청정 연료인 수소를 생산하기 위해 현재 가장 널리 사용되는 기술인 증기 개질이다. 이 방법으로 생산된 수소는 일산화탄소와 같은 불순물을 함유하고 있어, 이를 연료전지와 같은 응용분야에 사용하기 위해서는 적절한 정제 과정을 반드 시 거쳐야 한다. 최근 효과적인 정제 방법으로 분리막 기술이 각광받고 있다. 본 연구에서는 수소와 일산화탄소 혼합가스에서 수소 분리 및 회수를 위해 바이오가스 고질화용(biogas upgrading) 상용 폴리설폰(polysulfone) 고분자막의 활용 가능성에 대 해서 평가하였다. 먼저, 사용한 상용막의 물리화학적 특성에 대해서 평가하였고, H2/CO를 이용하여 stage-cut, 운전압력과 같 은 다양한 조건에서의 상용막 모듈의 성능 평가를 진행하였다. 마지막으로, 평가 결과를 바탕으로 공정설계를 위한 시뮬레이 션을 진행하였다. 본 연구에서의 상용 분리막 공정의 최대 H2 투과도와 H2/CO 분리계수는 각각 361 GPU와 20.6을 기록하였 다. 또한, CO 제거 효율은 최대 94%를 나타내었으며, 생산 수소 농도는 최대 99.1%를 달성하였다.

본 연구에서는 배가스 내 존재하는 오염물질인 NO의 처리효율을 증대시키기 위하여 NO 산화 공정을 연구하였으며, 강력한 산화력의 건식산화제를 제조하는 방법으로 H2O2 촉매분해가 도입되었다. H2O2 분해공정 상에서 적용 가능한 K-Mn/Fe2O3 불균일계 촉매가 제조되었으며, 이들이 가지는 물리화학 적 특성이 H2O2 분해반응에 미치는 영향이 조사되었다. 제조된 건식산화제는 NO가 포함된 모사 배가스를 처리하기 위한 NO 산화공정에 적용되었으며, 다양한 모사 배가스의 유량(5, 10, 20 L/min)에서 약 100% 가까운 NO 전환율을 확인 하였다.

H2S is a flammable toxic gas that can be produced in plants, mines, and industries and is especially fatal to humanbody. In this study, CuO nanowire structure with high porosity was fabricated by deposition of copper on highly porous single-wall carbon nanotube (SWCNT) template followed by oxidation. The SWCNT template was formed on alumina substrates bythe arc-discharge method. The oxidation temperatures for Cu nanowires were varied from 400 to 800oC. The morphology andsensing properties of the CuO nanowire sensor were characterized by FESEM, Raman spectroscopy, XPS, XRD, and current-voltage examination. The H2S gas sensing properties were carried out at different operating temperatures using dry air as thecarrier gas. The CuO nanowire structure oxidized at 800oC showed the highest response at the lowest operating temperatureof150oC. The optimum operating temperature was shifted to higher temperature to 300oC as the oxidation temperature waslowered. The results were discussed based on the mechanisms of the reaction with ionosorbed oxygen and the CuS formationreaction on the surface.

This study was carried out to investigate the response characteristics of a hydrogen sulfide electrochemical gassensor for several wastewater odors. At first, it was found that bubbling sampling method was superior toheadspace sampling method in terms of sensor sensitivity. High correlation between odor concentration and sensorresults was shown for two wastewater which were r=0.977 for food-waste recycling wastewater and r=0.997for food industry wastewater. On the other hand, no correlation (r=0.258) was found for plating wastewater,because hydrogen sulfide was not the main odorant for that.

Silicon nanoparticle is a promising material for electronic devices, photovoltaics, and biological applications. Here, we synthesize silicon nanoparticles via CO2 laser pyrolysis and study the hydrogen flow effects on the characteristics of silicon nanoparticles using high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray diffraction (XRD), and UV-Vis-NIR spectrophotometry. In CO2 laser pyrolysis, used to synthesize the silicon nanoparticles, the wavelength of the CO2 laser matches the absorption cross section of silane. Silane absorbs the CO2 laser energy at a wavelength of 10.6μm. Therefore, the laser excites silane, dissociating it to Si radical. Finally, nucleation and growth of the Si radicals generates various silicon nanoparticle. In addition, researchers can introduce hydrogen gas into silane to control the characteristics of silicon nanoparticles. Changing the hydrogen flow rate affects the nanoparticle size and crystallinity of silicon nanoparticles. Specifically, a high hydrogen flow rate produces small silicon nanoparticles and induces low crystallinity. We attribute these characteristics to the low density of the Si precursor, high hydrogen passivation probability on the surface of the silicon nanoparticles, and low reaction temperature during the synthesis.

혼합가스에서 CO2를 선택적으로 분리할 수 있는 poly (etherimide) (PEI)-poly (dimethylsioxane) (PDMS) 재질의 복합막 및 모듈을 제조하여 CO2/H2 분리특성을 확인하였다. 제조된 중공사 복합막 모듈은 모듈의 단수에 따라 25℃, 일정 압력에서 stage-cut별로 분리된 가스의 유량, 농도, H2 회수율, CO2 제거율 등의 성능을 측정하였으며, H2 회수율을 높이기 위해 1단 시험에서 2단 직렬시험과 3단 직렬 + 병렬 시험으로 단수를 증가시켜 시험하였다. 각각의 운전조건에 대한 결과들을 확인한 결과 3단 운전조건에서 stage-cut을 0.32로 하였을 때 Product가스의 H2 농도는 97%이었으며 그때의 H2 회수율은 85%이었다. 또한, CO2 제거율은 약 90%의 결과를 얻을 수 있었으며 재순환 가스의 농도는 공급 가스와 유사하게 얻을 수 있었다.

A promising candidate material for a H2 permeable membrane is SiC due to its many unique properties. Ahydrogen-selective SiC membrane was successfully fabricated on the outer surface of an intermediate multilayer γ-Al2O3 witha graded structure. The γ-Al2O3 multilayer was formed on top of a macroporous α-Al2O3 support by consecutively dipping intoa set of successive solutions containing boehmite sols of different particle sizes and then calcining. The boehmite sols wereprepared from an aluminum isopropoxide precursor and heated to 80oC with high speed stirring for 24 hrs to hydrolyze theprecursor. Then the solutions were refluxed at 92oC for 20 hrs to form a boehmite precipitate. The particle size of the boehmitesols was controlled according to various experimental parameters, such as acid types and acid concentrations. The topmost SiClayer was formed on top of the intermediate γ-Al2O3 by pyrolysis of a SiC precursor, polycarbosilane, in an Ar atmosphere. Theresulting amorphous SiC-on-Al2O3 composite membrane pyrolyzed at 900oC possessed a high H2 permeability of 3.61×10−7mol·m−2·s−1·Pa−1 and the H2/CO2 selectivity was much higher than the theoretical value of 4.69 in all permeation temperatureranges. Gas permeabilities through a SiC membrane are affected by Knudsen diffusion and a surface diffusion mechanism,which are based on the molecular weight of gas species and movement of adsorbed gas molecules on the surface of the pores.

졸겔법에 의해 Si(OC2H5/)4-(CH3O)3B-C2H5OH-H2O계로부터 다공성의 SiO2-B2O3 막을 제조하였다. SiO2-B2O3막의 특성을 BET, IR spectrophotometer, X-ray diffractometer, SEM 과 TEM을 사용하여 조사하였다. 700{℃에서 얻어진 SiO2-B2O3 막의 평균 기공직경은 0.0048 mu{m}이고, 표면적은 354.398 m2/g이었으며, 입자의 크기는 7 nm인 무정형의 다공체이었다. SiO2-B2O3 막의 수소/질소 혼합 기체 분리 특성은 기체분리 압력을 달리하여 조사하였다. 25{℃, ΔP 155.15cmHg에서 수소/질소 혼합 기체를 분리하여 본 결과 SiO2-B2O3 막의 수소에 대한 real separation factor(α)는 4.68이었다. 그리고 투과셀의 압력차(ΔP)값이 증가할수록 real separation factor(α), head separation factor(β), tail separation factor((equation omitted))값이 증가하였다.

PTMSP/PDMS-PEI 복합막을 제조하고, 막의 특성을 FT-IR, 1H-NMR, DSC, TGA, GPC, SEM을 사용하여 조사하였다. 제조된 PTMSP/PDMS copolymer의 수평균분자량((equation omitted))은 501,516이었고, 중량평균분자량((equation omitted))은 675,560이었다. 제조된 고분자 복합막에 의한 H2/N2 혼합기체분리는 25{℃에서 압력의 변화에 따라 조사하였다. PTMSP/PDMS-PEI 복합막들의 수소에 대한 분리인자(α, β, (equation omitted)) 값은 투과셀의 압력이 증가하면 증가하였다. PTMSP/PDMS-PEI 복합막의 수소에 대한 α, β, (equation omitted) 값은 ΔP 345.55 kPa와 25{℃에서 각각 21.50, 49.14, 1.84이었다.