이산화탄소 분리를 위해 이온성 액체/금속 산화물 복합막이 제조되었으며, 이온성 액체로서 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (BMIM+BF4 -)와 금속산화물로서 Al2O3가 사용되었다. 13 nm의 Al2O3가 이온성 액체 BMIM+BF4 - 에 도입되었을 때, 복합체 분리막의 성능은 CO2/N2 선택도 30.5과 CO2 투과도 45.7 GPU로 관찰되었다. neat BMIM+BF4 - 분 리막의 성능(CO2/N2 선택도 5와 CO2 투과도 17 GPU)에 비해서 성능이 증가한 이유는 Al2O3의 옥사이드 층과 이온성 액체 내 자유로운 이온농도의 상승으로 인해 CO2 용해도가 상승한 것으로 확인되었다. 특히 Al2O3 나노입자는 질소 기체에 대해 서 장애물로서 작용함으로써 질소기체의 투과도가 감소하여 결과적으로 이산화탄소 분리 성능은 급격히 증가하였다.

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 the specific length increased, but piece density decreased with the increase in CO2 gas injection from 0 to 800 mL/ min at both 40 and 50% moisture contents. On the contrary, the expansion ratio and the specific length decreased, but piece density increased with the increase in CO2 gas injection from 0 to 800 mL/min at 60% moisture content. Extruded SPI with CO2 gas injection at 800 mL/min 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, and the integrity index and the texture decreased with the increase in CO2 gas injection from 0 to 800 mL/min. In conclusion, extruded SPI with the CO2 gas injection at 800 mL/min showed better expansion properties and cell formation than extruded SPI without the CO2 gas injection.

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 the specific length increased, but piece density decreased with the increase in CO2 gas injection from 0 to 800 mL/ min at both 40 and 50% moisture contents. On the contrary, the expansion ratio and the specific length decreased, but piece density increased with the increase in CO2 gas injection from 0 to 800 mL/min at 60% moisture content. Extruded SPI with CO2 gas injection at 800 mL/min 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, and the integrity index and the texture decreased with the increase in CO2 gas injection from 0 to 800 mL/min. In conclusion, extruded SPI with the CO2 gas injection at 800 mL/min showed better expansion properties and cell formation than extruded SPI without the CO2 gas injection.

CO2 포집을 위한 아민흡수기술의 문제점으로 제기되고 있는 과다한 재생에너지의 감소를 위해 최근 접촉막 기술이 주목받고 있다. 하지만 대부분의 기존 연구들은 고분자 분리막을 이용하여 수행되었고, 장기 운전 안정성 문제가 제기되었다. 세라믹 분리막은 고분자 분리막에 비해 화학적·열적안정성이 뛰어나 접촉막 탈거 공정에서의 장기 안정성을 확보할 수 있다. 본 연구에서는 세라믹 중공사 접촉막 탈거 장치를 고안 및 제작하였고, 아민흡수제를 이용하여 탈거특성을 분석하였다.

음식물 및 축산 폐기물 처리장 등 혐기성 공정에서 발생하는 바이오가스의 주성분은 메탄과 이산화탄소이다. 바이오 가스 내 메탄을 95%이상의 고순도로 농축할 경우 도시가스와 이송수단의 연료로 사용이 가능하며 온실가스 감축에도 큰 효과가 있어 신재생 에너지로써 큰 주목을 받고 있다. 바이오가스의 정제기술로는 흡착법, 흡수법, 막분리법 등이 있으며 이 중 막분리법은 낮은 에너지 소모량, 이동성 및 쉬운 작동성 등의 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 50-70% CH4/30-40% CO2의 바이오가스를 95%이상의 메탄으로 농축하기 위해 폴리설폰 중공사막과 다단 공정을 이용하였다. 순수기체 투과도와 혼합기체 투과성능을 알아보았고 특히 폴리설폰 분리막을 이용하여 다단 분리막 공정을 설계하여 분리 농축 실험을 실시하여 온도와 압력 등 다양한 운전 변수에 대한 연구를 진행하였다.

철강산업 부생가스 중 파이넥스 공정에서 발생하는 FOG는 CO2 (46.6%) 및 CO (30.3%)로 구성되어 있으며, 이들은 주로 저효율 열원으로 사용되고 있다. 고순도의 CO2와 CO는 화학원료로 사용 할 수 있기 때문에 이들을 효율적으로 분리할 경우 온실가스 절감 및 고부가가치의 제품을 생산할 수 있다. 본 연구에서는 5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic (DOCDA)와 4,4'-Oxydianiline (ODA)를 이용하여 선택성이 우수한 DOCDA-ODA 폴리이미드를 합성하였고, 이산화탄소의 투과성을 향상시키기 위해 이산화탄소 친화성이 좋은 폴리에틸렌옥사이드를 DOCDA-ODA에 도입하여 폴리이미드 공중합체를 합성하였다.

The CO2 separation membranes based on a graft copolymer consisting of hydrophobic poly(ethylene-alt-maleic anhydride) (PEMA) backbone and hydrophilic poly(propylene glycol) PPG side chains were fabricated by a facile one-pot process. The reaction between O-(2-aminopropyl)-O’-(2-methoxyethyl) polypropylene glycol (AMPPG) and PEMA was conducted in butanol at room-temperature. Without any post-treatment, the as-synthesized PEMA-g-PPG solution could be directly coated onto a microporous polysulfone support to fabricate thin-film composite membranes. The PEMA-g-PPG membrane exhibited high selectivity (82.6 for CO2/N2 and 26.8 for CO2/CH4) and good CO2 permeability (99.1 Barrer), which is a close value to the upper boundary limit (2008). The PEMA-g-PPG membrane could be commercially feasible owing to simple, inexpensive and scalable process.

The mixed matrix membranes for CO2/N2 separation, which is composed of commercially available MgCO3 and amphiphilic comb polymer matrix based on poly(ethyleneglycol) behenyl ether methacrylate and poly(oxyethelene methacrylate) synthesized via a facile free radical polymerization, were fabricated. The use of a CP improved the dispersion of the MgCO3 in ethanol due to the specific interaction between CP and MgCO3. The MMMs were characterized using scanning electron microscopy(SEM), high-resolution transmission electron microscopy(HR-TEM), and wide-angle X-ray scattering (WAXS). The best performance of gas separation for CP/MgCO3 MMM was shown in the case of 45wt% MgCO3 with the highest CO2 /N2 selectivity(93.8) and good CO2 permeance (30.9GPU). This performance of this CP/MgCO3 MMM is higher than other MgCO3 commercially available MMMs.

Membrane-based CO2 capture is an energy-saving way to separate CO2 from N2 in post-combustion. Chabazite (Si-CHA) zeolites with a pore size of 0.37 nm × 0.42 nm are expected to separate CO2 from larger N2 (0.364 nm) by recognizing minute size differences. The pore mouth size on the Si-CHA zeolites outer surface was reduced via the chemical vapor deposition (CVD) to increase the molecular sieving effect by disfavoring the penetration of N2. The CVD process was conducted on CHA membranes to improve their CO2/N2 separation performance. Compared to the intact CHA membranes, the CO2/N2 max separation factor for CVD-treated CHA membranes increased by ~2.5 fold under dry conditions and by ~6.4 fold under wet conditions. It is noteworthy that the membrane kept its separation performance without degradation in the presence of H2O.

CO2 분리막 기술은 화학 유해 물질 사용·배출이 없는 친환경 기술로, 규모나 위치, 적용처별 사업 다각화가 가능한 기술이다. 전력연구원에서는 저비용 분리막 대량 생산 기술을 확보하고, 적층 방식의 분리막 모듈 상용화를 추진 중에 있다. Lab-scale의 분리 모듈의 성능 평가 결과를 기반으로 96% 순도, 90% 포집률을 동시달성하는 분리막 공정의 설계를 완료하였다. 현재 ’17년 8월 준공을 목표로 세계 최대 규모인 1MW급 CO2 분리막 테스트 베드를 당진 화력에 건설진행 중이다.

Membrane-based gas separation is one of the next generations’ gas separation technology for carbon capture and storage (CCS). Membrane process has the advantages of i) low energy consumption without a phase change during the separation, ii) small footprint and easy scale-up of membrane modules, and iii) clean process without any emission of harmful byproducts. However, the requirement of CO2 separation membrane for CCS has limited the application of gas separation membranes in the industrial field. Here, we demonstrate the strategies to approach to the current limitation by developing a high flux of polymeric hollow fiber membrane. The membrane performance in this work is 900 GPU (1 GPU = 10-6 cm3/cm2‧sec‧cmHg) of CO2 permeance. The CO2 capture pilot plant using multi-stage membrane processes at KDHC has been on-site tested.

본 연구에서는 높은 이산화탄소 분리성능을 가지는 폴리이미드 제조를 위해 3가지 모노머를 이용하여 합성하였다. 합성된 고분자를 비용매 상전이법으로 비대칭 분리막을 제조하기 위하여 고분자의 용해도 지수 추정 값과 비용매 상전이 계수 측정을 통해 용매를 선정하였고, 고분자 용액 점도 측정을 통해 분리막제조를 위한 도프용액 중의 고분자의 함량을 결정하여 질산리튬을 첨가제로 사용하여 최종적으로 분리막을 제조하였다. 제조된 비대칭 분리막은 전자주사현미경(SEM)을 통해 질산리튬과 휘발성 용매 함량에 변화에 따른 모폴로지의 변화를 확인하였으며, 이의 변화에 따른 기체 투과도 변화를 확인하였다. 휘발성 용매 함량이 작을수록 선택도는 유지되면서 이산화탄소 투과도가 증가하는 것을 확인하였다.

In this study, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT-PSS) was introduced into polymer gas separation membrane. The composite membrane consisted of poly(2-[3-(2H-benzotriazol –2-yl)-4-hydroxyphenyl] ethyl methacrylate)-poly(oxyethylene methacryalate) (PBEMPOEM) comb copolymer matrix and PEDOT-PSS filler. PEDOT-PSS has strong ionic bonding interaction between PEDOT and PSS, and sulfonic acid groups in PSS interact with water molecules with hydrogen-bond. Because of these specific properties, the incorporation of PEDOT-PSS could form CO2 pathway for gas transport through the membrane. PEDOT-PSS chains were homogeneously dispersed in the PBEM-POEM matrix as a network. The best performance of prepared PEDOT-PSS/PBEM-POEM composite membranes was CO2 permeability of 59.6 Barrer with a CO2/N2 selectivity of 77.4, being close to the 2008 Robeson upper boundlines.

Graphene-based derivatives such as graphene oxide(GO) have great potential as membrane material due to their controllable d-spacing, extremely large surface area and tunability of multifunctional groups. GO, highly oxidized graphene, has especially good affinity to CO2 arose from its oxide functional groups(e.g. carboxylic acid, hydroxyl groups) on 2-D nanosheet plane. Here, we synthesized GO/polymer composite materials and fabricated large-area thin film composite(TFC) membrane for CO2 separation using polymeric porous support. Further, we have produced flat-sheet membrane modules with the TFC membranes and tested the performance of the module under CO2/N2 mixed gas and flue gas conditions. The membrane module exhibited high CO2 separation performance as 74% of purity and 22% of recovery under flue gas condition including CO2, O2 and N2.

The graft copolymer consisting of poly(vinyl chloride)-graft-poly(oxyethylene methacrylate) (PVC-g-POEM) was synthesized via atom transfer radical polymerization (ATRP) with a copper/ligand complex that functions as a reaction catalyst. Mesoporous perovskite with a high porosity and interfacial properties were synthesized via a solvothermal reaction using PVC-g-POEM as a structure-directing agent. A PVC-g-POEM graft copolymer with a worm-like morphology was utilized as a soft matrix to prepare a mixed matrix membrane (MMM) with mesoporous perovskite through a solution-casting method. The MMM with MgTiO3 25wt% exhibited a CO2 permeability improvement of 140% up to 138.7 Barrer without a large loss of CO2/N2 selectivity. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT-PSS) is a widely used conductive polymer in various electronic devices. We also reported the first use of PEDOT-PSS to enhance CO2 capture performance of all-polymeric membranes.

CCS(CO2 capture and storage)는 발전소 등 고정배출원에서 CO2를 포집하고, 수송 및 저장하는 기술이다. 특히, 아민 흡수법은 CO2 포집 기술 중 가장 널리 알려진 공정이다. 하지만 큰 규모의 장치와 높은 재생에너지를 필요로 하는 문제점이 제기되고 있다. 따라서 기존 흡수 공정보다 고효율의 접촉막 연구가 주목받고 있다. 본 연구에서는 화학적, 열적 안정성이 뛰어난 세라믹 소재의 중공사막을 제조하였으며 SEM, 기체투과 특성 등을 분석하였다. 또한 이를 모듈화하여 아민흡수제를 이용한 CO2 흡수 실험을 수행하였다.

This study was aimed to examine the potential of pre- and post-harvest treatment of chitosan and high pCO2 on the shelf-life of oriental melon fruit. Post-harvest dipping treatment of chitosan and high pCO2 did not bring any significant effect on the freshness of fruit in general, even at 1% of chitosan. Unlike post-harvest treatment, pre-harvest spray of chitosan significantly increased fruit firmness and firmness increase was higher in double sprays than single one. The internal quality such as soluble solid content and acidity was not altered by chitosan spray. No additional effect of high pCO2 with pre-harvest treatment of chitosan was found. Double sprays of chitosan showed significant effect on keeping visual appearance through delaying the incidence of skin browning. There was a potential of pre-harvest chitosan treatment on the shelf-life increase of oriental melon fruit and double sprays were better than single spray. However, high pCO2 seemed not to be effective on the storability of oriental melon fruit.

최근 인간의 무분별한 개발로 인해 CO₂농도와 온도가 상승되고 있으며, 이러한 기후변화는 생물들에게 영향을 미칠 것이다. 높아진 CO₂농도와 온도에 적응하는 생물은 계속해서 생존하겠지만 그렇지 못한 생물은 서서히 멸종이 될 것이다. 황근(Hibiscus hamabo)은 낙엽반관목으로서 환경부 지정 멸종위기야생생물 2급으로 지정되어있다. 겨울철의 내한성은 매우 약하여 중부 이북 지방에서 노지월동이 불가능하다. 제주도 5개 장소와 전남 완도에 분포했으나 완도 자생 개체는 모두 사라졌고 복원된 개체만 남아있다. 또한, 최근에는 해안도로 건설로 인하여 자생지 파괴에 직면해 있다. 멸종위기식물은 다른 식물들에 비해 생태적 지위폭이 좁기 때문에 환경변화에 더 취약하다. 따라서, 본 연구에서는 CO₂농도와 온도의 상승으로 인하여 기후변화가 진행되었을 때 광, 수분 그리고 유기물 구배에 따른 황근의 생태적 지위폭의 변화를 알아보고자하였다. 온실에서 대조구(야외)와 처리구(CO₂ 농도+ 온도 상승구)로 나누어 각각 광(L10, L30, L70, L100), 수분(M100, M300, M500, M700) 그리고 유기물(N0, N5, N10, N20)구배를 두어 재배를 한 후 영양생장기관인 지상부 길이와 잎 수를 측정하였다. 황근의 지상부 길이는 대조구에서 광량이 낮은 조건(L1)에서 약간 높은 조건(L3)까지 증가하다가 높은 조건(L4)에서 감소하는 경향이 있었으나 통계적인 차이는 없었다. 처리구에서는 광량이 낮은 조건(L1)과 약간 낮은 조건(L2)에서 고사하였으며, 약간 높은 조건(L3)보다 높은 조건(L4)에서 지상부 길이가 짧아지는 경향이 있었으나 통계적인 차이는 없었다. 대조구에서 지상부 길이는 수분함량이 낮은 조건(M1)에서 약간 낮은 조건(M2)까지 증가하다가 약간 높은 조건(M3)에서 다른 구배들 보다 더 많이 감소하고 높은 조건에서 다시 증가하는 경향을 보였으나 통계적인 차이는 없었다. 그리고 처리구에서는 수분함량에 따른 증감의 폭은 대조구에 비해 다소 작았지만 유사한 경향을 보였다. 대조구에서 황근은 유기물함량이 낮은 조건(N1)과 높은 조건(N4)에서 고사하였고, 약간 낮은 조건(N2)보다 약간 높은 조건(N3)에서 지상부의 길이가 약간 증가하였으나 통계적인 차이는 없었다. 처리구에서 지상부 길이는 유기물의 함량이 높아질수록 길었다. 수분함량이 낮은 조건(M1)과 높은 조건(M4)내에서 대조구 황근의 지상부 길이는 처리구보다 길었다. 광량이 낮은 조건(L1)과 약간 낮은 조건(L2)에서 처리구의 황근은 대조구와 다르게 모두 고사하였다. 수분함량이 낮은 조건(M1)과 높은 조건(M4)내에서 대조구 황근의 지상부 길이는 처리구보다 길었다. 그리고, 유기물함량이 낮은 조건(N1)과 높은 조건(N4)내에서 대조구의 황근은 처리구와 다르게 모두 고사하였다. 황근의 잎 수는 대조구에서 광량이 낮은 조건(L1)에서 약간 낮은 조건(L2)까지 증가하다가 약간 높은 조건(L3)부터는 적어지는 경향을 보였으나 통계적 차이는 없었다. 처리구에서 황근은 광량이 낮은 조건(L1)과 약간 낮은 조건(L2)에서 고사하였으며, 약간 높은 조건(L3)은 높은 조건(L4)간에는 차이가 없었다. 대조구에서 잎 수는 수분함량이 낮은 조건(M1)에서 약간 낮은 조건(M2)까지는 증가하다가 약간 높은 조건(M3)에서 급격히 감소하였다가 높은 조건(M4)에서 증가하였다. 처리구에서 잎 수는 수분함량이 낮은 조건(M1)에서 약간 낮은 조건(M2)까지는 증가하다가 약간 높은 조건(M3)부터 감소하였으나 통계적인 차이는 없었다. 대조구에서 황근은 유기물의 함량이 낮은 조건(N1)과 높은 조건(N4)에서 고사하였고, 약간 낮은 조건(N2)에서 약간 높은 조건(N3)으로 갈수록 잎 수는 감소하는 경향은 있었으나 통계적인 차이는 없었다. 처리구에서 잎 수는 유기물 함량이 약간 높은 조건(N3)까지 증가하다가 높은 조건(N4)에는 감소하는 경향을 보였으나 통계적인 차이는 없었다. 황근의 생태적 지위폭은 대조구에서 광(0.913)>수분(0.786)>유기물(0.479), 처리구에서 수분(0.935)>유기물(0.870)>광(0.482) 순으로 나타났다. 처리구내에서 황근의 생태적 지위폭은 광 구배에서 30.1% 좁아졌으며, 수분 구배에서 8.6% 그리고 유기물 구배에서 30% 넓어졌다. 따라서 기후변화가 진행되면 황근의 분포는 광량에 의해서 제한될 것이다.

We study CO2/H2O ice abundance ratios in nearby galaxies using AKARI near-infrared slit spec- troscopy. Past studies of the ices intensively examined CO2/H2O ratios mainly in our Galaxy, and found that there were considerable variations in the CO2/H2O ratios from object to object. The cause of the variations is, however, still under debate. As a result of the analysis of our sample that includes 1031 regions in 158 galaxies, the CO2/H2O ratios are in a range of 0.05-0.30. In the dataset, we nd that the CO2/H2O ratios positively correlate with the Brα/PAH 3.3 μm ratios which re ect the massive star formation activity. Furthermore, we find that the CO2/H2O ratios positively correlate with the specific star formation rates of the galaxies where the ices are detected, that re ect the evolutionary stage of a galaxy. These results suggest that the CO2/H2O ratios are enhanced in active star-forming regions and young galaxies.

Greenhouse gas emission from agricultural land is recognized as an important factor influencing climatic change. In this study, the national CO2 emission was estimated for paddy soils, using soil GHG emission model (DNDC) with 1 km2 scale. To evaluate the applicability of the model in Korea, verification was carried out based on field measurement data using a closed chamber. The total national CO2 emission in 2015 was estimated at 5,314 kt CO2-eq, with the emission per unit area ranging from 2.2~10.0 t CO2-eq ha-1. Geographically, the emission of Jeju province was particularly high, and the emission from the southern region was generally high. The result of the model verification analysis with the field data collected in this study (n=16) indicates that the relation between the field measurement and the model prediction was statistically similar (RMSE=22.2, ME=0.28, and r2=0.53). More field measurements under various climate conditions, and subsequent model verification with extended data sets, are further required.