온실가스 저감을 위한 국내외 R&D 및 정책 동향

이상훈,서봉국,이규호 한국환경과학회 2004 한국환경과학회지 Vol.13 No.9

Recently many countries agreed to reduce emissions of greenhouse gases into the atmosphere or at least to keep them at the current level at the Kyoto Protocol. Carbon dioxide has been proven to be 80% of greenhouse gases, contributing to the increase of the earth's surface temperature. It is reported that half of the CO₂ emissions are produced by industry and power plants using fossil fuels. In this article, we review and analysis domestic and abroad R&D policy trends relating to UN framework convention on climate change(UNFCCC).

팔라디움 복합막의 제조 및 응용

남승은,이규호 한국공업화학회 2002 공업화학 Vol.13 No.3

팔라디움(Pd)계 막들은 수소에 대한 선택투과도가 매우 높아서 고온의 혼합 기체 중에서 고순도 수소기체의 분리에 효과적으로 이용되고 있으며 탈수소 반응 등과 연계되어 많은 연구가 이루어져왔다. 순수한 팔라디움 금속 막의 경우 수소를 투과하면 수소농도에 따라 α 상 이외에 β 상이 형성되어 격자 평창에 의한 뒤틀림 현상이 발생하여 부스러지기 쉬우며 이를 보완하기 위해 니켈, 구리, 은 등 다른 금속과의 합금이 반드시 요구된다. 또한 높은 수소투과 속도와 기계적 강도를 함께 유지하기 위해 복합막 형태의 팔라디움 막이 제조되며 복합막 제조시 박막의 핀홀을 최소화하고 장기적 안정성을 유지하는 것이 매우 중요한 문제이다. 이러한 팔라디움 막을 막반응기에 활용함으로써 탈수소 반응이나 수증기 개질 반응 등의 반응효율을 크게 높일 수 있다. 본고에서는 팔라디움 막의 구조 및 수소와 다른 기체투과 메카니즘, 여러 팔라디움 복합막 제조 방법 및 이에 따른 특성 그리고 이들의 응용분야에 대해 살펴보고자 한다. Palladium(Pd) and palladium alloy membranes, which are well-known nonporous membranes with high perm-slectivity of hydrogen, have been used to separate hydrogen of high purity from vatious gas mixtures. The study of these membrane systems as hydrogen separation membranes and membrane reactors has been rather extensive for the past several decades. Pd alloys with other metals such as nickel, copper and silver are preferred over pure Pd, since pure Pd is subject to the α-β phase transformation due to the adsorption of hydrogen, which changes the atom spacing in the metal lattice and becomes brittle after repeated cycles of hydrogen sorption and desorption. For high flux of hydrogen permeation together with mechanical stability, Pd membranes have been mostly composite type structure with thin coating layer over a memchanically strong porous supporting layer. Minimization of pin holes and maintenance of long term stability of thin coating layer are very important factors in the preparation of composit membranes. The reaction effeciency of de-hydrogenation and water vapor reforming reaction was improve by the membrane reactors made with these palladium membranes. In this paper the structure of palladium membranes, the transport mechanism of hydrogen and gases, the preparation and characteristics of various composite palladium membranes and their applications will be discussed.

대기중 이산화탄소 배출 제어를 위한 분리막 기술

서봉국,박유인,이규호 한국화학공학회 2003 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.41 No.4

온실효과에 의한 지구 온난화 현상의 주요 원인이 되는 이산화탄소의 대기중 배출 제어를 위한 대책 기술의 하나로서 에너지 저 소비형 분리막 기술이 최근 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 이산화탄소를 효율적으로 분리하기 위한 각종 분리막의 개념을 소개하고, 지금까지 개발된 이산화탄소 분리용 고분자막, 무기막, 중공사 접촉기막을 중심으로 국내외 연구 개발 동향과 향후 연구 전망에 대해서 해설하였다. Membrane separation technology is attracting much attention as an efficient tool for carbon dioxide reduction to migrate the green house effects. In this paper, we introduce concepts of membranes for carbon dioxide separation and review many researches relating to polymeric membranes, inorganic membranes and hollow fiber membrane contactor.

막 접촉기-탈거탑 복합 공정을 이용한 이산화탄소 분리회수

연순화,서봉국,박유인,이규호 한국화학공학회 2001 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.39 No.6

중공사막 접촉기를 기존의 흡수장치에 흡수기로 도입하여 구축한 hybrid 시스템을 이용하여 이산화탄소의 분리·회수에 관한 연구를 수행하였다. 분리효율이 우수한 중공사막 접촉기를 개발하기 위해 다양한 구조적 특성을 가지는 PVDF, PTFE 및 PP 중공사막을 이용하여 혼합 기체 및 흡수제 유량 등의 운전조건에 따른 이산화탄소 제거효율 특성을 조사하였다. 그 결과 중공사막 접촉기가 기존의 충진 흡수탑에 비해 큰 기-액간의 접촉면적으로 인해 분리효율이 높았으며, 그 중에서도 PVDF 중공사 막이 안정된 기-액간의 계면을 유지함으로서 다른 중공사막에 비해 우수한 분리효율을 나타내었다. 또한, 흡수제의 종류(H_2O, K_2CO_3, MEA)에 따른 흡수성능을 조사하고, CO_2-MEA계에서 각 중공사막에 대한 물질전달 특성을 비교하였다. 이산화탄소 분리효율, 경제성, 물질전달 특성 등을 고려하면, MEA를 흡수제로 사용한 경우, PVDF 중공사막이 막 접촉기로서 가장 적합할 것으로 기대된다. Membrane contactor-stripper hybrid process was used to recover CO_2 from the flue gas. Porous PTFE, PVDF, PP hollow fiber modules were used as the membrane contactor. The CO_2 was removed by the porous polymeric hollow fiber membrane contactor using H_2O, K_2CO_3 or monoethanolamine(MEA) solution as the absorbent. Then, the CO_2 was recovered from the absorbent by the thermal stripping tower with steam. The membrane contactor increased the gas-liquid contactor area and mass transfer coefficient, and thus the hybrid process showed a higher CO_2 removal efficiency than the conventional absorption tower. PVDF module with smaller pore size showed the most stable gas-liquid interface and the highest removal efficiency among the hollow fiber membrane contactor modules. gas

다양한 지지체 분리막 위에 poly(vinyl alcohol)이 코팅된 나노복합막의 제조

Lee Kew Ho,Kim In Chul 한국막학회 2005 멤브레인 Vol.15 No.1

Poly(vinyl alcohol) (PVA)이 폴리술폰 한외여과 막, 술폰화된 폴리에테르술폰, 폴리아미드 나노 막 위에 코팅된 나노 복합막을 가압법에 의해서 제조되었다. PVA는 글루터알데하이드 수용액으로 가교되었다. 모든 지지층위에 PVA 희박용액이 성공적으로 코팅되어 나노복합막이 제조되었다. 지지막 위의 친수화도가 높아짐에 따라 수투과 유량이 증가하였다. 특히 음하전을 띠는 폴리아미드 나노 복합막의 제타전위는 PVA로 코팅함으로서 감소되었다. 막 오염 실험은 양이온을 띠는 계면활성제, 휴민산, 휴민산과 칼슘이온 복합체 및 bovine serum albumin을 사용하여 실행하였다. PVA로 코팅되지 않은 폴리아미드 나노복합막은 각각의 오염물질에 의해서 심하게 오염되었다. 휴민산과 단백질에 의한 오염은 오염물질의 등전점에서 가장 심하게 발생하였다. 휴민산에 이가 양이온을 첨가함으로서 오염이 심각하게 일어났다. PVA 수용액으로 폴리아미드 나노 복합막을 코팅함으로서 막 오염이 감소되었다. PVA로 코팅된 폴리아미드 나노 복합막은 산, 염기용액에 대해 저항성을 보였다. The poly(vinyl alcohol) (PVA)-based thin film composite nanofiltration (NF) membranes were prepared by coating polysulfone ultrafiltration membranes, sulfonated polyethersulfone and polyamide NF membranes with aqueous PVA solution by a pressurizing method. The PVA was cross-linked with aqueous glutaraldehyde solution. The NF membranes coated with a very low concentration of PVA on all the support membranes was successfully prepared. With increasing the hydrophilicity of the support membranes, the water flux increased. Especially, ζ-potential of negatively charged polyamide NF membrane was reduced by coating the membrane with PVA. A fouling experiment was carried out with positively charged surfactant, humic acid, complex of humic acid and calcium ion and bovine serum albumin. A non-coated polyamide NF membrane was significantly fouled by various foulants. The fouling process when using humic acid and protein occurred at the isoelectric point. There was severe fouling when using humic acid and adding bivalent cations. By coating the polyamide NF membrane with aqueous PVA solution, fouling was reduced. The polyamide NF membrane coated with PVA was resistant to the acidic and basic solution.

아닐링된 폴리아크릴로니트릴 나노막의 성능

Lee Kew Ho,Kim In Chul 한국막학회 2005 멤브레인 Vol.15 No.1

통합형 비대칭 폴리아크릴로니트릴(PAN) 한외여과막의 기공크기를 줄이기 위하여 아닐링을 하였다. 두 종류 PAN 고분자(단일중합체와 공중합체)의 화학적 구조가 아닐링에 미치는 영향을 조사하였다. PAN 고분자의 아닐링은 고분자의 화학적 구조에 큰 영향을 받는다. 공중합체가 단일중합체에 비해서 덜 강직한 구조를 지니므로 아닐링에 훨씬 큰 영향을 받는다. 아닐링을 실시하기 전에 고분자 내에 잔존하는 용매의 완벽한 제거를 위하여 분리막을 물 속에서 예열 처리하였다. 예열처리를 하지 않은 경우가 아닐링 효과가 더 컸다. 높은 온도에서 아닐링 하기 전에 예열을 하면 기공크기의 증가를 가져 왔다. 막의 표면은 약간 음전하를 띠었고 PAN 나노막의 염배제율은 다음과 같은 순서로 측정되었다: R(Na₂SO₄) > R(NaCl) > R(MgSO₄) > R(CaCl₂). Donnan 평형과 전기중성도에 의해서 염제거 거동을 설명하였다. The integrally skinned asymmetric PAN ultrafiltration membranes were annealed for reducing the pore size. The effect of the chemical structure of two PAN polymers (homo- and copolymer) on annealing was investigated. The annealing of PAN polymer was strongly affected by the chemical structure of the polymer. In other words, the annealing effect of the copolymer was much larger than that of the homopolymer due to its less rigid structure of the main chain. Before annealing, the membranes were usually preheated in water in terms of the complete removal of remained solvents in the membranes. The annealing effect was bigger when no preheating. However, the preheating of the membrane before annealing at high temperatures leads to an increase in the pore size of membranes. The surface of the membranes was slightly negative and the salt rejection of PAN nanofiltration membrane was in the following order: R(Na₂SO₄) > R(NaCl) > R(MgSO₄) > R(CaCl₂). This salt rejection behavior could be explained by the Donnan equilibrium and the electroneutrality

Preparation of Fouling Resistant Nanofiltration and Reverse Osmosis Membranes and Their use for Dyeing Wastewater Effluent

Kew-Ho Lee,In-Chul Kim,Young-Hyun Ka,Joo-Young Park 한국공업화학회 2004 Journal of Industrial and Engineering Chemistry Vol.10 No.1

연구발표논문초록 ( 분리기술 (3) )

Kew Ho Lee (정),Sun Tak Hwang (정) 한국화학공학회 1987 추계학술발표회 Vol.- No.-

Flow of gases through microporous membrane

( Kew Ho Lee ) 한국화학공학회 1987 추계학술발표회 Vol.1987 No.-

Microstructure and Pore Size Control of Silica Membrane for Gas Separation at Elevated Temperatures

Lee Kew-Ho,Sea Bongkuk,Lee Dong-Wook The Membrane Society of Korea 2005 Korean Membrane Journal Vol.7 No.1

Among ceramic membranes developed to date, amorphous silica membranes are attractive for gas separation at elevated temperatures. Most of the silica membranes can be formed on a porous support by sol-gel or chemical vapor deposition (CVD) process. To improve gas permselectivity of the membrane, well-controlled pores having desired size and chemical affinity between permeates and membrane become important factors in the preparation of membranes. In this article, we review the literature and introduce our technologies on the microstructure to be solved and pore size control of silica membranes using sol-gel and CVD methods.