Graphene oxide (GO) has been extensively studied for membrane material for gas and liquid separation due to its outstanding features such as selective CO2 or water vapor transport properties. Although GO membranes can be easily fabricated in the form of thin-film composite membranes by using high-flux polymeric support membranes, it shows relatively low gas permeability due to high tortuosity. Here we report the way to improve gas permeation rate through porous graphene oxide by reducing the gas permeation pathway, with maintaining GO’s two-dimensional structure. We also used polymer, which has high CO2/N2 selectivity, and prepared GO/polymer composite membranes as a function of GO concentration. This study will provide a further insight on how such two-dimensional nanosheets can be harmonized with polymer and improved membrane properties.

Flat sheet membranes consisting of a selective layer and a porous support usually require gutter layer to reduce the bulk pores of the substrates. The gutter layer mitigates the geometric restrictions of support, which enables selective layer to have defect-free morphology with thin thickness (< 100 nm). For this reason, the gutter layer has been introduced to many industrial membranes, and the systematical studies of the effects of the gutter layer properties on membrane performance should be needed. Herein, we introduced several gutter layers with different thicknesses into graphene oxide intercalated polymer TFC membranes to determine the relationship between gutter layer properties and total membrane performances. This study provides more practical insight to determine the optimum gutter layer properties in designing TFC membranes.

CO2 capture technologies have been highlighted over the past decades because of global warming. Among the various technologies for CO2 capture, facilitated CO2 transport membranes show high CO2 selective performance by introducing carrier which interacts with CO2. In this presentation, we prepared and investigated facilitated CO2 transport membrane comprising potassium bis[(trifluoromethyl)sulfonylimide] (TF2N) dissolved in a polymer matrix of Pebax1657. Adding potassium salt to the membrane shows further improvement in gas permeabilities while maintaining or even improving the gas selectivity, compared to the corresponding neat polymer membrane. Therefore, we have demonstrated that KTF2N can act as dual carrier for CO2 and its facilitated transport membrane could be very effective in enhancing the CO2 separation performance.

하수슬러지와 같이 수분이 많이 함유된 폐기물 소각에 있어 순산소 연소기술은 공기 중의 질소를 배제하므로 장치의 크기를 줄일 수 있고 NOX의 배출을 줄 일 수 있는 고효율 연소 기술이다. 순산소 연소는 고효율 연소의 장점은 있으나 산소 제조 비용이 고가라는 문제점이 대두되어 왔다. 최근 저가 산소를 제조하기 위한 이온전도성 분리막 및 모듈이 개발되었고, 이를 소각로의 배열을 이용하여 운전한다면 산소제조 비용을 낮출 수 있는 장점이 있지만 장시간 대기 중의 CO2 노출 시 분리막 표면에 탄산염이 형성되어 성능이 저하됨을 확인되었다. 본 연구에서는 소각로에 순산소를 공급하고 고농도의 CO2를 sweep gas로 활 용하여 이온전도성 산소 분리막을 운영할 수 있도록 CO2 내성을 갖는 중공사막을 개발하였다.

Cu nanoparticles generated by redox reduction with Fe2+ ions and porous KIT-6 were utilized for high selectivity and permeance. When positively polarized Cu nanoparticles were generated and porous KIT-6 materials were incorporated into ionic liquid 1-butyl-3-methyl imidazolium tetrafluoroborate (BMIM BF4), these membranes showed the selectivity for CO2/N2 and CO2/CH4 was largely enhanced to 16.4 and 23.4, respectively while neat BMIMBF4 was 5.0 and 4.8, respectively. Furthermore, the CO2 permeance was also enhanced to 50.7 GPU. It was thought that these enhancements of separation performance was attributed to both the facilitated transport by polarized CuNPs and the increase of diffusivity by porous materials. Therefore, highly selective and permeable membrane for CO2 separation was successfully prepared.

바이오 가스로부터 바이오 메탄을 생산하기 위해 물리흡수제 특성평가 및 CO2/CH4흡수 연구를 진행하였고, polypropylene (PP) 중공사막 막접촉기에 적용해보았다. 물리흡수제 중 propylene carbonate (PC)는 PP 중공사막과 가장 높은 58.3° 접촉각을 보였고, 5 wt% PC를 물과 혼합할 경우 90° 이상의 접촉각이 관찰되었다. 또한 CO2 흡수실험에서 PC/물 혼합 흡수제는 물 흡수량(0.121 mmol/g) 보다 높은 0.148-0.157 mmol/g의 흡수량을 보이며, 막접촉기에 가장 적합한 물리흡수제로 선정되었다. PC/물 혼합 흡수제를 막접촉기에 적용 후 얻어진 CO2 제거율(98.0-97.8%)과 CH4 순도(98.5-98.3%)는 바이오 메 탄으로서 매우 높은 가능성을 보여주었다. 하지만 PC/물 혼합 흡수제의 경우에는 물 흡수제와 비교하여 성능 변화가 매우 미 비하였다. 이는 물보다 우수한 PC 흡수능과 함께 그에 따른 막접촉기 탈기 막 모듈 및 시스템 개선과 공급 유량 조절을 통해 CH4 손실 최소화 등 공정 최적화가 필요한 것으로 분석된다.

The objective of this study was to evaluate size-different chitosan nanoparticles as a CO2 indicator. CO2 gas is dissolved to form H2CO3 which makes the solution acidic. Chitosan is acid soluble and its appearance (turbidity) changes depending on pH in aqueous solution. Two size-different chitosan nanoparticles were fabricated by ionic gelation between chitosan (0.30 and 0.50%, w/v) and 0.07% sodium tripolyphosphate (TPP) solution. The sizes of chitosan nanoparticles were 630.77 and 1194.87 nm, respectively. To investigate the effect of chitosan nanoparticles as CO2 indicator, the initial pH of chitosan nanoparticle suspension was adjusted to 8.0. Thereafter, 100% CO2 gas was injected into the chitosan nanoparticle suspension, and the changes of pH and absorbance (600 nm of absorption wavelength) of the suspension over time were measured for 28 min. Absorbance at the appearance transition and its corresponding time was calculated using logistic function (R2> 0.99).As a result, pH of chitosan nanoparticle suspension decreased rapidly under CO2 gas injection for 10 min and finally reached around 6.0. In addition, there was significant difference in appearance transition time which was6.62 and 12.45 min for small- and large-sized chitosan nanoparticle suspensions, respectively. This study suggests that chitosan nanoparticle suspension might be useful as a food quality indicator for CO2 emitting foods such as fermented foods.

CO2는 기공 메커니즘에 어떤 영향을 주는가? 햇빛에 의해 유도된 기공 열림에서 독립적인 CO2의 효과를 분리해서 본다는 것은 어려운 일이기 때문에, CO2에 의한 기공 열림 메커니즘은 아직 명확하게 밝혀지지 않은 실정이다. 기공은 또한 CO2 농도에 따라 다르게 반응 할 수 있다. 기공 열림과 닫힘의 식물의 생체적인 리듬도 관여하므로, CO2의 반응에 대한 해석은 많은 요소들을 고려해야 한다. 세포간극 내강 (Ci)의 감소된 CO2에서는 기공을 열린다는 것이 일반적으로 정해진 사실이다. 기공 열림의 정도를 결정하는 것은 삼투 물질이고, CO2가 삼투 물질의 수송에 영향을 준다고 가정하는 것이 CO2가 기공 메커니즘에 영향을 주는 유일한 방법이다. 그러나 CO2가 어떻게 공변세포 내의 삼투물질 농도에 영향을 주는지 그 메커니즘은 불분명하다. 지금까지, CO2는 공변세포의 삼투퍼텐셜을 증가시키는 이온과 유기물이 어떻게 공변세포 막을 통한 수송 메커니즘이 이루어지는지는 알려진 것이 없다. 따라서 이 연구에서는 CO2에 의한 삼투물질들의 공변세포 막 투과성에 대해 초점을 두었다. 잎을 일정한 농도의 CO2에 노출할 때 CO2–관련 된 반응들이 나타난다. 빛에 의한 기공 열림의 가설은 K+, Cl-, 슈크로스 그리고 말산2-를 포함하는 공변세포 내 삼투물질 농도의 증가에 있다. CO2가 H+를 세포 밖으로 방출하는 것을 나타내는 막의 과분극 (hyperpolarization)을 유도했다는 보고가 있다. 이는 CO2가 막 투과성에 관련된 첫 번째 증거이다. 온전한 잎에서 CO2는 빛에 의해 유도된 막의 과분극 보다 3∼4 배까지 공변세포의 막 과분극을 유도했다. 이러한 결과들은 CO2가 막 투과성에 영향을 주는 인지질 이중층과 수송단백질의 물리적인 특성에 변화를 초래한다는 것을 의미한다.

In this study, we investigated the concentrations of PM10 and CO2 in public transportation vehicles (express bus, train, KTX, and subway) reported by previous indoor air quality (IAQ) surveys carried out from 2005 to 2013 in Korea. The number of valid data for PM10 was 566 and for CO2 was 579, and all data were classified according to whether it was collected during rush-hour or non rush-hour. PM10 and CO2 concentrations in subway cabin during the rush-hour were 1.3 and 1.45 times higher, respectively, than those of non rush-hour (p<0.05) in terms of geometric mean value. PM10 and CO2 concentration of express bus and train during the rush-hour also were 1.23 times higher than those of non rush-hour with relatively weak correlations (p=0.246). Among all PM10 concentrations, 16.9% and 3.8% of PM10 concentrations exceeded the IAQ guidelines (200 μg/m3 for non-rush hour and 250 μg/m3 for rush-hour), respectively. In terms of CO2 concentrations, 10.5% and 3.0% of them exceeded the IAQ guidelines (2,500 ppm for non rush-hour and 3,000 ppm for rush-hour), respectively. As a result, concentrations of PM10 and CO2 were estimated to be dominantly influenced by the operation characteristics of public transportation, such as degree of congestion and type of vehicle. In order to improve the IAQ of public transportation vehicles, specific air purification and ventilation systems are needed, depending on the characteristics of public transportation vehicles.

본 연구에서는 이산화탄소와 석탄을 사용하여 합성가스 CO를 생산하는 실험을 수행하였다. CO 합성특성은 KOH 촉매를 사용한 화학적 활성화 방법에 의해 조사되었으며, 제조공정은 CO2 전환 반응에서 석탄과 활성화 촉매 비율, 가스 유량과 반응온도 등과 같은 실험변수들을 분석함으로서 최적화 되었다. KOH 촉매를 사용하지 않은 경우, 반응온도 950℃와 CO2 유량 300 cc/min에서 65% CO2 전 환율을 얻었으며, 반면에 촉매를 사용한 경우 같은 반응조건에서 98.1%의 전환율을 얻었다. 석탄의 활 성화촉매 반응물의 비(석탄 : KOH = 4 : 1)가 다른 반응물 비에 대해 더 좋은 CO2 전환율과 CO 선 택도 보여줌을 알 수 있었다.

가축 사육형태가 규모화 됨에 따라 가축분뇨 발생량은 지속적으로 증가하고 있으며, 가축분뇨를 에 너지로 이용하고자 하는 자원화에 대한 요구가 점차 증가되고 있다. 국내에서 발생하는 가축분뇨 에너 지화의 경제적 효과는 4,777억원으로 기대되고 있다. 따라서, 축산분뇨를 원료로 하는 바이오가스 플 랜트에서 발생하는 가스의 이용에 관한 연구는 활발히 연구되고 있다. 본 연구에서는 가축분뇨를 원료 로 한 바이오가스 플랜트에서 발생하는 가스의 이용에 대한 다양화를 모색하고자, 바이오가스 내 개별 성분의 분리 및 정제 방법을 구명하였다. 그리고 바이오가스 내 대표적인 성분이 CH4, CO2가스의 분 리를 통하여 독립적인 활용 방안을 제시하고자 한다. 이를 위해 발생하는 가스의 분리를 행하였으며, 분리된 가스의 적정 이용을 위한 정밀분석을 하였다. 그 결과, CH4가스는 약 95%, CO2가스는 약 93.2%로 정제되었으며, 분리된 가스 속에는 황화수소의 경우 1ppm이하로 포함되어 있는 것을 확인하 였다. 정제 CO2가스의 정밀 분석 결과, 도시가스 품질 기준표와 비교하였을 때, 정제 CH4에 포함된 성분들이 품질 기준표에 적합한 농도를 나타내었다. 정제 CO2의 정밀 분석 결과, 농업시설 내의 작업 자와 작물에게 유해한 성분들의 함량이 매우 미세하게 나타났다.

The purpose of this study is to research into which characteristic is shown according to a change in filler metal in case of CO2 gas arc welding by using Automobile Structural Steel(ATOS80). The major characteristics of this study were experimented by having Bevel angle as 50°, Root gap as 3mm, Filler metal as Solid wire & Flux wire, and the projected length of wire as 15mm. This study made the welded test specimens for the KS specification in advance suitably for the conditions, thereby having comparatively analyzed with the data value that was obtained through tensile test, hardness test, impact test and Macro Structure Detecting. Arranging the results that analyzed finally, the tensile strength and the hardness appeared to be excellent in case of welding with flux wire. The impact strength was indicated to be superior in case of welding with solid wire.

지구온난화에 대한 현사시나무의 적응반응을 구명하기 위해서, CO2농도 및 기온 상승된 조건에서 80 일간 생장한 현사시나무 삽목묘의 수분생리특성을 조사하였다. 대조구는 기온이 주간 22℃, 야간 17℃ 이고, CO2농도는 주간 380ppm, 야간 400ppm이다. CO2농도 및 기온을 상승시킨 처리구는 기온이 주 간 27℃, 야간 22℃이고, CO2농도는 주간 770ppm, 야간 790ppm이다. 처리구는 잎이 전개된 개수, 개 엽의 평균면적, 전체 엽면적이 대조구에 비해서 낮은 값을 나타냈다. 그리고 처리구는 대조구에 비하여 지상부의 건중량이 적고, 지하부의 건중량이 많았으며, 지하부에 대한 바이오매스의 분배율이 높았다. 이러한 결과로 CO2농도 및 기온이 상승되면 수분을 필요로 하는 동화기관의 면적이 감소되고, 수분을 흡수하는 지하부에 대한 바이오매스 분배율이 높아짐을 확인할 수 있었다. 또한 처리구는 광도 및 CO2 농도의 변화에 상관없이 기공전도도와 증산속도가 대조구에 비하여 낮게 유지되고 광합성에 대한 수분 이용효율이 대조구보다 높게 나타냈다. 이 결과를 통하여 동화기관의 수분손실 억제반응과 수분이용효 율이 증대반응을 확인할 수 있었다. 그리고 처리구는 절단한 잎이 건조공기에 노출되어도 상대함수율이 대조구에 비하여 천천히 감소하는 경향을 나타내 동화기관의 수분손실 억제반응이 재확인되었다.

Atmospheric concentrations of CO2, a major cause of global warming, have been rising due to industrial development. Carbon capture and utilization, which has been introduced to cover such disadvantages, makes it possible to capture CO2, recycling byproducts as resources. However, CCU also requires large amounts of energy in order to induce reactions. Among existing CCU technologies, the process for converting CO2 into CaCO3 requires high temperature and high pressure as reaction conditions. This study proposes a method to fixate CaCO3 stably by using relatively less energy than existing methods. Following the experiment, the resulting product CaCO3 was analyzed with FT-IR; FE-SEM image and XRD patterns were also analyzed. The results showed that the CaCO3 crystal product was high-purity calcite.

본 연구에서는 bulky하면서 큰 자유체적을 가지는 플루오렌기를 도입하여 새로운 폴리술폰(PSf)고분자를 합성하고 해당 고분자에 PEG를 공중합시켜 분리막을 제조하였다. PEG 특성 피크 (2950 cm−1,1110cm−1)의 확인을 통해 PEG가 도입을 확인하였으며. PSf-PEG 분리막이 단일 유리전이온도를 가지는 것을 확인 하였다. 분자량 6000 PEG가 10 mol%가 포함된 PSf-PEG분리막에서만 60 °C 부근에서 용융점이 나타났다. PSf-PEG 분리막의 CO2기체투과도는 PEG함량에 따라 감소하는 거동을 보였지만 CO2/N2선택도는 증가하는 경향을 보였다. 비슷한 함량에서 PEG의 분자량이 증가함에 따라 CO2투과도는 증가하는 경향을 보였다.

Poly(ethylene oxide) (PEO)내 극성 에테르기는 CO2에 대한 높은 친화력을 가지므로 CO2 분리막의 중요 소재로 이용되고 있으나 PEO막은 높은 결정성과 낮은 기체 투과도를 보이는 단점이 있어 다른 고분자와의 공중합이나 혼합을 통한 개질막이 연구되고 있다. Poly(ethylene-co-vinyl acetate) (EVA)는 기계적, 열적 안정성이 양호하며 산업적으로 널리 이용되고 있고 극성 카보닐기를 가지고 있다. 본 연구에서는 CO2에 대한 우수한 투과선택도를 갖는 분리막 개발을 위해 PEO와 EVA의 혼합막을 제조하였다. 실험 범위에서 PEO와 EVA는 혼화성이 양호하였고 유연한 제막 특성을 나타내었다. 혼합막 특성은 DSC, SEM 등으로 관찰하였고, 기체 투과도를 측정하였다.

본 연구는 사다리형 폴리실세스퀴옥산 구조에 CO2 친화적인 polyethylene oxide (PEO) 기를 도입하여 우수한 CO2 선택성을 지닌 분리막을 성공적으로 개발하였다. 보다 구체적으로, 세 가지 copolymer 비율 (즉, 40/60, 60/40, 80/20 mol/mol)로 poly(methoxy(polyethyleneoxy) propyl-co-methacryloxypropyl) silsesquioxane을 합성하였고, UV 광경화를 통하여 기계적으로 안정한 분리막을 제조하였다. 이중의 단단한 실록산 백본에 PEO를 공유결합 시킴으로써, PEO의 결정화를 효과적으로 억제하였고, 단일가스와 혼합가스 조건 모두 매우 우수한 CO2/H2 그리고 CO2/N2 분리성능을 지님을 증명하였다.

고분자 분리막을 통한 기체 분리는 기체의 용해 및 확산으로 진행되며 따라서 기체 분리 성능은 기체의 용해도 또는 확산도에 좌우된다. 이산화탄소와 같은 극성 기체의 용해도를 향상시키기 위해 acylation, bromination, sulfonation과 같은 화학적 개질을 통한 연구들이 진행되었으며 또한 술폰산기를 가지는 고분자에 금속이온을 치환시켜 이산화탄소 선택도를 증가시킨 연구가 보고되었다. 본 연구에서는 biphenol기와 fluorene기를 가지는 Sulfonated Poly(arylene ehter sulfone) (SPAES) 고분자 분리막을 제조하였으며 술폰화 정도와 치환된 극성 그룹의 종류에 따른 기체투과특성을 알아보고자 하였다.