기체투과막 기술을 이용하여 가축분뇨 폐기물 등으로부터 암모니아성 질소를 효과적으로 회수할 수 있다. 이는 폐기물 내 암모니아 기체가 폐기물에 함침된 기체투과막의 미세공극을 투과하여 막반대편에 도달하게 된다. 투과된 암모니아 기체분자는 막 반대편에 존재하는 용액 내 황산 등 산에 의해 포획 및 회수된다. 막 유입부 내 암모니아성 질소 제거 효과를 높이기 위해서는 우선 유입 폐기물 내 pH를 높게 유지해야 하는데 pH 상승에 필요한 염기성 약품 투입비용이 문제가 될 수 있다. 기존 연구에서는 보다 저렴한 소석회 투입하거나 폭기 혹은 질산화억제를 통해 높은 pH를 효과적으로 유지시키는 방 안이 거론되고 있다. 한편 암모니아성 질소 회수에 쓰이는 기체투과막의 재질은 적절한 내열성이나 내화학성 이외에도 소수 성을 띈다는 특징이 있으며 이를 통해 막기공을 통해 암모니아 기체를 선택적으로 투과시킬 수 있다. 향후 연구에서는 다양 한 성상을 가진 현장 폐기물을 이용하여 실증 Test를 수행하고 이를 기반으로 최적 설계/운전 조건 규명 및 경제성 제고 방안 을 수립하여야 한다.

메탄은 중요한 온실가스 중의 하나이며, 바이오가스의 주 성분이다. 이러한 바이오가스로부터 메탄의 몰분율 농도 를 0.95 이상으로 회수하기 위하여 폴리설폰 중공사 분리막 모듈을 3단으로 연결하여 회수율을 99% 이상으로 얻을 수 있도 록 공정을 설계하고 전산 모사하였다. 수치 해석 시 이산화탄소 투과도와 선택도를 이산화탄소의 부분증기압 함수로 나타내어 전산 모사를 수행하여 정확도를 높이고자 하였다. 공급 기체 압력, 공급 기체 내 메탄 농도, 그리고 분리막 모듈 내 분리막 면적이 클수록, 생성물 내 메탄 몰분율 농도가 증가함을 알 수 있었다. 그러나 생성물 내 메탄 몰분율 농도를 0.95 이상, 동시 에 메탄 회수율을 99% 이상 얻기 위해서는 분리막 모듈의 분리막 면적을 적절히 선택하여야 하며, 선정된 분리막 모듈을 다단 공정으로 구성함에도 불구하고 공급 기체 압력, 공급 기체 유속, 그리고 공급 기체 메탄 농도를 제한적 범위 내에서 조절 하여야 함을 알 수 있었다.

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.

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.

This study was carried out to investigate the effect of malodor and VOCs reduction that could be achieved through the installation of a vapor recovery system (VRS) in a gas station. It was revealed that the reduction efficiencies of malodor by running VRS were about 93% around the oil feeder, 32% in the office and 45% in the site boundary. Specifically, it was remarkable that reduction efficiencies of BTEX over 90% were recorded through VRS operation. In addition, the results of continuous monitoring of THC around the oil feeder device provided good evidence of the inhibition of oil mist diffusion after running VRS.

Two key technologies of horizontal drilling and hydraulic fracturing are recognized to achieve the rapid growth of shale gas production, in specific, in the United States during last decade. The claims between environmentalists and oil companies have been debating in terms of water contamination. Nowadays, voluntary publication of chemicals from shale gas players are available in the website, FracFocus. This paper introduces chemicals that are currently used in hydraulic fracturing process. Among chemicals, guar gum and guar derivatives are dominantly consumed to increase the viscosity of hydrofracking fluids. The role of additional additives, such as breakers and biocides, is presented by explaining how they cut down the molecular structure of guar gum and guar derivatives. In addition, crosslinking agent, pH controller, friction reducer, and water soluble polymers are also presented

VOCs의 분리 및 회수를 위해 PEI 고분자를 이용하여 상분리법으로 중공사 지지체 분리막을 제조하였고 PDMS 고분자를 코팅하여 PEI-PDMS 중공사 복합막을 제조하였다. 제조된 기체 분리막의 특성을 알아보기 위하여 산소와 질소를 이용하여 순수 기체 투과도를 측정하였으며, xylene, ethyl benzene, toluene, cyclohexane을 이용하여 stage cut과 feed 농도 변화에 따른 투과성능을 측정하였다. 또한 VOCs에 대한 내용매성을 알아보기 위하여 DMA을 이용하여 용매 함침 시간에 따른 stress-strain 특성을 알아보았다. 산소와 질소의 순수 투과도는 각각 63 GPU와 30 GPU를 나타내었고, stage cut이 증가할수록 permeate VOCs 농도는 감소하는 경향을 나타내었다. Recovery efficiency의 경우 permeate 농도와는 반대로 state cut이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다. DMA 인장 테스트 결과 stress는 11.93 MPa, strain은 13.52%로 측정되었다.

저농도의 SF6를 포함하고 있는 기체 혼합물(10% SF6/70% N2/19% O2/1% CF4)로부터 SF6를 분리 및 회수하기 위한 PSF막과 PC막의 성능에 대하여 연구하였다. 회수된 기체 내의 SF6의 농도와 회수율 그리고 혼합기체(N2/SF6, O2/SF6, CF4/SF6)의 선택도는 배출 유량과 온도의 함수로 측정하였다. PSF막과 PC막 모두 회수된 기체 내의 SF6 농도는 배출 유량이 증가하면서 감소하였으며 온도가 증가함에 따라 증가하였다. 동일한 실험조건에서는 PSF막에서 회수된 기체 내의 SF6의 농도가 PC막에서보다 높게 나타났다. 최대회수율은 298.15 K과 배출유량 150cc/min에서 PSF막의 경우 95.9%이고 PC막의 경우 67.8%를 나타냈다. CF4/SF6를 제외한 N2/SF6와 O2/SF6의 실제 선택도는 PSF막이 PC막보다 더 높게 나타났다.

중전기의 유지 보수 및 교체 과정에서 절연체로 사용된 SF6 가스는 교체 충전과 정제과정에서 유입되는 공기와의 아크 방전에 의해 많은 종류의 부산물(N2, O2, CF4, SO2, H2O, HF, SOF2, CuF2, WO3 등)이 발생된다. 부산물 중에서도 대부분을 차지하는 것이 N2, O2, CF4이며, SF6가스를 재사용하기 위해서는 이들을 효과적으로 분리 회수하는 공정이 필요하다. 주요 부산물인 N2, O2, CF4와의 분리 효율 측면에서 분리막법은 기존의 흡착, 심냉법에 비하여 상대적으로 높은 효율을 보이고 있어 이에 대한 관심 또한 증가하고 있다. 따라서 본 논문에서는 중전기 산업에서 발생되는 SF6 가스 함유 농도 90 vol% 이상의 가스에 대하여 분리막법을 적용하여 N2, O2, CF4와 SF6 가스의 온도와 배출유량의 변화에 따른 분리 회수 가능성을 관찰하였다. PSF와 PC 중공사 분리막을 이용하여 고농도 SF6에 대한 분리 회수 실험 결과, PSF 분리막의 최대 회수율은 압력 0.3 MPa, 온도 25℃, 배출유량 150 cc/min에서 92.7%를 나타내었으며, PC 분리막에서는 압력 0.3 MPa, 온도 45℃, 배출유량 150 cc/min 일 때 74.8%의 최대 회수율을 나타내었다. 또한, 사용된 두 가지 분리막과 운전 조건에서 주요 부산물인 N2, O2, CF4의 최대 제거율은 각각 약 80%, 74%, 그리고 58.9%가 관찰되었다. 이로부터 분리막 공정은 고농도 폐 SF6 가스에서 주요 부산물로부터 SF6의 효과적인 분리 및 회수가 가능한 공정으로 적용할 수 있는 가능성을 파악 할 수 있었다.

본 연구는 LNG를 연료로 사용하는 화력발전소 보일러에서 배출되는 1,000 Nm3/day의 연소 배가스에 포함된 8 ∼10%의 CO2를 대상으로 순도 99%, 회수율 90%로 회수할 수 있는 실증규모의 다단계 막분리 공정에 관한 운전 결과이다. 이를 위해 본 연구팀에서는 가소화 안정성이 우수한 폴리이서설폰 중공사막을 개발하고 CO2/N2의 분리특성을 연구한바 있 으며[1], 소형 모듈을 이용하여 압력 및 CO2의 조성 변화에 따른 투과 특성을 실험과 향류 방식의 전산 모사를 통하여 확인 하여 막분리에 의한 CO2의 회수 가능성을 확인한 바 있다[2-4]. 이러한 선행 연구결과를 바탕으로 pilot 규모의 다단계 막분 리 plant를 설계하여 제작, 설치, 운전하였으며 그 운전 결과를 다단계 공정의 수치 모사 결과와 비교하였다. 전체 공정은 크게 배출되는 배가스 내의 수분을 전단에서 제거하기 위한 제습 공정과 후단에 재순환이 가능한 4단계 막분리 공정으로 구성되어 있다. 4단 분리막 공정에서 배출되는 최종 CO2의 농도는 운전 조건에 따라 95∼99%의 CO2가 0.15∼0.2 ton/day 의 회수율 70∼95% 회수규모로 얻어졌다. 얻어진 실험 결과는 수치 모사 결과와 비교하였을 때 매우 잘 일치 하는 것을 알 수 있었으며 운전 중 전체 공정은 안정적으로 작동하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 다단계 막분리 공정을 통한 배가스에서 CO2를 성공적으로 분리할 수 있었다.

In recent models of semiconductor manufacturing clean rooms, air washers are used to remove airborne gaseous contaminants such as NH3, SOx and organic gases introduced from outdoor air into clean room. Meanwhile, there is a large quantity of exhaust air produced from clean room. It is desirable to recover heat from exhaust air and use it to reheat outdoor air. In the present study, an experiment was conducted to investigate heat recovery, particle collection, and gas removal in a heat recovery type air washer system for semiconductor manufacturing clean rooms.

본 연구에서는 폴리올레핀산업에서 배출되는 배가스 내에 존재하는 미반응 올레핀 단량체를 분리·회수를 위한 막분리 공정 개발에 관한 연구로 중공사형 복합막의 개발에 관한 연구 결과이다. 중공사형 복합막의 제조를 위해 먼저 고분자 용액의 조성과 내부응고제의 조성을 변화시켜 다양한 구조와 투과도를 갖는 중공사 지지체를 제조하였으며, 그 위에 올레핀 단량체를 선택적으로 투과·분리시킬 수 있는 고무상 고분자(폴리디메틸실록산) 선택층을 코팅 용액의 농도를 조절하여 두께를 조절해 가며 중공사형 복합막을 제조하였다. 제조되어진 중공사 지지체와 복합막의 구조 및 코팅 두께는 전자주사현미경(SEM)을 통하여 확인하였으며, 올레핀(에틸렌, 프로필렌, 부텐) 및 질소 등의 기체에 대한 단일가스 투과도를 측정하여 그 분리성능을 평가하였다. 최적화된 중공사 복합막의 코팅 두께는 약 10;μm이였으며, 올레핀의 투과도는 에틸렌의 경우 75 GPU, 프로필렌과 부텐의 경우 각각 200과 1,120 GPU로 조사되었다. 그리고 질소대비 올레핀의 이상 선택도는 에틸렌/질소가 6.4, 프로필렌/질소, 부텐/질소가 각각 17과 97로 선택층으로 사용한 폴리디메틸실록산의 고유한 선택도와 유사한 값을 보였다. 이러한 결과로 보아 올레핀 배가스의 분리회수를 위한 새로운 중공사형 복합막이 성공적으로 제작되었음을 알 수 있었다.

본 연구에서는 고온 가열된 시멘트 페이스트에 나타나는 균열을 CO2 가스 노출을 통한 회복 거동에 대해 관찰하였다. 시 험체는 W/C 40 %의 시멘트 페이스트로 설정하였다. 전기가열로를 목표온도까지 도달시킨 후 가열로 상부에 부착하여 일면 가열을 실시한 후 가열된 면에 나타난 균열을 고배율 카메라로 촬영하였다. 촬영결과 CO2 가스 노출을 통한 회복 재령으로 인하여 시멘트 페이스트의 균열이 더 이상 진행되지 않은 것을 관찰하였다.

This study examined the potentials for greenhouse gas reduction by material recovery and energy recovery from municipal solid waste between 2017 and 2026 in Daejeon Metropolitan City (DMC), which is trying to establish a material-cycle society by constructing a waste-to-energy town by 2018. The town consists of energy recovery facilities such as a mechanical treatment facility for fluff-type solid refuse fuel (SRF) with a power generation plant and anaerobic digestion of food waste for biogas recovery. Such recycling and waste-to-energy facilities will not only reduce GHGs, but will also substitute raw materials for energy consumption. The emissions and reduction rate of GHGs from MSW management options were calculated by the IPCC guideline and EU Prognos method. This study found that in DMC, the decrease of the amount of MSW landfilled and the increase of recycling and waste-to-energy flow reduced GHGs emissions from 167,332 tonCO2 eq/yr in 2017 to 123,123 tonCO2 eq/yr in 2026. Material recycling had the highest rate of GHG reduction (-228,561 tonCO2 eq/yr in 2026), followed by the solid refuse fuels (-29,146 tonCO2 eq/yr in 2026) and biogas treatment of food waste (-3,421 tonCO2 eq/yr in 2026). This study also shows that net GHG emission was found to be -30,505 tonCO2 eq in 2017 and -105,428 tonCO2 eq, indicating a great and positive impact on future CO2 emission. Improved MSW management with increased recycling and energy recovery of material waste streams can positively contribute to GHGs reduction and energy savings. The results of this study would help waste management decision-makers clarify the effectiveness of recycling MSW, and their corresponding energy recovery potentials, as well as to understand GHG reduction by the conversion.

Biogas is a gaseous mixture produced from the microbial digestion of organic materials in the absence of oxygen. Raw biogas, depending upon organic materials, digestion time and process conditions, contains about 45 ~ 75% methane, 30 ~ 50% carbon dioxide, 0.1% hydrogen sulfide gas, and a fractional percentage of water vapor. To achieve the standard composition of the biogas, treatment techniques like absorption or membrane separation are performed for the resourcing of biogas. In this paper, the experiments are performed using biogas produced in an environmental digestion facility for food waste. The membrane module was imported from overseas, its membrane process has achieved up to 98% of the methane and 99% of the carbon dioxide separated, and it has manufactured and stored pressurized carbon dioxide. The effects of the feed pressures on the separation of CO2-CH4 by the membrane are investigated. A chelate was utilized to purify the methane from the H2S concentration of 0.1%.