이산화탄소(CO2)는 천연 가스, 바이오 가스, 매립 가스의 성분으로 존재할 뿐만 아니라 화석연료의 주요 연소 생성물로써 온실 가스의 주범이다. 특히 내연기관의 연료 고효율을 얻고, 가스 수송시스템의 부식을 방지하며, 기후변화에 선제적으로 대응하기 위해서는 이산화탄소(CO2)의 저감 또는 제거 기술이 필수적이다. 지난 수십 년간, 멤브레인 기반 기술의 구성 및 설계 단순성에 의하여 관련 연구가 많이 이루어져 왔으며 많은 발전을 이루었다. 최근 들어, 기존 멤브레인 기반 분리 뿐만 아니라, 새로운 흡착제 기반 분리 기술 등에 대한 관심도 높아지고 있다. 특히, 최근 각광받고 있는 유기-금속 골격체 (Metal Organic Frameworks, MOFs)의 경우, 일반 다공질 흡착제와는 다른 독특한 성질(Flexibility, Gating effect 또는 Open Metal Sites 등)로 인하여, 이를 활용한 다양한 기체 분리 연구가 늘어나고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 대표적 플렉 서블한 물질인 MIL-53(Al)과 강한 결합에너지 site를 다수 보유한 대표적 MOF 물질인 MOF-74(Ni)를 활용하여 온도 및 압력에 따른 이산화탄소 메탄 분리 성능 비교 분석하였으며, 각 물질의 특성별 압력 및 온도에 따라 변화하는 적정 분리 구간을 제시하였다.

작물의 생산량은 광합성과 밀접한 관계가 있으며, 광합성 속도는 다양한 환경 요인에 의해 변화한다. 광합성 속도는 작물의 생육 상태나 생육 속도를 판단하는 지표로 사용되며, 작물 재배 시설을 구축하는 데 고 려해야 하는 중요한 요인이다. 이 연구의 목적은 광도, CO2 농도 및 생육 단계에 의해 변화하는 로메인 상추 의 군락 광합성 속도 모델을 개발하는 것이다. 군락 광합성 속도는 정식 후 5, 10, 15, 20 일차에서 5단계의 CO2 농도(600-2,200μmol·mol-1)와 5단계의 광조건(60-340μmol·m-2·s-1)이 처리된 3개의 밀폐 아크릴 챔버(1.0 × 0.8 × 0.5m) 내에서 측정하였다. 먼저 세 가지 환경 요인을 사용하는 식들을 곱하여 만든 단순곱모델을 구성 하였다. 이와 동시에 생육 시기에 따라 변화하는 광화학 이용효율과 카르복실화 컨덕턴스, 호흡에 의한 이산화탄소 발생 속도를 포함하는 수정 직각쌍곡선 모델을 구성하여 단순곱 모델과 비교하였다. 검증 결과, 단순곱 모델의 R2는 0.923이었으며, 수정 직각쌍곡선 모델의 R2는 0.941을 나타내었다. 따라서 수정 직각쌍곡선 모델 이 광도, CO2 농도, 생육 단계의 3 변수에 따른 군락 광합성 속도를 표현하는 데 더욱 적합한 것으로 판단하 였다. 본 연구에서 개발된 군락 광합성 모델은 식물공장에서 상추 재배를 위해 생육 단계별로 설정해야 할 최 적의 광도와 CO2 농도를 결정하는데 도움이 될 것으로 생각된다.

ZIFs (Zeolitic imdazolate frameworks)은 높은 화학적⋅열적 안정성, 높은 비표면적과 조절 가능한 기공구조로 최근 분리막 소재로 큰 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 두 가지 종류의 다공성 지지체(α-alumina 및 YSZ)를 사용하여 in situ 성장법으로 ZIF-8 분리막을 합성하고, H2/CO2 기체 투과 특성을 조사하였다. 결함 없는 ZIF-8층을 합성하는데 있어, 기공이 작은 YSZ 지지체는 α-alumina 지지체 보다 더 적은 시간이 요구되었다. 합성시간이 3 h인 경우, α-alumina 및 YSZ 지지체 위에 형성된 ZIF-8 분리막은 약 10 정도의 H2/CO2 선택도를 보였다.

The South Korean Ministry of the Environment has revised the laws relating to the management of interior air quality for multiple use facilities, and recommends maintaining carbon dioxide (CO2) concentration in passenger vehicles below 1000 ppm during operation in urban areas of large cities. However, the interior CO2 concentration of passenger vehicles can rapidly increase and exceed 5000 ppm within 30 min, as observed when two passengers are traveling in urban areas of the South Korean city of Jeonju with the air conditioner blower turned off and the actuator mode set to internal circulation mode. With four passengers, CO2 concentration can reach up to 6000 ppm within 10 min. To counter this, when the actuator is set to external mode, CO2 concentration can be maintained below 1000 ppm, even after a long period of running time. As part of the air conditioning system, alkali-treated activated carbon fiber filters are considered to be far superior to the commercial non-woven filters or combination filters currently commonly in use.

이 연구는 떡갈나무(Quercus dentata Thunb. ex Murray) 유식물을 대상으로 대기 중의 CO2농도와 기온이 상승하였을 때 광(L), 수분(M), 유기물(N) 그리고 토성(S)의 변화에 따라 생육이 어떻게 변하는지 알아본 것이다. 떡갈나무는 낙엽활엽교목으로 전국 표고 800m이하의 산기슭, 산중턱 뿐 아니라 해변가의 야산이나 섬에도 잘 생육하며, 건조한 석회암 지역에서 우점종으로 분포하고 있다. CO2농도와 기온을 상승시킨 온난화처리구와 대기 중의 상태를 그대로 둔 대조구에서 광, 수분, 유기물 그리고 토성을 각각 4구배 (1, 2, 3, 4)로 처리하였다. 각 구배 당 24개체씩 파종하여 2017년 3월부터 10월까지 8개월간 생육시킨 후 잎 수, 지하 부/지상부 길이 및 무게, 잎자루/잎몸/잎폭 길이 및 무게 그리고 비엽면적 등 20가지 형질을 측정하였다. 측정한 20가지 형질은 온난화, 광, 수분, 유기물 그리고 토성 환경에 의한 생육반응에서 통계적인 차이가 있었다. 특히 지하부의 반응은 수분이나 토성 보다 광 조건에서 차이가 컸고, 이에 따라 식물체 무게와 지하부/지상부 비에도 영향을 주었다. 또한 잎면적은 모든 구배에서 대조구보다 처리구에서 높아 지는 경향을 보였으며 특히 유기물을 처리하였을 때 대조 구와 처리구 간의 통계적인 차이가 있었다. 이는 유식물이 지구온난화가 진행됨에 따라 광합성을 증가시키기 위한 적응으로 해석된다. 이 연구는 2017년 중견연구지원사업 (NRF-2016R1A2B1010709)에 의하여 지원되었다.

무분별한 이산화탄소 배출로 인한 지구온난화는 이상기후와 생태계 파괴 등을 초래함으로써 인간의 삶에 심각한 영향을 미치고 있다. 이러한 문제의 근본 원인인 이산화탄소 배출을 저감하는 방법으로 본 연구에서는 자가-가교 성질이 있는 P(GMA-g-PPG)-co-POEM) (SP) 공중합체와 상용 고분자인 polyvinylpyrrolidone (PVP)를 혼합하여 블렌드 고분자 분리막을 제조하는 방법을 제시하였다. PVP 함량에 따른 분리막의 이산화탄소/질소 투과 특성을 확인하였으며, PVP의 함량이 증가 할수록 투과도는 감소하고 선택도는 증가하는 결과를 보였다. 특히 PVP 함량이 30 wt%인 경우, 투과도는 순수 SP 고분자의 CO2 투과도인 72.9 GPU에서 12.6 GPU로 감소하였으나, CO2/N2 선택도는 28.1에서 50.4로 약 79% 증가하였다. 이는 SP 공중합체와 PVP 사이의 수소결합으로 인해 고분자 사슬이 더욱 조밀하게 배열되기 때문인 것으로 볼 수 있으며, 이를 FT-IR, TGA, XRD, SEM을 통해 분석하였다. 따라서, 본 연구에서는 SP/PVP 고분자 블렌드 내 PVP의 함량을 조절함으로써 분리막의 투과도 및 선택도를 손쉽게 조절할 수 있음을 확인하였다.

본 연구는 저온기 시설 딸기재배에서 연소식 탄산가스 발생기를 이용한 재배효과를 구명하기 위하여 수행하였다. 시설내부 일중 탄산가스 농도는 6시에서 11시 사이에 대조구가 210~600μmol·mol-1 이었고, 탄산가스 시용구는 800~1,100μmol·mol-1 이었다. 그 외 시각에서는 대조구와 유사한 분포를 나타내었다. 온실내 온도는 연소 방식 탄산가스 시용구는 오전 6시 ~ 10시 대조구에 비 해서 1~3oC 높았다. 11시 이후에는 대조구와 차이가 없었다. 초장, 엽장, 엽폭, 관부직경, 생체중, 건물중 등 생육은 처리 간 차이가 없었다. 상품수량은 대조구 3,612kg에 비해서 탄산가스 공급하는 것이 4,131kg으로 519kg 더 무거웠으며 탄산가스 발생기에서 총수량이 대조구에 비해서 17%가 증수 되었다.

본 연구는 고농도 CO2 환경에 순응한 호접란 유묘의 CO2 교환 및 생장 반응을 조사하기 위해 실시하였다. 환경 조절이 가능한 식물생장상에서 6주령 호접란 ‘만천홍’을 27주 동안 야간에 각각 400 ± 100, 900 ± 100, 1500 ± 100, 2100 ± 100μmol CO2·mol-1 농도로 유지해주었다. 처리에 앞서 발달해 있었던 최상위 성숙엽으로 측정한 야간 중 CO2 흡수량은 900μmol CO2·mol-1 처리구에서 가장 높았고, 이어 2100, 1500, 400μmol CO2·mol-1 순으로 높았다. 그러나 처리 7주 이후 새로 발달한 성숙엽에서 측정한 결과, 2100μmol CO2·mol-1 처리구가 야간 중 가장 높은 CO2 흡수량을 보였으며, CO2의 흡수량은 처리 CO2 농도가 높아질수록 증가하는 경향을 보였다. 생장 반응에서는 최상위 성숙엽의 엽장, 엽폭 및 생체량은 900, 1500, 2100μmol CO2·mol-1 등 고농도 처리구에서 감소하였으나, 신엽 발달은 고농도 CO2 처리 하에서 촉진되었다. 이러한 결과들은 호접란 유묘의 높은 CO2 환경에 대한 적응이 CO2 흡수와 신엽 발달을 증진시킬 수 있다는 것을 보여준다. 그러나 900μmol CO2·mol-1 이상의 고농도에서는 잎의 생장과 생체량이 다소 줄어드는 경향이 있어 이에 대한 원인구명 등 추가적인 연구가 필요하다.

급진적인 산업발전에 따른 무분별한 이산화탄소 배출로 인하여 지구온난화, 이상 기후 등의 문제가 불거지고 있으며 이는 한 나라에만 국한되지 않은 국제적인 문제가 되었다. 위와 같은 문제를 해결하고자 본 연구에서는 이산화탄소에 대해 높은 친화도를 가지고 있는 PEGBEM-g-POEM 가지형 공중합체를 합성하였으며 CaCO3염을 첨가하여 염의 중량에 따 른 혼합매질분리막의 이산화탄소/질소 투과 성능을 관찰하였다. CaCO3염이 고분자 중량 대비 50% 첨가되었을 때 최적의 이 산화탄소/질소 분리 투과성능을 보였으며, 선택도는 염을 추가하기 전 44.7에서 45.42로 크게 변하지 않은 반면 이산화탄소 투과도는 염을 첨가하기 전 22.5 GPU에서 28.16 GPU로 약 25% 향상되었다. 이는 첨가한 염과 이산화탄소간의 상호작용으 로 인하여 향상된 고분자 복합막의 이산화탄소에 대한 용해도에 기인하는 것으로 생각된다. 또한 염을 과량으로 첨가한 경우 에는 고분자가 복합막의 표면을 충분히 메우지 못하여 계면결함이 생성되었으며 이로 인해 이산화탄소 기체 분리성능이 감소하였다. 기체분리성능 향상을 위해서는 적정량의 염 첨가가 필수적인 것으로 분석되었다.

Soybean straw (SS)-based activated carbon was employed as a precursor to prepare carbon molecular sieves (CMSs) via chemical vapor deposition (CVD) technique using methane as carbon source. Prior to the CVD process, SS was activated by 0.5 wt% ZnCl2, followed by a carbonization at 500°C for 1 h in N2 atmosphere. N2 (77 K) adsorption-desorption and CO2 (273 K) adsorption tests were carried out to analyze the pore structure of the prepared CMSs. The results show that increasing the deposition temperature, time or methane flow rate leads the decrease in N2 adsorption capacity, micropore volume and average pore diameter of CMSs. The adsorption selectivity coefficient of CO2/CH4 achieves as high as 20.8 over CMSs obtained under the methane flow rate of 30 mL min–1 at 800°C for 70 min. The study demonstrates the prepared CMSs are a candidate adsorbent for CO2/CH4 separation.

천마(Gastrodia elata Blume)는 난초과 다년생 기생식물로 곰팡이균과 공생하는 독특한 생활방식을 가진다. 천마의 지하근은 고혈압, 뇌졸중, 백혈병, 두통 특히 신경쇠약치료 등에 쓰이는 약용식물이다. 본 연구는 지구온난화가 천마의 생태적 반응에 미치는 영향을 알아보기 위해 보통의 야외 대기환경과 같은 대조구, 대조구보다 온도를 약 2℃ 상승시킨 온도상승구, 온도와 함께 대조구보다 CO2 농도를 약 2배 증가시킨 CO2+온도상승구에서 참나무 원목, 뽕나무버섯균, 종마를 함께 파종하고, 재배하여 생식기관과 지하근의 생물량을 비교 관찰하였다. 그 결과, 꽃대 수는 온도상승구> 대조구> CO2+온도상승구 순으로 적었다. 꽃대 길이는 온도상승구> 대조구> CO2+온도상승구 순으로 짧았다. 화서 길이는 대조구> 온도상승구> CO2+온도상승구 순으로 짧았다. 생식기관의 무게는 온도상승구> 대조구> CO2+온도상 승구 순으로 가벼웠다. 지상부의 생물량은 온도상승구> 대조구> CO2+온도상승구 순으로 낮았다. 생산된 근경의 수는 온도상승구> 대조구> CO2+온도상승구 순으로 적었다. 근경의 생물량은 온도상승구> 대조구> CO2+온도상승구 순으 로 낮았다. 이러한 결과는 온도만 올라간 환경조건에서는 천마의 생육은 활발하여 생산량이 증가하지만, 지구온난화조 건인 온도와 CO2 농도가 동시에 상승하는 조건에서는 천마의 생육이 불량하게 됨을 의미하는 것이다. 따라서, 천마의 성마와 종마 생산량을 높이기 위해서는 재배지의 적정지온 20~25℃를 유지하고, 높은 CO2 농도에 노출되지 않도록 하여야 할 것이다.

This study was performed to investigate how changing the period of light and dark influences the vegetative growth and the photosynthesis of Doritaenopsis Queen Beer ‘Mantefon’. Clones of Dtps. Queen Beer ‘Mantefon’ at 4-month-old stage were grown in a closed-plant factory system with four different light/dark cycles; 06/06 h, 08/08 h, 10/10 h, and 12/12 h. Temperature and relative humidity were set at 28oC and 80%, respectively, with a photosynthetic photon flux density of 160 ± 10 μmol·m-2·s-1. Repetitive measurements showed that the leaf length and the leaf width were the longest under 12/12 h closely followed by 10/10 h. The fresh weight and the dry weight of leaves and roots were the heaviest at 10/10 h treated samples. Different CO2 uptake patterns were observed from different light/dark cycles. Under 10/10 h and 12/12 h treatments, the CO2 uptake started at early dark period. When the light/dark cycles were shortened to 06/06 h and 08/08 h, the CO2 uptake started at the middle of dark period. Total CO2 uptake amounts were the highest under 12/12 h treatment followed by 10/10 h, 06/06 h, and 08/08 h treatments. Quantitative measurements showed that the vegetative growths under 10/10 h treatment were comparable with that of 12/12 h treatment. These studies indicated that manipulating light/dark can modify the photosynthesis patterns and vegetative growth of Dtps. Queen Beer ‘Mantefon’, resulting in the reduction of the production period.

본 논문에서는 주류공정의 고농도 CO2 제거를 위한 스크러버의 CO2 흡수 성능평가를 진행하였다. Lab-scale 실험을 통해서 설계인자인 액가스비(18 L/m3), 공탑속도(0.14 m/s)를 산정하였다. 설계인자를 기반으로 제작한 5 m3/min 급 CO2 흡수 반응기로 실험한 결과, 풍량이 1, 2, 3, 4, 5 m3/min 증가시 CO2 제거율은 98.47%, 96.46%, 92.95%, 89.71%, 85.49%로 감소하는 경향을 보였다. 또한 스크러버를 사용하기 전 후의 에너지 개선율(5.4%) 평가 및 에너지 절감량(11.5 TOE/year), 온실 가스 감축량(6.5 TC/year)를 산정하였다.

The objective of this study was to determine the effect of moisture contents (40, 50, 60%) and CO2 gas injection (0 and 800 mL/min) on physicochemical properties of extruded soy protein isolate (SPI). The expansion ratio and specific length at 40 and 50% moisture contents with CO2 gas injection increased while piece density decreased. On the contrary, the expansion ratio and specific length of extruded SPI at 60% moisture content with CO₂ gas injection decreased while piece density increased. Extruded SPI with CO2 gas injection had small cell size and higher amount of cell than extruded SPI without CO2 gas injection. The water holding capacity and nitrogen solubility index increased with CO2 gas injection increased while the integrity index and the springiness and cohesiveness decreased. In conclusion, extruded SPI with CO2 gas injection showed better expansion properties and cell formation than extruded SPI without CO2 gas injection.

아민 흡수제를 이용한 CO2 포집용 충전탑 기술의 문제점으로 제기되고 있는 범람, 거품, 과다한 재생 에너지 등을 해결하기 위하여 최근 접촉막 기술이 주목받고 있다. 연구자들 대부분은 고분자 분리막을 이용하여 접촉막 기술을 개발 하고 있으며, 장기 운전 시 팽윤 현상에 의한 성능저하 문제가 제기되고 있다. 세라믹은 고분자 소재에 비해 화학적, 열적안정성이 뛰어나기 때문에 아민 흡수 제에 대한 팽윤 현상을 방지할 수 있다. 본 연구에서는 세라믹 중공사 접촉막의 기공구조 제어 기술을 개발하고, CO2 포집 특성을 분석하였다.

Pebax 의 hard amide block 은 우수한 기계적 특성과 선택도를 제공하고 soft ether block 은 높은 투과도를 제공한다. 특히 ether block 은 CO2 의 투과도를 촉진시킨다. 또한 Pebax 기준으로 PEGDA 를 첨가하였을 때 첨가되는 PEGDA 분자량이 증가함에 따라 CO2/N2 선택도가 증가하는 것으로 알려졌다. 본 연구에서는 Pebax-2533 / PEGDA 혼합 막과 PES 지지체를 사용한 Pebax-2533 / PEGDA / PES 복합 막을 제조하여 비교한다. 제조된 막의 특성은 FT-IR, TGA, DSC, SEM 분석으로 확인하였으며 막의 CO2, N2 기체에 대한 투과도와 선택도 또한 확인하였다.

Carbon membranes can be applied to several process steps in natural gas, biogas or flue gas treatment. The significant more expensive inorganic membranes must have a higher separation performance compared to the polymeric membranes. Because of its resistance to solvents, pressure and temperature inorganic membranes have a chance in the marketplace. The predominant transport mechanism is molecular sieving (MSCM). Graphitic carbon do have lattice plane distances in the range of small gas molecules. Different steps in the production process allowed controlling the size of pores. High separation factors in gas mixtures were achieved. Reproducibility in the fabrication process is an unsolved problems. Carbon membranes showed a robust performance also in presence of impurities like H2O and H2S.

Carbon dioxide recovery by vacuum stripping at low temperatures (below 100°C) could be a promising technology to substitute the desorption process in conventional aqueous amine absorption process. We prepared composite membranes by coating hydrophobic silicalite-filled PDMS layers on porous PE supports and used as new membrane strippers for CO2 recovery to prevent typical pore wetting problem of hydrophobic PTFE porous membranes. CO2 fluxes were measured under various operation conditions, such as different vacuum pressures, stripping temperatures, CO2 loadings, types of amine solutions and operation time. The composite membranes showed excellent long-term stability in vacuum stripping process when compared with porous PTFE membranes.