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멤브레인 = Membrane Journal v.22 no.1, 2012년, pp.72 - 76  

고분자 분리막을 이용하여 $SF_6/N_2$ 혼합 기체에서 $SF_6$ 분리
Separation of $SF_6$ from $SF_6/N_2$ Mixtures Using Polymeric Membranes

고영덕    (한밭대학교 공과대학 화학공학과   ); 이형근    (한국에너지기술연구원, 온실가스연구센터   ); 홍성욱    (한밭대학교 공과대학 화학공학과  );
  • 초록

    육불화황( $SF_6$ )은 매우 큰 지구 온난화 효과를 가진다. 따라서, $SF_6/N_2$ 의 사용을 줄이고 이것을 대기 중으로 방출하는 것을 억제하기 위한 노력이 있어 왔다. 전기 기구에서 $SF_6$ 의 사용량을 줄이는 한 가지 방법은 $SF_6/N_2$ 혼합 기체를 사용하는 것이다. 혼합 기체에서 $SF_6$ 의 농도는 10~60%까지 변화가 가능하다. 그러나, 기구를 분해하거나 수리할 경우에 혼합기체에서 $SF_6$ 를 회수하여야 한다. $SF_6$ 의 끓는점이 $-60^{\circ}C$ 정도로 매우 낮으므로 액화법은 적용하기가 어렵다. 한 가지 가능한 대안은 분리막을 사용하는 것이다. 본 연구에서는 5가지 고분자에 대해서 육불화황과 질소의 투과 성질에 대해서 조사하였다. 예를 들면 $25^{\circ}C$ 에서 이축연신 폴리프로필렌(BOPP)에 대한 질소의 투과도는 0.19 barrer인 반면에 육불화황의 투과도는 0.0012 barrer로써 선택도는 158이었다. $SF_6/N_2$ 혼합기체에 대한 upper bound가 처음으로 제안되었는데 n = -1.33 and k = 160 (barrer)이었다.


    $SF_6$ has an extremely high global worming potential (GWP). Therefore, there has been an effort to reduce the use of $SF_6$ and its emission into atmosphere. One possible solution for minimizing the use of $SF_6$ in electrical equipments is utilization of gas mixtures such as $SF_6/N_2$ . The $SF_6$ concentration in the gas mixture varies from 10 to 60%. However, when the apparatus is repaired or dismantled, we have to recover $SF_6$ from the gas mixture. Since the boiling point of $SF_6$ is low ( ${\sim}-60^{\circ}C$ ), the liquefaction method is difficult to apply. One possible alternative is the membrane separation technology. In this study, we investigated the $SF_6$ and $N_2$ permeation properties of 5 polymeric membranes. For example, permeability of $N_2$ in BOPP membrane at $25^{\circ}C$ was 0.19 barrer, whereas that of $SF_6$ was only 0.0012 barrer, resulting in the selectivity of 158. An upper bound for $SF_6/N_2$ gas pair was suggested for the first time with n = -1.33 and k = 160 (barrer).


  • 주제어

    polymer membrane .   global warming potential .   upper bound .   $SF_6/N_2$.  

  • 참고문헌 (17)

    1. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 1995 Report of the Scientific Assessment Working Group of IPCC (1995). 
    2. L. G. Christophorous, J. K. Olthoff, and D. S. Green, "Gases for electrical insulation and arc interruption: Possible present and future alternatives to pure $SF_{6}$", NIST Technical notes, No. 1425 (1997). 
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    7. H. C. Ko, S. Y. Ha, S. M. Woo, S. Y. Nam, B. S. Lee, C. S. Lee, and H. M. Choi, "Separation and purification of bio gas by hollow fiber gas separation membrane module", Membrane Journal, 21, 177 (2011).     
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    11. H. Lee, M. Lee, H. Lee, and S. Lee, "Separation and recovery of $SF_{6}$ gas from $N_{2}$/$SF_{6}$ gas mixtures by using a polymer hollow fiber membranes", J. KSEE, 33, 47 (2011).     
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    14. Y. Ko and S. U. Hong, "Permeation characteristics of air and water vapor through ABS/filler hybrid films", Membrane Journal, 18, 256 (2008). 
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    16. Y. E. Li, J. Kapusta, M. Meinari, and J. Barney, "Capture and recycle: A new option for emission reduction of sulfur hexafluoride in magnesium melting", in Rewas '99: Global Symposium on Recycling, Waste Treatment and Clean Technology, Tms (1999). 
    17. T. J. Bandosz, J. Jagie-l-lo, K. Putyera, and J. A. Schwarz, "Sieving properties of carbons by template carbonization of polyfurfuryl alcohol within mineral matrixes", Langmuir, 11, 3964 (1995). 

 저자의 다른 논문

  • 고영덕 (3)

    1. 2008 "ABS 복합 필름의 공기 및 수증기 투과 특성" 멤브레인 = Membrane Journal 18 (3): 256~259    
    2. 2009 "Alumina Sol을 코팅한 BOPP 복합체의 제조 및 기체 투과 특성" 멤브레인 = Membrane Journal 19 (1): 19~24    
    3. 2014 "PVDF-HFP/이온성 액체 겔 분리막 제조 및 기체 투과도 측정" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 25 (6): 559~563    
  • 홍성욱 (20)

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