Hydrogen isotopes (H, D, T) separation technologies have received great interest for treatments of tritiated liquid waste produced in Fukushima. In addition, the separated deuterium and tritium can be utilized in various industries such as semiconductors and nuclear fusion as expensive and rare resources. However, separating hydrogen isotopes in gas and liquid forms still requires energyintensive processes. To improve efficiency and performance of hydrogen isotope separation, we are developing water electrolysis, cryosorption, distillation, isotope exchange, and hydrophobic catalyst technologies. Furthermore, an analytical method is studied to evaluate the separation of hydrogen isotopes. This presentation introduces the current status of hydrogen isotope research in this research group.

The purpose of this study is to use the hybrid steam-solvent process, because it is created in the form of water, bitumen, and water/bitumen emulsion by hot steam, so effective separation is required. Methods for separating the emulsion include a chemical separation method by adding a chemical, a separation method using an electrostatic property, a separation method using a membrane, a separation method using a microwave, and the like. Among them, the most used method is the separation method using a chemical, and it is reported that the separation efficiency of the emulsion is the best. In this study, a method for efficiently separating bitumen emulsions using a chemical separation method adding an emulsifier was investigated. In particular, technological trends in oil sand oil treatment technology were analyzed based on patent analysis.

기후 변화는 비정상적인 날씨 패턴을 야기하며 연간 강수량에 지대한 영향을 미친다. 이와 더불어 산업화의 가속화는 에너지 수요를 증가시키며 석유화학 산업폐수의 누수와 유조선의 유출을 초래함으로써 수질 오염을 악화시킨다. 이러한 부정적인 여건 속에서 정수를 효율적으로 추출해내는 해결책을 강구하는 것이 요구된다. 기름/물 분리를 위해 화학적 침전 및 흡착에 의한 분리 등과 같은 방식을 운용할 수 있지만 분리막 기술이 비용 및 에너지 측면에서 더 효율적이다. 분리막의 양친성은 전기 전도성과 친수성이 뛰어난 MXene이라는 2차원소재를 도입하여 향상시킬 수 있다. 본 총설에서는 향상된 분 리막 성능의 사례를 크게 순수 MXene이 적용된 사례와 변형된 MXene이 적용된 사례로 나누어진 목차로 전개할 것이다. 복합 분리막을 제조하기 위해 다양한 고분자가 사용되었으며 각 사례에서 MXene은 특정 용도에 적합한 특성을 더욱 강화시켜 주었다.

기름/물 분리막은 다른 분리 기술들에 비해 낮은 에너지 비용과 높은 성능 수준을 갖고 있다. 초친수성과 수중에 서 소유성은 효과적인 기름/물 분리막을 개발하는 데 가장 중요한 요인으로 작용한다. 이와 더불어 방오속성과 생분해성도 효과 적인 기름/물 분리막을 개발할 때에 고려되는 중요한 요소들이다. 본 리뷰 논문에서는 다양한 화학성분과 형태를 변형시켜 개발된 기름/물 분리막의 특성과 분리 효율을 개선한 연구들을 소개한다.

분자수준에서 가교화된 고분자네트워크는 높은 내화학성과 비표면적을 가질 수 있다. 하지만 3차원으로 가교하기 위해서는 3개 이상의 다관능기를 가진 단량체가 사용되어야 하는데 합성 시 분자수준의 네트워크를 구성하기 전에 겔화가 되거나 침전이 발생하게 되어 높은 가교도의 고분자네트워크를 합성할 수 없다. 본 발표에서는 유기 졸-겔법을 이용하여 가교화된 고분자네트워크가 용매내에 안정하게 분산되어 있는 졸을 합성한다. 합성된 sol은 다양한 공정에 의해 나노파티클, 나노캡슐, 프리스탠딩 필름, 계층적 기공구조를 가지는 모노리스, 고분자 복합체로 가공이 가능하며 이를 이용하여 흡착제, 기체분리막 등 가스분리 응용에 적용한다.

제올라이트 분리막은 알루미나 등 다공성 지지체 표면에 3차원적으로 서로 연결된 주기적인 미세기공을 갖는 제올라이트 층을 치밀하게 코팅한 복합 소재이다. 현재 LTA, FAU, CHA 제올라이트 분리막이 투과증발 분야에서 상업화되었고 이는 PVA 판형 막에 비하여 현저한 물 투과도와 물/알코올 선택도를 갖기 때문이다. 국내의 경우도 ㈜파인텍에서 LTA 제올라이트 분리막과 시스템이 사업화되었다. 최근 제올라이트 분리막을 이산화탄소 포집, 수소 회수 등 기체분 리에 이용하려는 연구가 시도되고 있다. 제올라이트 분리막은 고분자 분리막에 비하여 가격이 비싸다고 알려져 있으나 원자재 측면에서 보면 오히려 저렴할 수 있다. 대량 생산, 생산 공정 개선 등이 이루어진다면 폴리머 분리막과 대등 한 가격경쟁력을 가질 것이 예상된다.

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.

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 총설에서는 지구온실기체인 배가스내의 이산화탄소의 분리기술중 가장 잠재성이 큰 막분리기술에 관해 기술하였다. 고분자막에 대한 기체투과(용해확산)이론과 이산화탄소/질소의 물리적인 특성을 배경으로, 많은 문헌에서 발표된 고분자소재의 투과데이터를 분석하고 이를 통해 고분자막의 물리화학적인 구조와 이산화탄소/질소의 투과선택성의 상관관계를 설명하였다. 상업적으로 기체분리에 가장 널리 사용되는 중공사막모듈의 및 분리막공정의 동향에 대해 소개하였다. 마지막으로 국내외에서 발표된 이산화탄소/질소 분리막에 대한 현재까지의 연구동향과 앞으로의 전망에 대해 기술하였다.

고정발생원으로 부터 배출되고 있는 이산화탄소를 분리하여 회수 및 재이용하는 기술개발이 에너지 보전 측면에서 뿐만 아니라 환경오염 문제 등을 해결할 수 있는 중요한 과제이다. 특히 내열성, 내식성 및 기계적 강도가 뛰어난 세라믹의 특성을 이용한 기체분리막을 응용한다면 고온으로부터 저온까지의 폭넓은 온도, 압력, 가스조성의 배기가스로부터 이산화탄소를 분리하는 것이 가능해 진다. 따라서 본 총설에서는 현재 일본에서 국책과제로 진행되고 있는 이산화탄소의 고온분리에 대한 연구개발(이하, 'CO2 프로젝트'로 약칭) 현황을 소개하고자 한다.

식품가공공장은 제품의 특성에 따라 필요로 되는 여러 가지의 단위공정이 조합되어 가동되고 있다. 식품제조 공정중 분리, 분획 및 농축은 매우 중요한 처리로 이를 위해서 증류, 증발, 원심분리, 여과 등의 조작이 절대적으로 필요하고, 최종 제품이 액상일 경우 유통중 변질 발생을 방지하기 위해 살균 공정을 반드시 거치도록 되어 있다. 또한 제품의 생산과정 중 사용되는 폐수에 의한 환경오염을 막기 위해서 폐수정화시설이 필수적으로 되어 있다. 이러한 대부분의 조작과정 중에는 열처리가 반드시 수반됨에 다라 가공원료 중에 함유된 각종 영양 성분이 부분적으로 열에 의해 파괴되고 냄새나 색 등이 변함에 따라 제품의 품질이 열화됨은 물론, 에너지 비용, 관련시설의 설치에 소요되는 부지, 시설비 및 운영비 등이 많이 필요로 된다.