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중공사 분리막 모듈을 이용한 질소-수소 혼합가스 분리: 실험적 분석 KCI 등재
Nitrogen and Hydrogen Gas Mixture Separation Using a Hollow Fiber Membrane Module: Experimental Analysis
메탄화 공정은 탄소 포집 및 활용(CCU) 기술의 하나로, 탄소중립 달성을 위한 핵심 기술이다. 본 연구는 메탄화 반응기 배출가스에서 생성가스인 메탄과 미반응 수소를 분리하기 위한 가스 분리 시스템 설계를 위한 사전 연구로, 소형 막 모듈을 이용한 2단 분리막 시스템을 설계⋅제작하고 시험 가스인 질소-수소 혼합가스에 대한 분리 성능을 실험적으로 평가하 였다. 1단 막 모듈에서는 질소-수소 혼합가스에 대한 혼합 가스 선택도를 측정하였으며, 1단 및 2단 막 모듈 모두에서 잔류 측과 투과 측의 목표 가스 회수율 및 순도를 분석하였다. 본 연구에서 수행한 국내 A사 막 모듈의 성능 분석 결과는 향후 메 탄화 반응 가스 분리 시스템 설계 및 최적화 연구의 기초자료로 활용될 수 있다.
Methanation is a carbon capture and utilization (CCU) process and a key pathway toward carbon neutrality. This study investigates the preliminary design of a gas separation system to recover methane and unreacted hydrogen from the exhaust of a methanation reactor. A two-stage membrane configuration, employing small commercial modules, was developed and evaluated using a nitrogen-hydrogen mixture. The first-stage module was characterized for mixed gas selectivity, while recovery and purity of target gases were assessed on both the retentate and permeate streams for each stage. Performance data obtained from a domestic membrane module provide a technical basis for the future design and optimization of gas separation systems for methanation applications.
Abstract
1. 서 론
2. 실험재료 및 방법
3. 결과 및 고찰
3.1. 막모듈을 사용한 단일가스의 투과 성능 분석
3.2. 1단(single-stage)을 통한 혼합가스 분리
3.3. 2단(two-stage)을 통한 혼합가스 분리
4. 결 론
감 사
Reference
