 또한, 가변부피투시창(Variable-volume view cell)이 장착된 고압용 상평형 장치를 사용하여 $CO_2$ 흡수능을 평가하였다. 실험 조건은 30, 50, $70^{\circ}C$ 온도에서 수행하였고, 압력 195 bar까지 측정하였다. 실험결과 압력이 증가하거나 온도가 감소할 때 $CO_2$ 흡수량이 증가하였으며, $30^{\circ}C$, 13 bar에서 27.6 $CO_2/IL$(g/kg)의 $CO_2$ 흡수능을 보였다.