초록 ▼

이산화탄소와 메탄이 주요 성분으로 구성되어 있는 매립지로부터 $CO_2$를 선택적으로 흡착, 분리하는 기술을 개발하였다. 활성탄소섬유의 미세기공을 벤젠 화학증착법으로 처리하여 $CO_2$에 대한 선택적 흡수능이 약 20배 향상된 고효율 흡착제를 얻었다. 이러한 고효율 흡착제를 사용하여 매립지가스로부터 $CO_2$를 연속적으로 분리하는 공정을 개발하였는데 연속 흐름 분위기에서 4분간 $CO_2$의 파과가 지연되는 효과를 얻었다. 또한 흡착된 $CO

이산화탄소와 메탄이 주요 성분으로 구성되어 있는 매립지로부터 $CO_2$를 선택적으로 흡착, 분리하는 기술을 개발하였다. 활성탄소섬유의 미세기공을 벤젠 화학증착법으로 처리하여 $CO_2$에 대한 선택적 흡수능이 약 20배 향상된 고효율 흡착제를 얻었다. 이러한 고효율 흡착제를 사용하여 매립지가스로부터 $CO_2$를 연속적으로 분리하는 공정을 개발하였는데 연속 흐름 분위기에서 4분간 $CO_2$의 파과가 지연되는 효과를 얻었다. 또한 흡착된 $CO_2$를 탈착시킬 때 전기를 사용함으로써 부대시설이 필요하지 않는 전기변동 흡착 공정을 개발하였고 $100Nm^2/d$규모의 시제품을 제작하였다. 이와 함께 전기변동 흡착 기술의 응용으로 세탁소와 같이 소규모 분산형 VOC 오염원에 대응할 수 있는 공정을 개발하고 시작품을 제작하였다. 흡착제의 성능을 향상시키기 위하여 미세 기공의 크기를 조절하는 기술로 화학증착법을 이용하였고 이를 통하여 sub nano 크 기까지 조절 가능한 기술을 개발하였다.

Abstract ▼

In the present study, a series of active carbon fibers were studied to examine the separation of carbon dioxide from methane.
Static and dynamic adsorption experiments on activated carbon fibers (ACFs) were conducted for $CO_2$ and $CH_4$ gas mixtures and the selective separ

In the present study, a series of active carbon fibers were studied to examine the separation of carbon dioxide from methane.
Static and dynamic adsorption experiments on activated carbon fibers (ACFs) were conducted for $CO_2$ and $CH_4$ gas mixtures and the selective separation of $CO_2$ was demonstrated. An electric swing adsorption process (ESA) was exploited to effect the rapid desorption of adsorbed gas at an atmospheric pressure. In a single component adsorption experiment, the amount of adsorbed $CO_2$ reached up to 40 mg/g-ACF, twice as large as that of adsorbed $CH_4$. Therefore, the separation factor defined as a ratio of adsorbed $CO_2/adsorbed$ $CH_4$ was 2.0. But multi-component experiments showed higher separation factor 5.2 owing to a roll-up phenomena in $CH_4$. The temperature increase is not linearly proportional to the power input, while the passage of greater electrical voltage (30V) caused the ACF temperature to exceed $200^{\circ}C$ within 30sec. $CO_2$ desorption at low applied voltage was well accomplished by a heating of the ACF to temperatures under $60^{\circ}C$. ACF adsorption bed regenerated with ESA showed a constant regeneration efficiency over $85\%$ having regular breakthrough curve. ESA method increased desorption efficiency over $20\%$ compared with vacuum method.
From these experimental results, we manufactured tow trial products, one for $CO_2$ separation system in a $100Nm^3/d$ scale and the other, VOC treatment system for laundry.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 10
• 그림차례 ... 12
• 표차례 ... 17
• 제 1 장 연구개발 과제의 개요 ... 18
• 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 18
• 제 2 절 연구개발의 범위 ... 23
• 1. 연구개발의 최종목표 ... 23
• 2. 연차별 연구개발 목표 및 내용 ... 23
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 24
• 제 1 절 매립지가스 활용 기술 현황 ... 24
• 제 2 절 흡착, 분리에 의한 $CO_2$회수 기술 ... 31
• 1. 압력변동 흡착(PSA) 기술 ... 31
• 2. 흡착법을 이용한 매립지가스 분리 기술 ... 32
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 34
• 제 1 절 고효율 홉착제 선정 ... 35
• 1. $CO_2$흡/탈착 실험 ... 36
• 2. 전원 공급에 따른 발열 특성 ... 38
• 제 2 절 $CO_2$ 흡착, 분리 실험 결과 및 고찰 ... 45
• 1. 서론 ... 45
• 2. 평형 흡착(Static adsorption) ... 46
• 3. 흡착 파과(Dynamic adsorption) ... 67
• 제 3 절 Pilot plant 규모의 전기변동흡착 공정과 Spin-off기술 ... 108
• 1. 전기변동 흡착 공정 ... 108
• 2. Spin-off기술 ... 111
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 116
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용 계획 ... 118
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 정보 ... 119
• 제 7 장 참고문헌 ... 122