The carbon capture and storage (CCS) technology from industrial flue-gas has been an important environmental issue in these days. However, membrane process has a number of breakthrough-point to commercialization in scale-up. In this work, process optimization for high purity and high CO2 recovery with lower the capture cost has been investigated. Lab-made membrane pilot process using real flue gas has been also set up to derive industrial factor.

분리막 공정은 압력장치에 사용되는 전기 사용량이 많아 이를 줄이기 위한 다양한 공정 옵션이 연구되고 있다. 본 연구에서는 분리막 공정에서 막 모듈에 sweeping 기체를 permeate에 불어넣어 모듈의 구동력을 증가시키는 방법으로, 특별한 공정 장치 추가 없이도, 효율적인 CO2 분리가 되는 공정을 연구하였다. 분리막 공정은 주요 장치비용(분리막, 압축기 등)과 운영비용(전기, 스팀)을 평가 하였다. MATLABⓇ에서 분리막 모델을 개발하었으며, 분리막 공정에 가능한 모 든 구조들을 초구조로 경제성 평가 모델을 기준으로 평가되었다. 본 연구는 2014년도 정부(미래창조과학부)의 재원으로 (재)한국이산화탄소포집 및 처리연구개발센터의 지원을 받아 수행된 연구임(2014M1A8A1049305).

접촉막은 기존 흡수 공정과 분리막의 장점을 결합한 하이브리드 공정으로써, 고효율-저에너지 공정으로 주목받고 있다. 접촉막에 사용되는 분리막은 물질전달 저항을 최소화하기 위하여 높은 소수성과 기공도가 확보되어야하며, 화학 흡수제에 대한 내성이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 화학적, 열적 안정성이 뛰어난 세라믹 소재의 중공사막 제조하고, 소수성으로 개질하여 모듈화하였다. 또한, 세라믹 중공사막 모듈을 이용하여 CO2 흡수 성능을 평가하고 분석하였다.

본 연구는 멸종위기식물인 섬시호를 대상으로 기후변화의 원인인 CO2+온도상승과 식물의 생육 및 분포에 중요한 광, 수분, 영양소를 조합 처리하여 지구온난화에 대해 어떻게 반응하는지 알아보고, 기후변화환경 하에서의 보전방안을 마련하고자 하였다. 실험은 야외의 CO2 농도와 온도를 반영한 대조구와 유리온실에서 대조구보다 CO2 농도가 약 2배, 온도가 약 2°C 높게 유지한 CO2+온도상승구로 구분하여 2010년부터 2011년까지 생육시켜 관찰하고 비교하였다. 섬시호의 생육반응은 광, 수분, 영양소보다 CO2+온도상승의 영향을 더 많이 받았고, CO2+온도상승구에서 영양소가 많은 조건일 때 잘 자랐다. 잎 수는 대조구에 비해 CO2+온도상승구에서 광이 낮은 구배와 영양소가 높은 구배에서 많았고, 잎 폭은 대조구에 비해 CO2+온도상승구에서 광과 영양소가 중간 구배에서 좁았다. 그러나 지상부 길이, 잎몸 길이 그리고 잎자루 길이는 대조구와 CO2+온도상승구 간에 차이가 없었다. 본 연구결과를 토대로 미래기후환경 하에서 섬시호의 보전을 위해서는 섬시호 자생지에 NH4 +, NO3, P2O5, K2O 등이 포함된 영양소를 공급하고, 섬시호 자생지가 파괴되지 않도록 하여야 한다. 또한 섬시호의 자생지와 유사한 환경조건을 가진 곳을 발굴하여 복원함으로써 서식지를 확대하여야 한다.

본 연구에서는 철근콘크리트 건물에 대한 유전자 알고리즘 기반의 최적구조설계기법을 제시하고자 한다. 목적함수는 구조 물의 비용과 이산화탄소 배출량을 동시에 각각 최소화하는 것이다. 비용 및 인산화탄소 배출량은 구조설계안에서 얻을 수 있는 단면치수, 부재길이, 재료강도, 철근량 등과 같은 설계정보를 통해 계산한다. 즉, 구조물의 물량을 기초로 하여 비용과 이산화탄소 배출량을 평가한다. 재료의 운반, 시공 및 건물 운영 단계에서 발생하는 비용 및 이산화탄소 배출량은 본 연구에 서 제외한다. 제약조건은 철근콘크리트 건물을 구성하는 기둥과 보 부재의 강도조건과 층간변위조건이 고려된다. 제약조건 을 평가하기 위해 OpenSees를 활용한 선형정적해석이 수행된다. 제약조건을 만족시키면서 목적함수에 대해 최소의 값을 제 시하는 설계안을 찾기 위해 유전자 알고리즘이 사용된다. 제시한 알고리즘의 적용성을 검증하기 위해 4층 철근콘크리트 모 멘트 골조 예제에 제시하는 기법을 적용하여 검증한다.

메탄을 순도 95% 이상으로 분리, 회수하기 위하여 메탄에 대한 분리특성이 우수한 폴리설폰 중공사 분리막 모듈 을 2단으로 연결하고 재순환 흐름을 이용하여 회수율을 90% 이상으로 유지할 수 있도록 공정을 설계하였다. 이렇게 설계된 2단 공정을 통한 메탄 분리 거동 특성을 이론적으로 예측하기 위하여 Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어를 이용하여 수 치 해석하였다. 개발한 프로그램을 사용하여 수치 해석을 수행한 결과 공정 변수에 따라 최종 메탄의 농도 변화에 미치는 영향을 고찰할 수 있었다. 공급 기체 압력과 분리막 길이와 공급측 메탄 농도 증가, 유량이 감소함에 따라 최종 생산물 내 메탄 농도 증가를 관찰할 수 있었으며, 메탄의 회수율은 감소함을 알 수 있었다.

Insecticidal effect of carbon dioxide(CO2) was carried out for the environment-friendly control of insect in vegetable plug seedling greenhouse. Korean melon, pepper, tomato and strawberry were tested. Insects were performed on Myzus persicae, Tetranychus urticae, Bemisia tabaci. Plants and insect were placed in closed container and the 4 concentration(0%, 25%, 50%, 100%) injected into container and investigated plant damage and the insecticidal effect over time. Damage of korean melon was appeared in the all concentration. Pepper was not injured until the 3 hours at 50% concentration and tomato also was not injured until the 6 hours at all concentration. Strawberry was not injured all concentration. The 100% mortality of Myzus persicae was appeared over 3 hours-100%, 12 hours-50% and 24 hours-25%, Tetranychus urticae was appeared over 3 hour-100%, 12 hours-50% and 24 hours-25% and Bemisia tabaci was appeared over 6 hours-100% and 12 hour-50%.

PURPOSES : The aim of this article is to compare and identify eco-friendly competitiveness between (regional) motorway and high-speed rail(HSR) from the perspective of CO2 emission in the Republic of Korea. METHODS : In order for an analysis of low-carbon competitiveness between the two modes, CO2e emission, CO2eppk (equivalent CO2 gram per passenger kilometer), is employed as a comparison index. As for HSR, the index is calculated based on the passenger transport data and the gross of CO2e produced by Kyungbu high-speed line in 2013. Additionally, the gross of CO2e is computed by the greenhouse gas emission factors of domestic electricity generation mix. Regarding the index of motorway, it is directly calculated using both the official CO2e emission factor and the passenger-car occupancy of motorway. RESULTS: The results revealed, in the case of inter-regional transport, that the CO2e emission of displacement-based cars is 54.9% less than that of HSR, as the domestic electric power systems heavily relies on the thermal power plants over 66%. Note that internal combustion engines commonly used for vehicles are more energy-efficient than steam-driven turbines usually utilized for thermal power generation. CONCLUSIONS: It can be seen, at the very least in our study, that HSR has no superiority over motorway in the case of CO2e emission under the situations of domestic electricity generation mix. In addition, advanced eco-friendly vehicles have strong advantages over HSR. Therefore, all-out efforts should be made to develop and harvest renewable energy sources in order to achieve low-carbon HSR, sparing fossil fuels.

본 연구에서는 합성가스 CO를 생산하기 위해 저급 석탄-CO2 촉매 가스화 실험을 수행하였 다. 제조된 CO가스 특성은 키데코 탄과 신화 탄에 KOH, K2CO3, Na2CO3 촉매들의 화학적 활성화 방 법을 이용하여 조사되었다. CO 제조공정은 석탄과 화학약품 활성화 비율, 가스 유량, CO2 전환 반응온 도와 같은 실험 변수 분석을 통해 최적화되었다. 제조된 합성 가스는 가스 크로마토그래피(GC)에 의해 분석 되었다. 실험조건 T = 950 °C, CO2 유량 100 cc/min에서, 20 wt% Na2CO3가 혼합된 키데코 탄 에 대해 98.6%, 20 wt% KOH가 혼합된 신화탄에 대한 98.9% CO2 전환율을 얻었다. 또한, 저급 석탄-촉매 가스화 반응은 동일한 공급 비와 반응 조건에서 97.8%, 98.8%의 CO 선택도를 얻었다.

Porous carbons have attracted much attention for their novel application in gas storage. In this study, porous graphite nano-fiber (PGNFs)-based graphite nano fibers (GNFs) were prepared by KOH activation to act as adsorbents. The GNFs were activated with KOH by changing the GNF/KOH weight ratio from 0 through 5 at 900°C. The effects of the GNF/ KOH weight ratios on the pore structures were also addressed with scanning electron microscope and N2 adsorption/desorption measurements. We found that the activated GNFs exhibited a gradual increase of CO2 adsorption capacity at CK-3 and then decreased to CK-5, as determined by CO2 adsorption isotherms. CK-3 had the narrowest micropore size distribution (0.6–0.78 nm) among the treated GNFs. Therefore, KOH activation was not only a significant method for developing a suitable pore-size distribution for gas adsorption, but also increased CO2 adsorption capacity as well. The study indicated that the sample prepared with a weight ratio of ‘3’ showed the best CO2 adsorption capacity (70.8 mg/g) as determined by CO2 adsorption isotherms at 298 K and 1 bar.

In this study, carbon dioxide (CO2) was used as an inhibitor of scale production on the surface of RO membrane. In order to compare the effects of CO2 injection on scale production, four RO modules: 1) without CO2 injection and anti-scalant (RO module #1), 2) with only CO2 injection (RO module #2), 3) with only anti-scalant (RO module #3), 4) with both CO2 injection and anti-scalant (RO module #4), were operated for 60 days under constant flux mode. The trans-membrane pressure (TMP) was observed to decrease significantly in RO modules with CO2 injection as compared with the other RO modules. When the feed water pH was controlled at 5.0 by injecting CO2, the maximum TMP in RO modules #2 and #4 was founded to decrease by 42 aㅋnd 40%, respectively. Moreover, the Ca2+ concentration in the concentrate was 20mg/L lower in RO modules without CO2 injection which is attributed to the scale formation on the surface of the RO membranes. The SEM-EDS analysis further showed a serious fouled RO membrane surface in RO modules #1 and #3.

우리나라의 시설원예 산업은 농업용 필름이 생산되고 보급되면서 우리나라의 시설원예는 급속도로 발 전하였다. 그 후에 골조는 아연도금 파이프, 피복재는 연질필름을 이용하여 보온재배 위주의 시설이 전 국적으로 설치되었다. 바이오가스에 포함된 황화수소 및 메탄은 온실 자재나 작물에 악영향을 유발하는 요소로 작용될 수 있다. 그리하여 본 연구에서는 유기성폐기물인 바이오가스에서 막 분리법을 이용하여 CO2 가스를 정제, 포집하였다. 그리고 정제된 CO2를 온실에 공급하여 바이오가스에 포함된 성분들이 온실의 자재에 미치는 영향을 분석하였다. 실험은 세가지 실험구를 설정하여 시행하였으며, 실험 1은 일반적으로 온실 시용에 판매되고 있는 온실용 액화 CO2를 시비한 경우(온실-1), 실험 2는 바이오가스 에서 분리한 CO2를 시비한 경우(온실-2), 실험 3은 CO2를 공급하지 않은 일반적인 경우인 대조구로 실 험을 행하였다. 실험 결과, 시중에는 판매되고 있는 CO2를 시비한 온실과 대조 실험구와 비교하였을 때, 피복자재의 투과도, 인장강도는 세 실험구에서 모두 유사하게 측정되었다. SEM, EDS 분석 결과, 세 실험구에서 산화철의 결정이 나타났으며, 파이프 자재 표면의 O와 S의 함유량은 두 번째 온실에서 높게 나타났다.

Gas hydrates are crystalline solids in which gas molecules (guests) are trapped in water cavities (hosts) that are composed of hydrogen-bonded water molecules. During the formation of gas hydrates in seawater, the equilibria and kinetics are then affected by salinity. In this study, the effects of salinity on the equilibria of CO2 and R134-a gas hydrates has been investigated by tracing the changes of operating temperature and pressure. Increasing the salinity by 1.75% led to a drop in the equilibrium temperature of about 2 oC for CO2 gas hydrate and 0.38 oC for R-134a gas hydrate at constant equilibrium pressure; in other words, there were rises in the equilibrium pressure of about 1 bar and 0.25 bar at constant equilibrium temperature, respectively. The kinetics of gas hydrate formation have also been investigated by time-resolved in-situ Raman spectroscopy; the results demonstrate that the increase of salinity delayed the formation of both CO2 and R134-a gas hydrates. Therefore, various ions in seawater can play roles of inhibitors for gas hydrate formation in terms of both equilibrium and kinetics.

Carbon source, an essential nutrient for plant growth, mainly includes exogenous sugar and CO2 of the environment in vitro. Therefore, the exogenous sugar and CO2 of the environment make the important roles in tissue culture. The aim of this study is to investigate the effects of different sugar concentrations (0, 10, 15 and 30 g·L-1) on the growth of colored Zantedeschia in vitro under certain CO2 concentration and explore the optimal sugar concentration. The plantlets in vitro of colored Zantedeschia had the largest root number, root weight, and root vigor under 0 g·L-1 (sugar-free culture) treatment. And they had the largest plant height, leaf length and leaf chlorophyll content, but p oor r oot v igor under 3 0 g·L-1 sugar. This study indicated that the optimal condition for proliferation and seedling culture of colored Zantedeschia plantlets in vitro was MS medium with 30 g·L-1 sugar, and the suitable medium for rooting culture and transplanting of colored Zantedeschia was MS medium with sugar-free culture under CO2 enrichment condition.

바이오 메탄을 생산하기 위해 물리흡수제 특성평가 및 CO2/CH4 흡수 연구를 진행하였다. 상용 물리흡수제 중 프로필렌카보네이트(PC)는 PP 중공사막과 가장 높은 58.3° 접촉각을 보였고, 5 wt% PC를 물과 혼합할 경우 90° 이상의 접촉각 이 관찰되었다. PC/물 혼합 흡수제는 약 0.150 mmol/g의 흡수량으로 물 흡수제에 비해 높은 CO2 흡수능을 같는 것으로 보이며, 막접촉기에 가장 적합한 물 리흡수제로 선정되었다. PC/물 혼합 흡수제를 막접촉기을 통해 측정된 CO2 제 거율 약 98.0%, CH4 순도는 약 98.4%으로 바이오 메탄 정제를 위한 흡수제로 높은 가능성을 보여주었다. 그러나 물보다 우수한 PC의 CO2 흡수능에 맞추어 막접촉기 탈기 막 모듈 및 시스템 개선이 필요하다.

본 연구는 둘 이상의 기체 혼합물에서 높은 기체분리 성능을 목적으로 하는 복합막의 제조이다. 실험에 사용된 코팅제는 isocyanate와 PEG-silicone, 소량의 촉매를 사용하여 코팅하였으며, 고온의 가교과정을 통하여 복합막을 제조하였다. 지지체 위에 gutter layer를 형성시키기 위하여 실리콘 용액을 이용하였으며, 이는 SEM을 통하여 확인하였다. 최종적으로 제조된 복합막은 bubble flowmeter로 기체투과 성능을 평가하였다. 코팅층은 3 μm 이하로 고른 분포를 갖는 복합막이 제조되었음을 확인하였다. 코팅 방법과 코팅제의 조성을 다양하 게 하여 기체 투과 성능을 확인하였다.

연소 후 생성되는 연소가스 중 CO2는 온실가스 기체중 하나로, CO2를 처리하기 하기 위해 CCS 기술 개발이 세계적으로 주목 받고 있다. 하지만 단일막을 이용한 CO2 포집 공정에서는 약 14%의 CO2를 포함한 연소 배기가스로부터 고 순도, 고회수율을 달성하기란 매우 어렵다. 본 연구에서는 다단막 공정 디자인 및 다양한 운전 변수를 통하여 14%의 CO2를 가지고 있는 혼합모사가스로부터 순도 73% 회수율 74%의 포집 효율을 얻을 수 있었다.

A series of bisimidazolium-PEG mediated crosslinked polyimides with different PEG chain length have been prepared for gas separation membranes. The bisimidazolium-PEG was used both as crosslinkers and CO2-solubilizing groups. The crosslinked 6FDA-durene polyimide membranes prepared displayed excellent chemical, mechanical and thermal stabilities. Furthermore, high CO2/N2 and CO2/CH4 selectivity was obtained while keeping relatively high permeability. The preparation and the effect of the PEG chain length within the bisimidazolium-PEG groups on the structures and physicochemical properties of the polymers, as well as the gas separation properties of the corresponding membranes will be discussed.