• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1994년도 심포지움시리즈 Jan-94 기체분리막 기술 및 응용
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• pp.1-21
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• 1994

There are growing needs to produce relatively high purity (99.0% or higher) oxygen at low cost. For small scale production, both pressure swing adsorption (PSA) and membrane process are competitve and less expensive or more convient than well known crygenic fractionation technology. A continuous membrane colume (CMC) combined with a PSA oxygen generator can be employed to produce high purity oxygen continuosly. The oxygen-enriched gas generated by a PSA unit, with a concentration of 93-94%, is fed to the CMC that consists of three modules of poly(imide) hollow fibers. Several experiments were conducted by varying parameters, such feed flow rate, transmenbrane pressure drop, stage cut, and feed location in order to obtain a high oxygen concentration above 99.0%. A two-series unit mode was also employed with CMC operation to optimize the given membrane area.

• 청정기술
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• 제7권2호
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• pp.127-132
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• 2001

수소 등 다성분 혼합가스로부터 고순도의 수소를 얻기 위한 PSA 조업에 있어서 흡착탑 내 활성탄 층 충전길이의 효과를 연구하였다. 기-고상 간 물질전달은 LDF 식을 사용하였고 각 조성물질의 비선형 흡착등온선으로 변형 Langmuir 식을 사용하였다. 각각 다른 흡착성능을 가진 활성탄과 제올라이트 2개의 흡착제를 한 개의 흡착탑 내에 연속 충전시킨 결과 제품의 순도와 회수율 면에서 흡착제의 충전길이 비가 매우 중요하였다. 120 cm인 흡착탑 내 최적의 활성탄 층 길이는 $CO_2$ 농도가 최종 제거되는 부위로 결정되는데 이 때 제품의 최고 순도를 나타내는 지점이 65cm였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1994년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.91-97
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• 1994

본 연구의 목표는 제올라이트 분자체를 흡착제로 사용하여 99.99% 이상의 고순도 질소를 저렴하게 제조하는 PSA(Pressure Swing Adsorption)공정을 개발하고 상업화 설계 자료를 도출하는 것이다. PSA방법에 의한 질소제조는 기존의 심냉법보다 전력원단위가 낮을 뿐만 아니라 on-site방식으로 설치되어 운영되므로 수송경비를 절감할 수 있다. 이러한 장점 때문에 외국의 경우를 보면 PSA의 사용이 날로 증대되고 있다. 현재 국내에 설치중인 질소 PSA는 전량 수입에 의한 것이다. 따라서 본 연구에서 개발한 질소 PSA는 중소규모의 질소가스 사용처에 공급함으로써 에너지절감효과 뿐만아니라, 수입대체효과도 얻을 수 있다.

• 청정기술
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• 제7권1호
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• pp.51-63
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• 2001

화력발전소의 연소가스에서 고순도의 $CO_2$를 분리, 회수하는 것을 목적으로, 에너지 비용이 적게 드는 것으로 알려진 PSA(Pressure Swing Adsorption)공정을 이용하였다. 흡착제로서 활성탄 및 제올라이트를 사용하여 연소가스에서 $CO_2$를 회수할 수 있는 장치를 제작하고 이를 조업하는 조건을 확립하고자 하였다. $CO_2$ 회수용으로 적합하지 않다고 알려져 있는 활성탄을 이용하여도 세정단계의 변형을 통한 새로운 사이클을 이용하여 고순도의 $CO_2$를 생성물로 얻을 수 있었다. 또한 활성탄과 제올라이트 각 흡착제의 흡착특성을 이용하여 이들 두 흡착제의 장점을 최대로 이용할 수 있도록 흡착탑의 일부만을 제올라이트 13X를 채워 조업하는 2단 적층 흡착탑을 이용하여 회수율의 향상을 얻을 수 있었다. 흡착탑의 도입부 쪽에 활성탄을, 배출부 쪽에 제올라이트를 채움으로써 최대의 효과를 얻을 수 있었는데, $CO_2$ 농도 13%, 유량 10 SLPM, 흡착압력 2.2기압에서 제올라이트를 부피비로 25%만 사용하여도 40%의 회수율 향상을 얻을 수 있었으며 50%를 이용한 경우에는 회수율이 67%까지 증가하였는데 이는 제올라이트만을 이용한 경우의 회수율과 비슷한 결과였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.249-258
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• 2005

활성탄을 흡착제로 하여 2탑 6단계의 PSA(압력 순환식 흡착) 공정을 통하여 수소/메탄(부피비로 60%/40%)의 이성분 혼합기체에서 수소를 분리하는 연구를 수행하였다. PSA 공정에서 순도 및 회수율에 영향을 미치는 흡착압력, 공급 가스 유량, P/F 비를 변수로 하여 실험과 전산모사를 수행하였다. 본 공정에서 정상 상태는 15 cycle 이후에 도달하는 것을 알 수 있었다. P/F 비와 압력이 증가하고 공급 유량이 감소할 때 수소의 순도가 증가하였고, 반면에 회수율이 감소하는 것을 알 수 있었다. PSA 공정 전산 모사와 실험을 토대로 순도와 회수율이 최대일 때 최적의 PSA 운전 조건을 정하였다. 최적의 운전 조건은 공급가스의 유량이 22 LPM이고, 흡착 압력이 11 atm이며, P/F 비는 0.10으로 나타났고, 그 결과 수소의 회수율은 75% 이상 얻어졌으며, 순도는 99% 이상의 수소를 얻을 수 있었다. 본 연구에서는 비등온 비단열 상태를 고려하였으며, LDF(linear driving force) 모델과 LRC(loading ratio correlation) 등온식을 고려하여 실험과 예상치를 비교하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권5호
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• pp.837-847
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• 2000

고농도의 유기물과 질소성분을 포함하는 맥주공장과 석유화학 산업폐수를 처리하기 위하여 실험실 규모의 혐기/호기 순산소-생물막 공정 (POB)이 이용되었다. 그리고 A/O POB process와 장기폭기법의 경제성분석도 수행되었다. TOC 농도기준으로 70에서 150 mg TOC/L 범위의 맥주공장폐수가 유입되었을 때 TOC 제거율은 각각 92% 이상으로 좋은 효율을 보였다. 석유화학폐수의 경우 초기 TOC제거율은 52%로 매우 낮았지만 32일 이후에는 86%의 TOC 제거율을 나타내었으며, TKN의 제거율은 유입부하가 증가함에도 불구하고 27일 이후에 71%의 제거율로 유지되었다. 순산소 생물막공법은 초기 건설비인 순산소 발생장치 (PSA)와 메디아 설치비가 소요되기 때문에 장기폭기법에 비하여 약 2.9배 정도 높았다. 이에 반해서 순산소 생물막공법은 극히 적은 잉여슬러지 발생량과 슬러지의 재순환의 불필요, 낮은 에너지 소요량 등의 많은 장점들로 인하여 운전비와 유지비가 약 2.5배 정도 장기폭기법 보다 적었다. 그러므로 장기적인 측면에서 보면 순산소 생물막공법이 높은 처리효율을 가지면서도 장기폭기법보다 경제적인 것으로 생각된다.

• 한국가스학회지
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• 제8권1호
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• pp.37-47
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• 2004

탄소분자체(CMS)를 사용하여 산소를 정제하기 위한 압력순환식 흡착 공정(PSA)을 연구하였다. 본 연구에서는 zeolite를 사용하는 일반적인 평형 분리 PSA 공정의 생산제품으로 가정된 2성분 혼합가스 ($O_2$/Ar- 95:5 vol.$\%$)와 두 개의 서로 다른 3성분 혼합가스를 ($O_2/Ar/N_2$- 95:4:1, 90:4:6 vol.$\%$) 공급기체로서 사용하였고, $99\%$ 이상의 고순도를 얻기 위한 공정이 개발되었다. 두번의 연속 감압 단계를 포함하는 개발공정의 결과로서 산소 $93\%$를 포함한 공급류의 경우 약 $99.8\%$의 고순도와 함께 $56\%$정도의 회수율을 얻을 수 있었으며, 산소 $90\%$를 포함한 공급류에 대하여도 $97\%$이상의 고순도 산소를 생산해 낼 수 있었다. 본 연구에서 개발된 공정의 경우 흡착제에 대한 흡탈착속도 차이를 이용하여 분리 정제가 진행되며, 공정을 정확히 모사하기 위하여 Langmuir isotherm이 결합된 modified structural diffusion model을 적용하였다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2002년도 제15회 심포지움
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• pp.23-46
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• 2002

The cryogenic, pressure swing adsorption and membrane methods have been used to separate air into nitrogen and oxygen. The air separation membrane is made of the polymers, of which manufacturing process is complicate and it causes a little high production cost. Polymer membrane has temperature limit in usage and low durability even at moderate temperature. Therefore, inorganic membranes have been studied for years. As formation of unit alumino-silicate membrane, unit cells of membrane were made with a few coating methods. In this study the dipping of substrate into sols, application of vacuum to the opposite side of substrate with coating and rotating of the substrate in the sols were found as good coating memthods to make a uniform coating and to control the thickness of membrane. The membrane coats were examined by SEM and XRD. The sample ESZl-1 was compared with those of samples that prepared by another method. The present developed coating methods could be applied to the various types of zeolite membrane formation, that is A- X-, Y- ZSM- and MCM-types of membranes. Also these membrane forming methods could be applied to formation of catalyst absorbed zeolite membrane, of which zeolite absorb the catalytic metals. The product obtained from these coating methods could be applied to the industrial gas and liquid phase catalytic reaction and separation processes.

• 멤브레인
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• 제21권4호
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• pp.307-320
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• 2011

고분자 기체분리막은 막분리 공정에서도 가장 빠르게 발전하고 있는 분야이다. 고분자 기체 분리막 공정은 심냉법, 가압 기체 흡착법과 견주어 볼 때 경쟁력을 지니고 있다. 기체분리용 고분자 소재로는 폴리술폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리카보네이트, 폴리이미드 등의 방향족 고분자들이 주로 사용되었다. 현재 이 중에서도 유리상 고분자인 폴리이미드의 경우 높은 투과도와 선택도를 달성하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있다. 고분자 소재는 기체분리 성능에 많은 영향을 미치는 요인이기 때문에 기체분리용 고분자 소재와 구조에 대한 올바른 이해가 중요시되고 있다. 본 논문에서는 폴리이미드 제조 및 기체투과 특성에 대한 동향 및 개발 방향에 대해 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.135-143
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• 2016

Biogas is a renewable fuel from anaerobic digestion of organic matters such as sewage sludge, manure and food waste. Raw biogas consists mainly of methane, carbon dioxide, hydrogen sulfide, and water. Biogas may also contain other impurities such as siloxanes, halogenated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons. Efficient power technologies such as fuel cell demand ultra-low concentration of containments in the biogas feed, imposing stringent requirements on fuel purification technology. Biogas is upgraded from pressure swing adsorption after biogas purification process which consists of water, $H_2S$ and siloxane removal. A polymer electrolyte membrane fuel cell power plant is designed to operate on reformate produced from upgraded biogas by steam reformer.