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멤브레인 = Membrane Journal v.21 no.1, 2011년, pp.22 - 29   피인용횟수: 4
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고분자 분리막을 이용한 혼합가스($SF_6/N_2/O_2/CF_4$)로부터 $SF_6$의 회수
Recovery of $SF_6$ gas from Gaseous Mixture ($SF_6/N_2/O_2/CF_4$) through Polymeric Membranes

이현정    (한국과학기술연구원 물환경센터   ); 이민우    (한국과학기술연구원 물환경센터   ); 이현경    (상명대학교 공업화학과   ); 최호상    (경일대학교 화학공학과   ); 이상협    (한국과학기술연구원 물환경센터  );
  • 초록

    중전기의 유지 보수 및 교체 과정에서 절연체로 사용된 $SF_6$ 가스는 교체 충전과 정제과정에서 유입되는 공기와의 아크 방전에 의해 많은 종류의 부산물( $N_2$ , $O_2$ , $CF_4$ , $SO_2$ , $H_2O$ , HF, $SOF_2$ , $CuF_2$ , $WO_3$ 등)이 발생된다. 부산물 중에서도 대부분을 차지하는 것이 $N_2$ , $O_2$ , $CF_4$ 이며, $SF_6$ 가스를 재사용하기 위해서는 이들을 효과적으로 분리 회수하는 공정이 필요하다. 주요 부산물인 $N_2$ , $O_2$ , $CF_4$ 와의 분리 효율 측면에서 분리막법은 기존의 흡착, 심냉법에 비하여 상대적으로 높은 효율을 보이고 있어 이에 대한 관심 또한 증가하고 있다. 따라서 본 논문에서는 중전기 산업에서 발생되는 $SF_6$ 가스 함유 농도 90 vol% 이상의 가스에 대하여 분리막법을 적용하여 $N_2$ , $O_2$ , $CF_4$ 와 $SF_6$ 가스의 온도와 배출유량의 변화에 따른 분리 회수 가능성을 관찰하였다. PSF와 PC 중공사 분리막을 이용하여 고농도 $SF_6$ 에 대한 분리 회수 실험 결과, PSF 분리막의 최대 회수율은 압력 0.3 MPa, 온도 $25^{\circ}C$ , 배출유량 150 cc/min에서 92.7%를 나타내었으며, PC 분리막에서는 압력 0.3 MPa, 온도 $45^{\circ}C$ , 배출유량 150 cc/min 일 때 74.8%의 최대 회수율을 나타내었다. 또한, 사용된 두 가지 분리막과 운전 조건에서 주요 부산물인 $N_2$ , $O_2$ , $CF_4$ 의 최대 제거율은 각각 약 80%, 74%, 그리고 58.9%가 관찰되었다. 이로부터 분리막 공정은 고농도 폐 $SF_6$ 가스에서 주요 부산물로부터 $SF_6$ 의 효과적인 분리 및 회수가 가능한 공정으로 적용할 수 있는 가능성을 파악 할 수 있었다.


    During the maintenance, repair and replacement process of circuit breaker, $SF_6$ reacted with input air in arc discharge, which led to the production of by-product gases (eg, $N_2$ , $O_2$ , $CF_4$ , $SO_2$ , $H_2O$ , HF, $SOF_2$ , $CuF_2$ , $WO_3$ ). Among these various by-product gases, $N_2$ , $O_2$ , $CF_4$ is major component. Therefore, the effective separation process is necessary to recycle the $SF_6$ gas from the mixture gas containing $N_2$ , $O_2$ , $CF_4$ . In this study, the membrane separation process was applied to recycle the $SF_6$ gas from the mixture gas containing $N_2$ , $O_2$ , $CF_4$ . The concentration of $SF_6$ gas in gas produced from the electric power industry is over than 90 vol%. Therefore, we made the simulated gas containing $N_2$ , $O_2$ , $CF_4$ , $SF_6$ which the concentration of $SF_6$ gas is minimum 90 vol%. From the results of membrane separation process of $SF_6$ gas from $N_2$ , $O_2$ , $CF_4$ $SF_6$ mixture gases, PSF membrane shown the highest recovery efficiency 92.7%, in $25^{\circ}C$ and 150 cc/min of retentate flow rate. On the other hand, PC membrane shown the highest recovery efficiency 74.8%, in $45^{\circ}C$ and 150 cc/min of retentate flow rate. Also, the highest rejection rate of $N_2$ , $O_2$ , $CF_4$ is 80, 74 and 58.9% seperately in the same operation condition of highest recovery efficiency. From the results, we supposed the membrane separation process as the effective $SF_6$ separation and recycle process from the mixture gas containing $N_2$ , $O_2$ , $CF_4$ , $SF_6$ .


  • 주제어

    sulfur hexafluoride ( $SF_6$) .   nitrogen ( $N_2$) .   oxygen ( $O_2$) .   tetrafluoromethane ( $CF_4$) .   polymeric membrane .   recovery.  

  • 참고문헌 (22)

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    3. M. Maiss, L. P. Steele, R. J. Francey, P. J. Fraser, R. L. Langenfelds, N. B. A. Trivett, and I. Levin, "Sulfur hexafluoride- A powerful new atmospheric tracer", Atmospheric Enviroment, 30(10/11), 1621 (1996). 
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    22. R. T. Chern, W. J. Koros, E. S. Sanders, and R. Yui, "Second component' effects in sorption and permeation of gases in glassy polymers", J. Membr. Sci., 15(2), 157 (1983). 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (4)

    1. Lee, Hyun-Jung ; Lee, Hyun-Kyung ; Choi, Ho-Sang ; Lee, Sang-Hyup 2011. "Recovery of $SF_6$ from Gas Mixtures with Low Concentration of $SF_6$" 멤브레인 = Membrane Journal, 21(3): 256~262     
    2. Han, Na ; Lee, Hyunkyung 2013. "Preparation of PEGDA/PETEDA Dendrimer Membranes for $CO_2$ Separation" 멤브레인 = Membrane Journal, 23(1): 54~60     
    3. Jeong, Su Jung ; Lim, Joo Hwan ; Koh, Hyung Chul ; Ha, Seong Yong 2016. "Study on the Multi-stage Hollow Fiber Membrane Modules for SF6 Gas Separation" 멤브레인 = Membrane Journal, 26(2): 159~165     
    4. Jeong, Su Jung ; Lim, Joo Hwan ; Han, Sang Hoon ; Koh, Hyung Chul ; Ha, Seong Yong 2016. "Study on the Gas Separation of Carbon Molecular Sieve (CMS) Membrane for Recovering the Perfluorocompound Gases from the Electronics Industry" 멤브레인 = Membrane Journal, 26(3): 220~228     

 저자의 다른 논문

  • 이현정 (7)

    1. 2005 "Electron Transport of Low Transmission Barrier between Ferromagnet and Two-Dimensional Electron Gas (2DEG)" Journal of magnetics 10 (2): 66~70    
    2. 2005 "수직전류 인가형 나노 스핀소자의 제조 및 자기저항 특성" 韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society 15 (2): 61~66    
    3. 2006 "기상성장 탄소섬유/폴리페닐렌설파이드 복합체 제조 및 전기적$\cdot$유변학적 거동" 폴리머 = Polymer (Korea) 30 (1): 85~89    
    4. 2006 "유기반도체 재료-OTFT 재료-" 고분자 과학과 기술 = Polymer science and technology 17 (1): 63~89    
    5. 2006 "고분자 및 나노 복합물질의 3차원 구조분석" 고분자 과학과 기술 = Polymer science and technology 17 (1): 90~99    
    6. 2006 "내열성 플라스틱 광섬유 코어재료의 열적 및 광학적 성질" 폴리머 = Polymer (Korea) 30 (2): 158~161    
    7. 2010 "고분자 분리막 재질 변화에 따른 $O_2$, $CF_4$, $SF_6$ 투과도 및 투과선택도 특성 변화에 대한 연구" 멤브레인 = Membrane Journal 20 (3): 249~258    
  • 이민우 (1)

  • 이현경 (21)

  • 최호상 (35)

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