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새로운 무기분리막 재료로서의 Kalsilite ($KAISiO_4$) 제조와 물성
이용택,안효성,Lee, Yong-Taek,Ahn, Hyo-Seong 한국막학회 2008 멤브레인 Vol.18 No.1
Membrane process has been focused as an alternative separation process because not only it exhibits a high selectivity compared with a traditional distillation process, but also it is known to be an energy saving separation process. Inorganic membrane, especially zeolite membrane, has been studied since it can be operated in severe conditions compared to the organic membranes. Recently, new zeolite materials are tested as an inorganic membrane material to overcome disadvantages of existing zeolite membranes. Kalsilite can be used as an inorganic membrane material for gas separation and selective water separation from water/organic mixtures because it is expected to be hydrophilic resulted from Si/Al ratio of 1 like zeolite 4A and has a narrow pore size of 0.36 nm. In this study, kalsilite was synthesized by a new economical hydrothermal process using Si : Al : K : $H_2O$ mole ratio of 1 : 1 : 8 : 60. The synthesized kalsilite powder was confirmed by XRD and has a mean diameter of $2.73{\mu}m$. The vapor adsorption test showed the synthesized kalsilite is hydrophilic. 분리막 공정은 에너지 절약형 분리공정으로 전통적인 증류 분리공정과 비교하여 높은 선택도를 나타내기 때문에 액상 혼합물 분리의 대체 공정으로서 주목받고 있다. 제올라이트 막을 비롯한 무기분리막은 유기분리막의 단점을 보완하고 혹독한 조업조건에서도 운전이 가능한 장점을 지니고 있다. 최근 기존의 제올라이트 분리막의 단점을 보완하고 더욱 향상된 분리성능을 위한 새로운 무기분리막 재료들이 연구되어지고 있다. Kalsilite는 Si/Al 비율이 1로써 기존의 4A 제올라이트와 같이 친수성을 나타낼 것으로 예상되며 세공의 크기가 4A보다 더 작은 0.36 nm로 분리막으로 제조 시 가스분리, 물/유기물 혼합물에서 물의 선택적 분리가 가능할 것이다. 본 연구에서는 Si : Al : K : $H_2O$ = 1 : 1 : 8 : 60의 원료 포성 비율을 사용하여 kalsilite 분말을 경제적으로 수열합성 할 수 있는 새로운 공정을 개발하였으며. 최적의 합성조건인 합성온도 $300^{\circ}C$, 합성시간 6시간으로 kalsilite를 합성할 수 있었다. XRD 분석을 통하여 kalsilite임을 확인하였으며 입도 분석 결과 평균입도는 $2.73{\mu}m$이었다. 증기흡착 결과 kalsilite는 유기물보다 물에 대한 흡착능력이 큰 친수성 알루미노실리케이트임을 알 수 있었다.
NaY 제올라이트 막에 의한 TFEA 수용액의 탈수 분리 특성
정영기 ( Jeong Yeong Gi ),안효성 ( An Hyo Seong ),이수복 ( Lee Su Bog ),이용택 ( Lee Yong Taeg ) 한국공업화학회 2004 공업화학 Vol.15 No.3
불소화 에스테르의 제조 등에 사용되고 있는 TFEA에 대하여 NaY 제올라이트 막을 이용한 투과증발 공정을 검토하기 위한 기초실험을 수행하였다. 100 ℃에서 5 h 동안 수열 합성한 분리막 표면이 NaY 제올라이트 결정으로 완전하게 형성되었으며 분리막 두께는 약 5 ㎛임을 확인하였다. 제조한 NaY 제올라이트 막은 전 농도 범위에서 우수한 분리 성능을 보였고, 고온 조작에서도 분리도가 우수함을 확인할 수 있었다. 60 ℃에서 공급원액의 농도가 90 wt%일 때, 투과도는 약 6475 g/㎡/hr, 분리계수는 117 이상을 얻을 수 있었다. 따라서, NaY 제올라이트 분리막은 유기화합물 탈수 공정에 효과적인 분리막으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다. Pervaporation of water/2,2,2-trifluoroethanol (TFEA) mixtures was performed using a NaY zeolite membrane. NaY zeolite membranes were prepared hydrothermally on the inner surface of a porous α-albumin tube that was used as a support. The surface of a membrane, prepared at 100 ℃ for 5 h, was completely covered with randomly oriented, intergrown NaY zeolite crystals, and the resulting thichkness of the membrane was about 5 μm. The effects of the feed concentration and temperature on the pervaporation performance were studied. At 60 ℃ and a 90 wt% TFEA aqueous solution, the membrane showed a total flux of 6475 g/m^(2)hr and selectivity of 117. The results show a NaY zeolite membrane can be useful for the dehydration process of organic compounds by pervaporation.
강태영 ( Tae-young Kang ),안효성 ( Hyo-seong An ),전흥재 ( Heoung-jae Chun ),박종찬 ( Jong-chan Park ) 한국복합재료학회 2021 Composites research Vol.34 No.2
복합재료의 높은 비강도와 비강성으로 인해 복합재료는 다양한 산업분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 탄소 섬유 강화 복합재는 많은 기계적인 구조물에 널리 사용된다. 또한 이방성 특성을 갖는 탄소 섬유 강화 복합재는 금속 재료와 달리 섬유 방향에 따라 피로 거동을 이해하는 것은 구조 설계에 있어서 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 비낌 축(off-axis) 시편에 따라 복합재료의 피로 수명에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 이를 위해 복합재료의 비낌 축 시편(0°, 10°, 30°, 45°, 60°, 90°)에 대해 인장 및 피로 시험을 수행하였다. 피로 시험 결과, 복합재의 피로 강도는 섬유 방향이 0도로부터 조금 벗어날수록 피로 강도가 크게 감소하였으며 많이 벗어날수록 적게 감소하였다. 이는 적층 각이 커질수록 섬유의 하중을 지지하는 역할이 감소했기 때문이다. 또한 복합재의 피로 선도에 비낌 축 각도를 평준화하는 피로 강도 비율을 도입하여 피로 수명의 경향을 분석하였다. 피로 강도 비율(Ψ)-피로 수명 선도를 이용하여 적층 각도와 관계없이 피로 수명을 단일선으로 표현하였다. 피로 강도 비율을 통해 평준화된 피로 선도를 이용하면 2개 이상의 비낌 축 각도를 가지는 복합재의 피로 선도만으로도 임의의 다른 비낌 축 각을 가진 동일한 복합재의 피로 수명 곡선의 도출이 가능하다. Due to the high specific strength and stiffness of the composite materials, the composite materials have been extensively used in various industries. In particular, carbon fiber reinforced composites are widely used in many mechanical structures. In addition, since carbon fiber reinforced composites have anisotropic properties, to understand the fatigue behavior of composites with different fiber orientation is very important for the efficient structural design. Therefore, in this paper, the effect fiber orientation on the fatigue life of composite materials was experimentally evaluated. For this purpose, tensile and fatigue tests were performed on the off-axis specimens (0°, 10°, 30°, 45°, 60°, 90°) of the composite materials. As a result of the fatigue tests, the fatigue strength of the composites decreased significantly as the fatigue strength slightly deviated from 0 degrees. On the other hand, the more deviated, the less decreased. This is because the role of supporting the load of fibers decreased as the stacking angle increased. In addition, the fatigue behavior was analyzed by introducing a fatigue strength ratio (Ψ) that eliminates the fiber orientation dependence of the off-axis fatigue behaviors on the unidirectional composites. The off-axis fatigue S-N lines can be reduced to a single line regardless of the fiber orientation by using the fatigue strength ratio (Ψ). Using the fatigue Ψ-N line, it is possible to extract back to any off-axis fatigue S-N lines of the composites with different fiber orientations.
1,2,3차 아민수용액으로부터 PDMS-PE 복합막 접촉기를 이용한 이산화탄소 감압탈거
김정훈 ( Jeong Hoon Kim ),박성률 ( Sung Ryul Park ),안효성 ( Hyo Seong Ahn ),이수복 ( Soo Bok Lee ) 한국공업화학회 2010 응용화학 Vol.14 No.2
In this study, membrane vacuum stripping process was applied to desorption process for the purpose of the reduction of desorption energy in an amine absorption process. 30 wt% of aqueous MEA (monoethanolamine), DEA (diethanolamine), TEA (triethanolamine) solution were used as the absorbent and PE (polyethylene) was used as a support of composite membrane. PDMS (polydimethylsiloxane) knowing flaxable and high permeability was coated on the one side of PE support with desired thickness. The stripped CO(2) fluxes were checked at various solution temperatures and vacuum pressures.
연소후 이산화탄소 분리(CCS)를 위한 분리막 연구동향
서봉국 ( Bong Kuk Seo ),김정훈 ( Jeong Hoon Kim ),안효성 ( Hyo Seong Ahn ),장봉준 ( Bong Jun Chang ),이규호 ( Kew Ho Lee ) 한국공업화학회 2011 공업화학전망 Vol.14 No.3
지구온난화를 일으키는 주범인 이산화탄소를 회수하는 분리 회수 및 저장(Carbon Capture and Sequestration: CCS)기술의 중요성이 날로 커지고 있다. 현재 CCS기술 중 연소후 회수분리(post-combustion capture) 기술은 화석연료를 사용하는 현존하는 모든 연소시스템을 고려하면 반드시 해결되어야 할 중요한 기술이다. 이러한 CCS에서 이산화탄소의 회수에너지 소모 및 분리 플랜트 비용면에서 미래잠재성이 아주 큰 막분리 기술에 관한 국내외 최근 연구동향에 대해 알아보았다. 특히 시급히 개발되어야 할 분리막 기술을 크게 고분자막, 무기막, 막접촉기, 혼성공정 등으로 나누고 이산화탄소/질소에 대한 선택투과의 원리를 설명하고 최근의 연구결과 등을 정리하였다. 마지막으로 국내외의 연구된 결과를 바탕으로 이산화탄소의 분리막의 미래방향을 제시하였다.