Breakthrough analysis has widely been explored for the dynamic separation of gaseous mixtures in porous materials. In general, breakthrough experiments measure the components of a flowing gas when a gaseous mixture is injected into a column filled with an adsorbent material. In this paper, we report on the design and fabrication of a breakthrough curve measurement device to study the dynamic adsorptive separation of hydrogen isotopologues in porous materials. Using the designed system, an experiment was conducted involving a 1:1 mixture of hydrogen and deuterium passed through a column filled with zeolite 13X (1 g). At room temperature, both hydrogen and deuterium were adsorbed in negligible amounts; however, at a temperature of 77 K, deuterium was preferentially adsorbed over hydrogen. The selectivity was different from that in the existing literature due to the different sample shapes, measurement methods, and column structures, but was at a similar level to that of cryogenic distillation (1.5).

본 연구는 시스템 다이내믹스를 기반으로 해양구조물 분리시스템(Separation system)의 설계검증 방법을 제안하였다. 해양구조물 분리시스템은 부가가치 측면에서 EPC 프로젝트의 성공 여부를 결정할 수 있는 상부구조(Topsides)의 가장 중요한 시스템 중 하나이다. 그럼에도 불구하고, 설계검증에 대한 지금까지의 실태는 설계 작업의 프로세스 진행이나 도면작성 및 제공에 국한되어 있어 기본설계 단계에서 설계검증의 미흡으로 인하여 계약 후 잦은 설계변경에 의한 기업손실이 발생되어 왔다. 이러한 맥락에서 본 연구의 목적은 해양구조물의 전체 프로젝트 수행 기간에 성공적인 사업수행을 도모하고자 설계검증 모델을 구축하여 적용하도록 하였다. 제안된 설계검증 방법은 상세 설계의 효과적인 실행뿐만 아니라 초기설계 단계에서 기술적 오류나 불일치 사항을 미리 찾아냄으로써 해양구조물의 엔지니어링, 조달 및 건조에 대한 경쟁력을 향상시키는데 기여 할 것으로 예상한다. 본 연구에서는 먼저 건조한 실적선 자료를 바탕으로 설계검증을 수행하여 FPSO 분리시스템에 적용하고 ISO 15288 국제 표준을 준수하였다. 결과적으로, 제안된 설계검증 방법이 해양구조물의 FEED 검증 프로세스에 적용될 수 있으며, 향후 해양 프로젝트의 성공적인 수행에 의한 이익창출을 도모할 수 있을 것이다. 또한, 해양구조물 건조 시 설계변경 에 의한 막대한 손실을 최소화 할 수 있을 것으로 기대한다.

(주)에코니티에서 개발한 자유말단형 분리막모듈(End-Free type)은 기존 분리 막 모듈과는 달리 고농도의 MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids) 에서도 지속적인 운전이 가능하며, 그 외 다양한 현장 문제 발생 시에서도 쉽게 대응이 가능하여 안정적으로 운영이 가능한 특징을 가지고 있다. 본 연구에서는 (주)에코니티 자유말단형 분리막의 MBR(Membrane Bioreactor) 장기 운전 성능을 평가하였다. 운영을 하는 동안 발생하는 이벤트에 대한 해결 방안을 확인하면서 최적의 운전조건을 검토하였다. 또한 하수처리수가 재이용으로 적용되는 시스템에서 MBR 처리수가 역삼투 멤브레인의 원수로 공급되는 만큼 안정적이며 양호한 수질이 생성되는지 지속적으로 검토하였다.

본 연구에서는 전산유체해석 기법을 이용하여 대용량 막여과 설비 유닛의 유량불균등 현상을 분석하고 이를 해결할 수 있는 개선방안을 도출하고자 하였다.

가스생산기지의 탱크보수와 가스배관 기밀시험 및 가스치완에 사용되는 질소 는 액화질소를 기화시켜 공급하고 있으며, 불활성 가스인 질소의 용도는 천연가스 설비에서 선박용까지 그 사용처가 다양하다. 질소발생기술은 극저온증류식, 흡착식, 분리막식이 있으며 극저온증류식은 장치비가 높아 대형플랜트에 적합하고 흡착식 및 분리막식은 중소규모에 적합하다. 특히, 분리막식은 기체의 투과 속도 차이를 이용한 분리공정으로 상변화가 수반되지 않아 에너지 절약형이고, 운전 및 제어가 용이하며, 시스템 설치에 필요한 공간이 간소하여 산간지역 및 도서지역 등 장소가 협소한 경우에 적용이 가능한 특성을 가진다. 본 연구는 이러한 분리막식의 특성을 활용하여 도서지역 내 LNG공급설비에 사용되는 질소 및 IA 공급시스템의 적용여부를 확인하였다.

다단 분리막 공정은 압력변환, 열교환, 수분제거등을 위한 공정 설비들과 연계 운영된다. 또한 sweeping 가스를 도입하기도 하고, 분리막 연결 형태를 변경 하기도 하며, 압력비등을 조절하기도 한다. 따라서, 분리막 공정설계는 막 면적 및 운전 압력을 결정을 포함하여 다단 분리막의 configuration 선정, 분리막 소 재의 선택, 공정의 시스템적 구성, 부가 설비와의 통합 설계 등 여러 설계 요소 들을 통합적으로 분석하며 최적 공정을 구성하게 된다. 본 발표에서는 컴퓨터를 활용한 모델링, 전산 모사 및 최적화를 통해 최적의 분리막 공정 및 운전 조건 을 도출하는 기법들을 설명하며, 이러한 전산적 설계 기법들을 분리막 공정 스케일업과 신공정 개발에 활용하는 방안에 대하여 소개하고자 한다.

반도체 공정에서 에칭공정은 실리콘 기판위에 패턴된 절연층을 식각하는 공정으로 분진과 미반응 가스를 배출하며, 다량의 질소와 혼합되어 실질적으로 수 ppm으로 배출되어, 주로 Scrubber를 통하여 후처리가 수행되고 있으나, 처리효율이 저하되는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 막분리 공정을 통하여 질소와 PFCs를 분리회수하는 통합시스템을 개발하여, PFCs 가스 분리,회수에 대한 평가를 수행하였으며, 회수율 95%, 농축비 1을 나타내었다.

HFCs, PFCs 및 SF6 등으로 대표되는 불화가스는 반감기가 길고 지구온난화지수(GWP)가 높아서 그 발생량에 비해 지구온난화에 미치는 영향이 상대적으로 높다. 특히 반도체/LCD 제조공정에서 발생하는 폐 PFCs는 저농도로 분리농축공정의 경우 공정 특성 상 정압제어가 가능한 기술이어야 한다. 본 연구에서는 이를 고려한 분리·농축 시스템으로 분리막시스템과 혼성시스템(분리막+흡착)을 설계, 제작하여 비교연구를 수행하였다. 그 결과, 불화가스 농축도는 분리막시스템이 혼성시스템에 비해 높았으나, 회수율은 낮았으며 혼성시스템의 경우 대체적으로 농축도는 낮은 반면, 회수율은 높은 결과를 보였다.

본 연구는 밀기울을 초미분쇄기와 공기분급을 동시에 수행하는 설비를 사용하여 분쇄기 회전속도 3,800, 4,800, 5,800 rpm, 분리기 회전속도 2,500, 3,000, 3,500 rpm으로 분쇄하고, 공기분급기 회전속도 200, 400, 600 rpm으로 분쇄된 밀기울을 공기분급한 각 분급물의 특성을 살펴보았다. 완전요인 실험계획에 의하여 획득한 데이터는 반응표면 회귀 분석법으로 통계처리 후 정준분석을 실시하여 목적변수의 최고값을 결정하였다. 분급 비율은 미분 분급물과 조분 분급물 모두 분쇄기 회전속도, 분리기 휠 회전속도, 공기분급 휠 회전속도에 유의적으로 영향을 받았다. 분급물 평균 입자 크기는 미분의 경우 분급기 휠 회전속도의 영향을 받았지만, 조분의 경우 분쇄기 회전속도와 분리기 휠 회전속도의 영향을 받았다. 총 식이섬유는 미분의 경우 분쇄기 회전속도와 공기분급 휠 회전속도의 영향을 받았고, 조분의 경우 분쇄기 회전속도), 분리기 휠 회전속도, 공기분급 휠 회전속도(의 영향을 받았다. 미세화된 식이섬유 소재의 대량 생산을 위하여 공정 최적화를 실시한 결과 미분 분급물은 mill grinding speed 5,800 rpm, separate reverse wheel speed 2,954.6 rpm 그리고 air classification reverse wheel speed 349.5 rpm에서 총 식이섬유 함량 39.52 g/100 g, 평균입자 63.05 μm, 분급비율 44.98%로 예측되었다. 조분 분급물은 mill grinding speed 5,500 rpm, separate reverse wheel speed 2,500 rpm 그리고 air classification reverse wheel speed 600 rpm에서 총 식이섬유 함량 57.48 g/100 g, 평균입자 402.62 μm, 분급비율 70.64%로 예측되어, 조분 분급물을 통한 식이섬유 강화 식품 소재로서의 가능성을 발견 할 수 있었다.

도장공정에서 발생되는 휘발성 유기화합물의 회수를 위하여 중공사 분리막 모듈을 이용한 공정을 준비하여, 공급 압력과 시간변화에 따른 휘발성 유기화합물의 회수에 대한 특성평가를 실시하였다. 중공사 분리막 모듈을 도장공정에 직접 적용한 결과, 투과된 휘발성 유기화합물의 농도는 투과시간과 압력의 증가됨에 따라 증가되었으며, 단일공정보다 다단공정이 더 우수한 분리성능을 나타내는 것을 확인하였다.