산업화로 인한 온실가스의 발생량이 증가 하면서 지속적인 온실가스 감축노력이 이루어 지고 있다. 그 중 CO2는 대표적인 온실가스로 세계 기후변화 협약 등에 의한 규제가 요구 되고 있으며 CO2를 분리 회수 및 저장(Carbon Capture and Storage : CCS)기술의 중요성이 커지고 있다. 연소 후 포집기술에는 흡착법, 흡수법, 분리막법 등이 있으며 그 중 분리막법은 CO2 포집 단가 및 플랜트 비용면에서 잠재성이 크다. 본 연구에서는 PES 중공사막을 이용하여 CO2 순도회수율 90%을 목표로 이산화탄소 분리기술을 연구 하였으며 전산모사를 통한 분리막 공정을 설계하였다.

폴리이미드는 열적·화학적 안정성을 가지고 있으며 다양한 기체인자에 대하여 투과도 및 선택도를 가지고 있다. 그러나 폴리이미드와 같은 고분자 분리막은 실제 공정에 적용되기에는 낮은 투과도를 가져 투과도에 영향을 미치는 주요 요소인 자유체적을 향상시키려는 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 비대칭구조를 가지는 DOCDA 또는 플루오르기를 가진 6FDA와 강직한 1,5-naphthalenediamine(DAN)를 이용하여 폴리이미드 랜덤 공중합체를 합성하고 DAN이 CO2/CH4 기체투과도 및 분리에 어떠한 영향을 미치는지 확인하고자 하였다.

본 연구는 선행연구된 DOCDA-ODA 와 DOCDA-MDA에 벌키한 메틸치환기를 가지는 다이아민을 추가하여 기체투과도를 향상시키고자 하였다. 5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride(DOCDA)는 부분적으로 지환족을 가지고 있는데, 이러한 비대칭구조는 용해성을 향상시킨다. 이와 같은 DOCDA를 m-TDA, p-DMPD, m-TrMPD(50mol%) : ODA 또는 MDA(50mol%)로 하여 one-step법으로 폴리이미드 공중합체를 합성하였다. 합성된 폴리이미드 공중합체는 FT-IR 구조분석을 통해 합성여부를 확인하였고, 여러 가지 물성 분석 및 CO2, O2, N2, CH4에 대한 기체투과도를 측정하였다.

석유화학제품의 기초 원료인 프로필렌은 Naphtha Cracker에서 나오는 프로필렌/프로판 혼합물을 저온증류하여 생산되며 이들을 분리하기 위해서는 많은 에너지가 소비된다. 따라서 플랜트규모가 작고 에너지 소비가 작은 막분리법이 대체법으로 연구가 진행되고 있다. 분리막 소재 중 폴리이미드는 높은 기계적 강도, 내열성, 내화학성을 가지고 있으며 특히 cardo 구조의 폴리이미드는 분별자유부피가 크기 때문에 투과도가 좋은 특징을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 cardo 구조의 BAPF를 이용하여 폴리이미드 및 폴리이미드 공중합체를 합성하였고 FT-IR을 통해 합성이 이루어졌음을 확인하였다. 또한, time-lag 장치를 통해 프로필렌과 프로판의 기체투과특성을 알아보았다.

CO2/CH4을 분리하기 위한 기체분리막 소재 중 폴리이미드는 높은 기계적 강도, 내열성, 내화학성을 가지고 있으며 여러 기체에 대하여 우수한 투과선택성을 가지고 있다. 그러나 유기용제에 대한 낮은 용해성으로 인해 막을 제조할 때 많은 제약을 받고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 단점을 극복하기 위해 cardo-type의 diamine을 이용하여 가용성 폴리이미드를 합성하였다. 또한, 합성된 폴리이미드의 성능을 향상 시키기 위해 다양한 dianhydride와 diamine 단량체를 첨가하여 폴리이미드 공중합체를 합성하였다. FT-IR을 통해 합성이 성공적으로 이루어졌음을 확인하였고, time-lag를 이용하여 CO2와 CH4의 기체투과특성을 알아보았다.

전세계적으로 화석연료의 과다한 사용으로 인한 지구온난화 및 고유가 시대에 직면하고 있다. 이에 따라 세계 각국은 신재생에너지 개발 및 적용을 통해 지구온난화문제와 에너지 자립화를 위한 노력을 기울이고 있다. 바이오 메탄은 실현 가능성이 가장 높은 분야의 하나로, 대부분 음식물 쓰레기 처리장, 매립지, 축산폐수 및 하폐수 처리시설에서 혐기성소화공정을 통해 얻어진다. 발생된 메탄가스를 정제하여 고순도로 이용하는 기술은 설치비가 저렴하고 운전이 편리하여 유럽을 비롯한 전세계에서 상용화되어 왔으며 IEA 자료에 의하면 고순도화 플랜트의 설치사례가 2011년 이후 급격히 증가되었다. 본 발표에서는 전세계 정제플랜트의 시장규모, 국내외 기술현황, 화학연구원에서 개발중인 분리막 정제기술의 연구를 소개하고자 한다.

용매추출법에서 희토류 금속을 효과적으로 분리하기 위해 추출제만 사용하는 것이 아니라 crown ether와 같은 첨가제를 이용하는 연구를 하였다. Host-guest 화합물인 macrocyclic ligand는 금 속과 착화물을 형성하는데, 이 때 crown ether의 cavity 크기와 비슷한 크기의 금속 이온들과 안정한 착 화물을 형성한다. 이전 연구에서 europium과 yttrium을 분리하기 위해 여러 사슬 길이의 지방산 추출제 를 이용한 추출실험을 행하였었다. 이를 토대로 분리효율이 좋지 않았던 hexanoic acid에 크기가 다른 crown ether (18-crown-6 ether, 15-crown-5 ether, 12-crown-4 ether)를 첨가하여 분리효과가 증가 하는 것을 연구하였다. hexanoic acid의 농도별로 분리효율을 본 후 가장 분리 효율이 좋은 농도에서 crown ether를 종류와 농도를 다르게 하여 첨가하였다. 그 결과 0.05 M hexanoic acid에서 분리능이 1.72으로 가장 높게 나타났고, crown ether를 첨가하였을 시 분리능이 0.002 M 15-crown-5 ether에서 가장 높게 나왔으며 기존의 분리능보다 2배 이상 더 높았다. 또한 crown ether를 첨가하였을 때 두 금 속이 MLR3·3RH의 형태로 추출되는 것도 확인 할 수 있었다.

This study was conducted to determine the impact of smoke-free regulations on the environment in personal computer(PC) rooms by measuring indoor levels of particulate matter smaller than 2.5 μm(PM2.5) before and after the implementation of the regulations. PM2.5 concentrations of 34 PC rooms in Seoul were measured before and after the regulations took effect. A real-time monitor was used to measure PM2.5 concentrations. A field technician recorded the characteristics of PC rooms including indoor volume, number of floors, and the presence of a smoking room and counted the number of burning cigarettes, cigarette butts, vents, and patrons. While outdoor PM2.5 concentrations and the number of patrons were not changed, indoor PM2.5 concentrations, the number of burning cigarettes and cigarette butts in PC rooms were significantly decreased after the regulations were implemented (p < 0.001). Geometric mean(GM) of indoor PM2.5 concentrations in the PC rooms was 139.6 μg/m3 before the regulations took effect and 55.7 μg/m3 after the regulations implemented. After the regulations, smokers were observed in 11 of the 34 PC rooms in which PM2.5 concentrations were not significantly decreased(p = 0.18). When smokers were not observed after the regulations, the GM of indoor PM2.5 concentrations was 37.2 μg/m3. Although PM2.5 concentrations in some PC rooms were decreased after the regulation, higher PM2.5 concentrations were observed in PC rooms with smokers. As such, compliance with the smoke-free regulations should be strictly ensured to achieve a better indoor air quality.

폴리스티렌계 음이온교환막은 제조가 쉽고 공정이 간단한 장점을 갖고 있으나 막의 취성이 높아 내구성이 떨어지 는 단점을 가지고 있다. 이를 보완하여 유연하고 우수한 내구성을 갖는 막을 만들기 위해 acrylonitrile-butadiene rubber를 첨 가제로 사용하여 음이온교환막을 제조하였다. 다양한 조성의 vinylbenzylchloride와 styrene, divinylbenzene, acrylonitrile- butadiene rubber 그리고 benzoyl peroxide로 이루어진 단량체 용액을 지지체인 직물 형태의 지지체인 poly(propylene)위 에 캐스팅 후 열중합 가교시킨 다음 trimethylamine과 acetone을 이용하여 음이온 교환기(-N+(CH3)3)를 함유하는 복합막을 제 조하였다. 음이온 교환막 제조시 첨가제의 함량에 따른 막의 성능을 평가하여 최적화 비율을 찾고, 단량체의 함량을 변화하여 함수율, 이온교환용량(IEC) 및 전기저항 값을 측정하였다. 그 결과 최적화 비율로 제조된 막들은 아스톰사의 상용화 음이온 교환막(AMX)보다 높은 IEC와 낮은 전기저항 값을 나타내는 동시에 유연성과 내구성이 우수한 막이 만들어진 것을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 석유화학공정 중에서 많은 에너지를 소비하는 NCC(Naphtha Cracking Center) C3 splitter를 대신하여 에너지 소비가 적고 친환경 공정인 막분리법을 이용하여 프로필렌/프로판의 분리특성을 예측하고자 한다. 막소재로는 프로필렌/프로판 분리에 대하여 우수한 성능을 나타내는 것으로 잘 알려진 촉진수송막을 사용하였다. 실험에 사용된 촉진수송막은 한양대학교에서 제조한 은나노입자가 함유된 VP/AgBF4/TCNQ 용액을 에어레인에서 다공성 폴리이서이미드 중공사에 얇게 코팅하여 소형 중공사 막모듈로 제작하였다. 제작된 촉진수송막 모듈의 투과성능을 평가하기 위하여 프로필렌과 프로판에 대한 단일기체 테스트를 진행하였다. 분리막의 투과현상을 예측하기 위하여 전산모사 프로그램을 개발하였다. 개발된 전산모사 프로그램에 단일기체 테스트를 통해 얻어진 투과도와 선택도를 이용하여 95/5 vol% C3H6 / vol% C3H8 혼합가스를 공급하였을 경우, 공급측 및 투과측 압력 변화에 따른 투과측 프로필렌의 농도가 99.5 vol%를 유지하는 단일 분리막 공정을 설계하였다.

바이오가스로부터 폴리설폰 분리막을 이용한 메탄 농축 특성을 수치해석 방법으로 분석하였다. 향류 흐름 분리막공정의 지배 방정식을 유도하고 무차원화 한 후 Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어을 이용하여 공정모사하였다. 공급 기체의 메탄 몰분율이 0.5인 경우 주어진 전형적 운전조건 상태에서 분리막 길이에 따른 잔류 측의 메탄 몰분율은 시점에서 종점으로 이동하면서 0.5에서 0.8로 증가하였으며 공급유량 대비 잔류유량 비율은 1.0에서 0.57으로 감소하였다. 공급 메탄 몰분율을 0.9로 변화시킨 경우 잔류 측의 최종 메탄 몰분율은 0.93으로, 공급대비 잔류유량은 0.91로 증가하였다. 공급 측 압력이 증가하여 투과 측 압력 대 공급 측 압력 비 값이 0.33에서 0.17로 변경될 경우 단 수율이 0.1과 같이 낮은 영역에서는 잔류 측 메탄 농도 변화가 거의 없는 반면, 단 수율이 0.3과 같이 높은 영역에서는 증가함을 확인할 수 있었다. 분리막 면적이1.14 m2에서 2.57 m2로 증가되면 단 수율의 변화에도 불구하고 잔류 측 메탄 농도가 비교적 높게 유지됨을 알 수 있었다.

자동차 연료용 바이오가스의 고순도 메탄 분리정제를 위해 2단 재순환 분리막 공정을 연구하였다. 2단 재순환 분리막공정을 개발하기 위해 폴리설폰(Polysulfone) 중공사 모듈을 채택하여 이산화탄소, 메탄의 순수투과도를 측정하였다. 또한 모델 혼합가스를 대상으로 모듈의 메탄농도와 압력에 대해 투과실험을 수행하여 메탄의 농도와 회수율에 대한 연구를 수행하였다. 그 결과를 토대로 2단 재순환 분리막 파일럿 플랜트를 제작하였으며 현장에서 발생되는 바이오가스를 대상으로 공정변수에 대한 메탄 회수율과 농도에 관한 투과실험을 수행하였다. 제습기와 탈황설비 등의 전처리설비를 거쳐 가스 내의 수분을 500 ppm 이하, 바이오가스내의 황화수소 농도를 20 ppm 이하로 제거하였으며 그 정제된 혼합가스를 대상으로 파일럿 분리막 공정의 막면적비에 따른 운전결과를 알아보기 위하여 1, 2단의 막면적비가 각각 1:1, 1:3, 2:2가 되도록 구성하여 실험을 진행한 결과, 1단의 막면적은 1 m2로 동일하고 2단의 면적비가 1 m2에서 3 m2로 증가하였을 경우 최종 공급유량은 6.6 L/min에서 80.7 L/min로 그리고 메탄 회수율은 메탄순도 95%에서 47.1%에서 92.5%로 증가하였다. 또한, 막 면적비가 1:1로 동일한 경우 전체 면적이 2배로 증가함에 따라서 유량은6.6 L/min에서 100.8 L/min로 회수율은 47.1에서 88.3%를 나타내었다. 1:3 면적비에서 공급유량이 증가하는 경우, 최종 메탄 순도는 감소하고 메탄 회수율은 증가하는 것을 알 수 있었다. 운전압력이 증가할수록 공급유량은 증가하고 회수율은 다소 감소하는 것으로 나타났다. 실험을 통해 유효막면적, 공급압력과 공급유량의 변화가 공정 성능향상에 중요한 영향을 미친다는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 용해성 폴리이미드 합성을 위해 지환족(alicyclic) dianhydride 단량체인 5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride (DOCDA)와 diamine으로는 4,4’-diaminodiphenylether (ODA), 1,4-phe-nylenediamine (p-PDA)를 사용하여 두 가지 폴리이미드를 제조한 후 그 특성을 고찰하고 기체투과특성을 알아보았다. 제조된 폴리이미드는 FT-IR을 통해 합성이 성공적으로 이루어졌음을 확인하였고 DSC를 통하여 열적 안정성을 알아보았다. 제조된 폴리이미드막의 CH₄와 CO₂에 대한 기체투과계수(P)와 이상 선택도는 time-lag 장비로 측정하였다. 그 결과, DOCDA-ODA,DOCDA-p-PDA의 경우 CO₂의 투과도는 각각 6.10, 0.74 barrer로 나타났고 CO₂/CH₄의 선택도는 67.03, 46.25의 결과를 나타내었다. 두 가지 폴리이미드 중 DOCDA-ODA의 경우 폴리이미드 재료의 특성인 우수한 투과도 및 선택도로 새로운 기체분리막으로서의 이용가능성을 나타내었다.

지환족 다이안하이드라이드인 5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride (DOCDA)와 4,4'-diaminodiphenyl ether (ODA)에서 합성된 폴리이미드는 유기용매에 잘 용해되는 폴리이미드로 알려져 있다.이러한 DOCDA-ODA 폴리이미드의 기체 투과특성을 평가하고 투과선택도를 개선시키기 위해서 DOCDA-ODA 반응물에 세가지 dianhydride 단량체((4,4'-(hexafluoroisoproplidene)diphthalic anhydride (6FDA), 4,4'-biphthalic anhydride (BPDA), 3,3’,4,4’-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA))를 각각 20 mol% 첨가하여 순수중합체 및 공중합체를 합성하였다. 폴리이미드 합성이 성공적으로 이루어졌음을 FT-IR을 통해 확인하였고, 그들의 열적특성은 DSC를 통해 알아보았다. 제조된폴리이미드들의 CO2/CH4에 대한 기체투과도와 선택도는 time-lag법을 이용하여 측정하였다. 그 결과 순수고분자인 DOCDA-ODA의 경우 CO2 투과도는 1.71 barrer, CO2/CH4 선택도는 74.35의 우수한 투과특성을 보였다. 세 가지 공중합체의 경우 DOCDA-ODA에 비해 CO2 투과도는 높게 나타난 반면에 CO2/CH4 선택도는 감소하였다. 특히, 6FDA를 첨가한 경우 CO2/ CH4 선택도는 DOCDA-ODA보다 다소 낮은 결과를 나타내었지만 CO2 투과도가 크게 증가하였음을 확인할 수 있었다.

전도성 고분자는 고분자가 갖는 높은 투과도와 화학적 구조에 의한 전도성 특성, 좋은 가공성, 낮은 가격과 같은 이점 때문에 전자산업, 특히 디스플레이 재료 개발 분야에서 그 응용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전도성 고분자는 산화환원에 의해 다른 상태의 구조를 갖게 되는데, 이때 색변화, 전도도가 변하게 된다. 따라서 이러한 특징을 이용하여 전도성 고분자의 직접적인 색변화를 이용한 전기변색 디스플레이와 전도성 고분자가 갖는 전기전도도를 이용한 디스플레이 재료들의 연구가 이루어지고 있다. 전도성 고분자는 그 종류마다 다른 전도도를 갖게 되는데, 이는 그 고분자를 이루는 물질에 의해 결정되기 때문이며, 또한 doping level, dopant, 중합방법에 따라 전도도의 조절이 가능한 특징이 있다. 최근 전도성 고분자 응용 분야의 대표적인 선도 연구로는 전기변색 디스플레이, 대전방지, 높은 전도도를 이용한 투명전극 응용 등이 있다.

It is same such as the provision of shear buckling strength of steel composite box girder web panel and plate girder web panel in Korea Highway Bridge Design Standards(2012). But the web panel of steel composite box girder is different from the web of plate girder in that the upper slab and lower flange are connected to the web. So a different shear behavior of the girders is expected. In this study, To calculate a reasonable elastic shear buckling strength of steel composite box girder web panel, ABAQUS program was used. The results from F.E.A and previous studies are compared. It is shown that the web shear buckling strength of steel composite box girder of Korea Highway Bridge Design Standards(2012) is the most conservative.

This study shows an application method of Micro Grid integrating Solar Energy Seasonal Storage (SESS) based on the analysis of time-variant load characteristics of electric railway. Micro Grid includes various renewable energy generation plants as like wind farm, photovoltaic, small hydro, fuel cell, etc. and some energy storage systems to meet the balance between generation production and demand. The essential concept of this paper is the connection and integration between electric railway and Micro Grid including SESS which is able to control power system frequency. This new concept for power system stabilization would be tested in an independent Micro Grid site and some detail application methods would be evaluated for the commercialization.

This study intented to standardize the method for total polysaccharide, which is a functional marker for aloe vera gel in Korea. We used four lyophilized raw materials and commercial aloe gel products, certified as Health Functional Food by Korea Food and Drug Administration, including powder, solution, jelly, tablet and capsule, to optimize the analytical condition of dialysis and phenol-sulfuric acid reaction in polysaccharide analysis. The optimal conditions for polysaccharide analysis included 1 L water for dialysis and change 3 times for 24hr against 25 mL prepared sample solution. Validation test showed lower than 5% of coefficient of variation(CV) in intra-, interday validation in lyophilized raw materials and 4 types of commercial products. In inter-person and inter-laboratory validation with 4 persons from 4 different laboratories, CV(%) were 5.50 and 6.64 respectively. The linearity of polysaccharide analysis was assessed using 5 serial concentration of lyophilized raw materials(0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5%(w/v)). The results showed R2 ≥ 0.995 of high linearity. In the commercial aloe vera gel products, the results of reproductivity showed lower than 7.08% and revealed that the standardized method from this study ensured high precision for polysaccharide analysis.