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분리막 투과도와 분리도 인자의 시스템 설계 효과 연구 = A Study of the Effect of the Permeability and Selectivity on the Performance of Membrane System Design
저자
신미수(Mi-Soo Shin) ; 장동순(Dongsoon Jang) ; 이용국(Yongguk Lee) 연구자관계분석
발행기관
학술지명
대한환경공학회지(Journal of Korean Society of Environmental Engineers)
권호사항
발행연도
2016
작성언어
Korean
주제어
등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
656-661(6쪽)
KCI 피인용횟수
1
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분리막의 제조에 있어서 높은 분리도와 투과도가 요구되지만 투과도와 분리도는 반비례하는 경향이 있으므로 현실적으로 가능하지 않다. CO₂ 포집의 비용절감 측면에서 살펴보면 분리막의 재질 자체보다는 투과도와 분리도가 분리막의 모듈이나 시스템의 성능이 미치는 영향이 더 중요하다고 할 수 있다. 예로 들어 CO₂ 13%와 N₂ 87%인 혼합기체를 분리도를 5로 고정시킨 후 유량의 10%가 분리막을 통하여 투과된다고 가정하면 투과한 10% 중에 CO₂ 4.28%, N₂가 5.72%로서 투과한 기체중 이산화탄소의 농도가 42.8%가 된다. 이 경우 이산화탄소의 순도는 42.8%이며 첫 번째 투과에 의해 얻은 이산화탄소의 회수량은 4.28/13 = 32.9%가 된다. 만일 투과도와 분리도를 두배로 증가시킬 경우 이산화탄소의 순도는 64.5%, 이산화탄소 회수량은 12.9/13 = 99.2%로 나타났다. 이 경우 대부분의 CO₂가 회수되었으며 이것이 의미하는 바는 주입된 이산화탄소가 투과되지 않고 그대로 통과하여 빠져나가는 양은 거의 제로에 가까운 경우로서 이산화탄소 분리에는 이상적인 설계나 운전조건이라 할 수 있다. 일정한 주입농도에서 주어진 투과도에 대하여 이산화탄소를 100% 회수하는 임계 분리도가 존재함을 알 수 있으며, 임계 분리도 이상 높아질 경우 이산화탄소 회수되는 양이나 순도 향상에 별다른 영향이 없음을 시사하고 있다. 이상의 결과에서 주어진 이산화탄소의 농도에 대해서 분리막을 이용한 분리에서 이산화탄소를 100% 투과시키는 임계 투과도와 분리도가 설계와 운전조건의 최적화를 위하여 절대적으로 중요함을 알 수 있다.
더보기Manufacturing membrane materials with high selectivity and permeability is quite desirable but practically not possible, since the permeability and selectivity are usually inversely proportional. From the viewpoint of reducing the cost of CO₂ capture, module performance is even more important than the performance of membrane materials itself, which is affected by the permeance of the membrane (P, stagecut) and selectivity (S). As a typical example, when the mixture with a composition of 13% CO₂ and 87% of N₂ is fed into the module with 10% stage cut and selectivity 5, in the 10 parts of the permeate, CO₂ represents 4.28 parts and N₂ represents 5.72 parts. In this case, the CO₂ concentration in the permeate is 42.8% and the recovery rate of CO₂ in this first separation appears as 4.28/13 = 32.9%. When permeance and selectivity are doubled, however, from 10% to 20% and from 5 to 10, respectively, the CO₂ concentration in the permeant becomes 64.5% and the recovery rate is 12.9/13 = 99.2%. Since in this case, most of the CO₂ is separated, this may be the ideal condition. For a given feed concentration, the CO₂ concentration in the separated gas decreases if permeance is larger than the threshold value for complete recovery at a given selectivity. Conversely, for a given permeance, increasing the selectivity over the threshold value does not improve the process further. For a given initial feed gas concentration, if permeance or selectivity is larger than that required for the complete separation of CO₂, the process becomes less efficient. From all these considerations, we can see that there exists an optimum design for a given set of conditions.
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연월일 | 이력구분 | 이력상세 | 등재구분 |
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2027 | 평가예정 | 재인증평가 신청대상 (재인증) | |
2021-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (재인증) | KCI등재 |
2018-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (계속평가) | KCI등재 |
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2004-01-01 | 평가 | 등재학술지 유지 (등재유지) | KCI등재 |
2001-01-01 | 평가 | 등재학술지 선정 (등재후보2차) | KCI등재 |
1998-07-01 | 평가 | 등재후보학술지 선정 (신규평가) | KCI후보 |
기준연도 | WOS-KCI 통합IF(2년) | KCIF(2년) | KCIF(3년) |
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2016 | 0.52 | 0.52 | 0.45 |
KCIF(4년) | KCIF(5년) | 중심성지수(3년) | 즉시성지수 |
0.43 | 0.42 | 0.604 | 0.13 |
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