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Polyamide 복합막을 이용한 메탄/이산화탄소 혼합기체의 분리 특성
이재화,이건호,최경석,김수룡,오세천 한국유화학회 2012 한국응용과학기술학회지 Vol.29 No.3
고분자는 우수한 투과선택도 및 가공성으로 인하여 여러 기체 혼합물의 분리를 위한 막의 소재로 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 polyamide 복합막을 이용하여 CH4 및 CO2 혼합기체의 분리특성에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구를 위한 모사 기체로는 순수 메탄과 이산화탄소를 혼합하여 사용하였으며, 서로 다른 운전조건에서의 투과실험을 수행하였다. 주입 기체의 유량은 800~1000 cm3/min으로 변화시켰으며, stage cuts의 변화는 50~60 %로 하였다. 또한 분리막의 운전 온도는 30~70℃에서 변화시켰으며 기체의 초기 주입압력은 6 bar로 설정하였다. 각 실험조건에서 메탄과 이산화탄소의 투과도를 평가하였고 이때 permeate에서의 이산화탄소에 대한 선택도를 함께 평가하였다. 또한 본 연구에서는 Arrhenius plots를 이용하여 메탄과 이산화탄소의 분리막에 대한 투과 활성화 에너지를 얻었다. Polymers are widely used as membrane material for performing the separation of various gaseous mixtures due to their attractive permselective properties and high processability. The separation characteristics of CH4 and CO2 mixed gas using polyamide composite membrane has been studied in this work. The sample gas was prepared by mixing pure methane and carbon dioxide. Permeation tests were carried out at different operation conditions. Feed flow rates were varied between 800~1000 cm3/min, and the stage cuts were varied between 50~60%. The gas inlet pressure and the temperature were varied as 6 bar and 30~70℃, respectively. The effects of the above mentioned parameters were investigated to estimate the permeability of CH4 and CO2, and the selectivity of CO2 was also calculated for all conditions. The Arrhenius plots were also performed to obtaine the activation energies of CH4 and CO2 permeabilities.
CO2-염수 상대 투과도 측정에서 고압 2상 분리기를 이용한 포화도 측정
정구선,허대기,이재형 한국자원공학회 2012 한국자원공학회지 Vol.49 No.2
CO2 geological storage has been recognized as one of the most effective CO2 mitigation method due to its significant amount of storage capacity and high efficiency in the field application. CO2-brine relative permeability data is necessary to understand the fluid flow, displacement characteristics and storage mechanism of injected CO2 into deep saline aquifer. Most of the previous studies did not consider CO2 solubility and only few CO2-brine relative permeability data shows quantitative saturation measurement at aquifer condition. In this study we developed a high pressure 2-phase separator to quantitatively measure fluid saturation of CO2-brine relative permeability and introduced a closed circulation system to consider CO2 solubility. The relative permeability results measured using high pressure 2-phase separator are similar to the experimental results measured using CT sacn. CO2 지중저장은 막대한 양의 CO2 처분이 가능하고 현장 적용성이 높아 국제사회에서 효과적인 CO2 감축 방안 중 하나로 인정받고 있다. CO2 지중저장 시 대수층으로 주입된 CO2의 유동 및 축출 특성, 저장 메커니즘을 이해하기 위해서는 염수와 CO2의 상대 투과도 자료가 필요하다. 기존의 염수와 CO2의 상대 투과도 측정연구에서는 염수에 용해되는 CO2의 양을 고려하지 않았고 대기압 조건에서 포화도를 결정하였기 때문에 불확실성을 내포하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 밀폐 순환형의 시스템을 도입하여 염수에 용해되는 CO2의 양을 일정하게 유지시켰으며 고압 2상 분리기를 설계, 제작하여 실험 조건에서 암석 시료 내 포화되어 있는 유체의 양을 정량적으로 측정하였다. 고압 2상 분리기를 사용하여 측정된 염수와 CO2의 상대투과도 실험 결과는 CT scan을 사용하여 측정된 실험 결과와 상당히 유사한 양상을 보였다.
연소전 탈탄소화 적용을 위한 CO</sub>2<//sub>/H<sub>2</sub> 하이드레이트 형성 및 분리 연구
이현주(Lee, Hyun-Ju),이주동(Lee, Ju-Dong),이윤석(Lee, Yoon-Seok),이은경(Lee, Eun-Kyung),김수민(Kim, Soo-Min),김양도(Kim, Yang-Do) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
화력발전이 많은 비중을 차지하는 전력생산 산업은 온실가스(CO₂)의 최대 배출 원으로 알려져 있으며 증가하는 전력 수요 뿐 만 아니라 다가오는 기후변화협약에 대응하기 위하여 CO₂ 회수 및 공정 개선에 관한 연구가 많이 수행되고 있다. 특히 현재 연구되고 있는 전력분야의 대표적인 CO₂ 회수기술은 연소 후 포집(Post-combustion capture), 순산소 연소(Oxy-fuel combustion), 연소전 탈탄소화(Pre-combustion) 3가지로 구분된다. 이중 연소전 탈탄소화 기술은 석탄가스화복합발전(IGCC) 기술과 연계하여 CO₂를 회수할 수 있는 방법으로 가스화 된 석탄가스에 Water-Gas Shift 반응과, CO₂ 분리로 얻어진 탈 탄소 연료를 통해서 전력을 생산한다. 이 기술의 핵심은 생성된 CO₂/H₂ 복합가스로부터 CO₂를 분리하는 공정으로 차세대 회수 기술로는 Membrance Reactor, SOFC, Oxygen Ion Transfer Membrane(OTM), 그리고 가스 하이드레이트가 있다. 이중 가스 하이드레이트는 CO₂의 회수 뿐 만 아니라 처리 기술에도 적용 가능하지만 우리나라에는 이에 관한 기술이 전무한 형편이다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성원리를 이용하여 정온 정압 조건에서 CO₂/H₂ 하이드레이트를 제조하였으며 특히, 하이드레이트 형성 촉진제인 THF(Tetrahydrofuran)를 첨가하여 THF 농도에 따른 상평형 및 속도론 실험을 수행 하였다. 이러한 연구는 연소전 탄소화 기술에서의 CO₂ 회수 분리에 대한 핵심 연구임과 동시에 탄소배출권 규제에 실질적인 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.
이산화탄소를 적용한 상분리 사이클의 최적운전에 관한 실험적 연구
조홍현(Honghyun Cho),이호성(Hoseong Lee),김용찬(Yongchan Kim) 대한기계학회 2006 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2006 No.6
The cooling performance of a transcritical CO₂ cycle can be significantly improved by using a multi-stage compressor because the CO₂ cycle has a large pressure difference. In this study, the performance of a phase-separate CO₂ cycle was measured and analyzed by varying the refrigerant charge amount, 1<SUP>st</SUP>-2<SUP>nd</SUP> EEV opening, and 1<SUP>st</SUP>-2<SUP>nd</SUP> compressor frequency. The cooling performance of the phase-separate CO₂ cycle was improved over 6.4% by optimizing the operating conditions, and the reliability of system increased significantly.
김동섭(Tong Seop Kim),박성구(Sung Ku Park) 대한기계학회 2009 大韓機械學會論文集B Vol.33 No.5
Fuel cells are expected to be promising future power sources in both aspects of thermal efficiency and environmental friendliness. Accordingly, worldwide research and development efforts have been enormously increasing recently in various applications such as power plants, transportation and portable power sources. Among others, high temperature fuel cells, such as solid oxide fuel cells and molten carbonate fuel cells, are suitable for electric power plants. Moreover, their high operating temperature is quite appropriate to construct further advanced integrated systems. This paper reviews recent literatures on research and development of integrated power generation systems based on high temperature fuel cells. Research and development efforts are summarized in the area of fuel cell/ gas turbine hybrid systems, application of carbon capture technology to fuel cell systems, integration of coal gasification with fuel cells, and the use of alternative fuels.