KR101230653B1 - 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 세라믹 지지체를 반응로에 넣고 상기 반응로의 온도를 500~2000℃로 유지시키는 온도조절단계와 상기 온도조절단계 후 탄화수소를 포함하는 탄소제공가스를 상기 반응로에 도입하여 탄화수소를 열분해시켜 상기 세라믹 지지체에 탄소를 증착하는 탄소증착단계를 포함하여, 핀홀 현상이 발생하지 않고 표면이 균일하여 기체 분리능력이 향상되며, 고가의 폴리머를 사용하지 않고 탄소공급원으로 탄화수소를 사용하여 경제성이 뛰어나고, 특정한 기체를 분리하는데 적합한 카본 멤브레인을 용이하게 제조할 수 있는 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법에 대한 것이다.

Description

기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법{Method for manufacturing carbon membrane for gas seperation}
본 발명은 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 세라믹 지지체를 반응로에 넣고 상기 반응로의 온도를 500~2000℃로 유지시키는 온도조절단계와 상기 온도조절단계 후 탄화수소를 포함하는 탄소제공가스를 상기 반응로에 도입하여 탄화수소를 열분해시켜 상기 세라믹 지지체에 탄소를 증착하는 탄소증착단계를 포함하여, 핀홀 현상이 발생하지 않고 표면이 균일하여 기체 분리능력이 향상되며, 고가의 폴리머를 사용하지 않고 탄소공급원으로 탄화수소를 사용하여 경제성이 뛰어나고, 특정한 기체를 분리하는데 적합한 카본 멤브레인을 용이하게 제조할 수 있는 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법에 대한 것이다.
기체분리용 멤브레인이란 기체 혼합물 중 특정 기체 성분만을 분리해낼 수 있는 분리막으로, 기후조약 발효로 지구온난화의 원인인 온실가스와 산성가스의 배출저감과 분리회수가 시급해짐에 따라 최근 많은 연구가 이루어지고 있다. 멤브레인을 이용한 기체분리는 멤브레인에 대한 선택적인 가스투과원리에 의하여 이루어지는데, 기체 혼합물이 멤브레인의 표면에 접촉하였을 때 기체성분은 멤브레인 속으로 용해, 확산하게 되고 이때 각각의 기체성분의 용해도와 투과도는 멤브레인 물질에 대하여 서로 다르게 나타남으로 멤브레인을 통해 기체를 분리할 수 있다.
일반적으로 멤브레인의 종류는 크게 고분자로 이루어진 유기 멤브레인과 세라믹 및 탄소를 주원료로 하는 무기 멤브레인으로 나누어지는데, 유기 멤브레인의 경우 내열성 및 내구성이 약하여 고온의 기체를 분리할 수 없고 사용기간이 짧은 문제가 있다.
무기 멤브레인은 전처리를 졸겔법으로 폴리머(Polymer)를 지지체인 세라믹 등에 담근(dipping)후 열분해로 표면을 처리하여 제조되는데, 전처리를 하여야 하고 고가의 폴리머를 사용하여야 하여 경제성이 떨어지고, 핀홀 현상 등의 표면의 불균일화로 인해 기체분리능력이 떨어지며, 200도 이하의 온도에서만 운전이 가능해 600도 이상 고온의 기체를 분리할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 혼합기체에서 특정의 기체를 분리할 수 있는 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 핀홀 현상이 발생하지 않고 표면의 균일화로 인하여 기체분리능력이 향상된 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고가의 폴리머를 사용하지 않고 탄소공급원으로 탄화수소를 사용하여 경제성이 뛰어난 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 탄소제공가스의 도입유량속도, 반응시간, 탄화수소의 종류 및 양을 조절하여 특정한 기체를 분리하는데 적합한 카본 멤브레인을 용이하게 제조할 수 있는 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법은 세라믹 지지체를 반응로에 넣고 상기 반응로의 온도를 500~2000℃로 유지시키는 온도조절단계와; 상기 온도조절단계 후 탄화수소를 포함하는 탄소제공가스를 상기 반응로에 도입하여 탄화수소를 열분해시켜 상기 세라믹 지지체에 탄소를 증착하는 탄소증착단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법에 있어서 상기 온도조절단계는 세라믹 지지체를 반응로에 넣고 질소를 캐리어가스로 사용하여 0.8~1.2℃/min의 속도로 온도를 상승시켜 상기 반응로의 온도가 500~2000℃가 되도록 승온시키는 승온단계와, 상기 반응로의 온도가 500~2000℃에 도달한 후 20~40min 동안 상기 반응로를 500~2000℃로 유지시키는 안정화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법에 있어서 상기 탄소제공가스는 질소 가스 75~95 부피%와 탄화수소 5~25 부피%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법에 있어서 상기 탄소증착단계에서는 25~200min 동안 탄소를 증착시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법에 있어서 상기 탄소증착단계에서는 50~1500㎖/min 유량속도로 탄소제공가스를 상기 반응로 내에 도입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법에 있어서 상기 탄화수소는 메탄이 사용되고, 상기 온도조절단계에서는 1000~1200℃로 반응로의 온도가 유지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법에 있어서 상기 탄소증착단계에서는 50~1500㎖/min 유량속도로 탄소제공가스가 상기 반응로 내에 도입되어 25~200min 동안 탄소를 증착시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법에 있어서 상기 온도조절단계는 세라믹 지지체를 반응로에 넣고 질소를 캐리어가스로 사용하여 1℃/min의 속도로 온도를 상승시켜 상기 반응로의 온도가 1100℃가 되도록 승온시키는 승온단계와, 상기 반응로의 온도가 1100℃에 도달한 후 30min 동안 상기 반응로를 1100℃로 유지시키는 안정화단계를 포함하며, 상기 탄소증착단계에서는 1000㎖/min 유량속도로 탄소제공가스가 상기 반응로 내에 도입되어 180min 동안 탄소를 증착시키고, 상기 탄소제공가스는 질소 가스 80 부피%와 탄화수소 20 부피%로 이루어지며, 상기 탄화수소는 메탄이 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법에 있어서 상기 세라믹 지지체는 튜브형이 사용되고, 상기 반응로는 제막용 전기로가 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법은 상기 탄소증착단계에서 탄소의 증착이 완료된 후 상기 반응로의 온도를 상온으로 냉각하는 상온냉각단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 혼합기체에서 특정의 기체를 분리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 핀홀 현상이 발생하지 않고 표면의 균일화로 인하여 기체분리능력이 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 고가의 폴리머를 사용하지 않고 탄소공급원으로 탄화수소를 사용하여 경제성이 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 탄소제공가스의 도입유량속도, 반응시간, 탄화수소의 종류 및 양을 조절하여 특정한 기체를 분리하는데 적합한 카본 멤브레인을 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 멤브레인의 제조방법의 순서도.
도 2는 실시예 1 내지 3 및 비교예에 의해 제조된 카본 멤브레인의 카메라 촬영 사진.
도 3은 실시예 1 내지 3 및 비교예에 의해 제조된 카본 멤브레인의 표면 SEM 사진.
도 4는 실시예 3 및 비교예에 의해 제조된 카본 멤브레인의 단면 SEM 사진.
도 5는 실시예 1 및 2에 의해 제조된 카본 멤브레인의 질소가스의 압력에 따른 투과 유속 비교 그래프.
도 6은 실시예 1, 4 및 5에 의해 제조된 카본 멤브레인 표면의 전기저항 비교 그래프.
도 7은 실시예 1 및 비교예에 의해 제조된 카본 멤브레인의 각종 가스의 분자크기에 따른 투과 유속 비교 그래프.
도 8은 실시예 1, 4 및 5에 의해 제조된 카본 멤브레인의 질소가스의 압력에 따른 투과 유속 비교 그래프.
도 9는 실시예 1 및 6에 의해 제조된 카본 멤브레인의 질소가스의 압력에 따른 투과 유속 비교 그래프.
도 10은 실시예 1 및 6에 의해 제조된 카본 멤브레인 표면의 전기저항 비교 그래프.
이하에서는 본 발명에 따른 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법의 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법은 세라믹 지지체를 반응로에 넣고 상기 반응로의 온도를 500~2000℃로 유지시키는 온도조절단계(S1)와, 상기 온도조절단계(S1) 후 탄화수소를 포함하는 탄소제공가스를 상기 반응로에 도입하여 탄화수소를 열분해시켜 상기 세라믹 지지체에 탄소를 증착하는 탄소증착단계(S2)와, 상기 탄소증착단계(S2)에서 탄소의 증착이 완료된 후 상기 반응로의 온도를 상온으로 냉각하는 상온냉각단계(S3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 온도조절단계(S1)는 세라믹 지지체를 반응로에 넣고 상기 반응로의 온도를 500~2000℃로 유지시키는 단계로, 승온단계(S11), 안정화단계(S12)를 포함한다.
상기 승온단계(S11)는 세라믹 지지체를 반응로에 넣고 질소를 캐리어가스로 사용하여 0.8~1.2℃/min의 속도로 온도를 상승시켜 상기 반응로의 온도가 500~2000℃가 되도록 승온시키는 단계이다. 상기 반응로(reaction furnace)는 예컨대, 제막용 전기로 등이 사용될 수 있다.
상기 안정화단계(S12)는 상기 반응로의 온도가 500~2000℃에 도달한 후 20~40min 동안 상기 500~2000℃의 온도를 유지시키는 단계로, 카본 증착이 효율적으로 이루어지도록 상기 반응로 내의 온도의 균일화를 위하여 수행된다.
상기 온도조절단계(S1)를 거친 후에는 상기 반응로의 온도가 500~2000℃로 유지되는데, 상기 온도는 후술할 탄화수소의 열분해 온도를 고려하여 결정되었다. 상기 탄화수소로 메탄(CH4)이 사용되는 경우에는 상기 메탄의 온도가 대략 1050℃에서 열분해가 이루어지므로, 상기 온도조절단계(S1)를 거친 후의 상기 반응로의 온도는 1000~1200℃의 온도로 유지되는 것이 바람직하다.
상기 탄소증착단계(S2)는 상기 온도조절단계(S1) 후 탄화수소를 포함하는 탄소제공가스를 상기 반응로에 도입하여 상기 탄화수소를 열분해시켜 상기 세라믹 지지체에 탄소를 증착하는 단계이다. 상기 탄소제공가스는 질소 기체(N2) 70~95 부피%와 탄화수소 5~30 부피%로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 탄화수소는 상기 탄소증착단계(S2)에서 열분해하여 수소 기체(H2)와 탄소(C)로 분해되며, 상기 탄소는 상기 세라믹 지지체의 표면과 기공에 증착되어 상기 세라믹 지지체를 통과하는 기체의 투과도와 투과선택도를 변화시킨다. 상기 탄화수소는 예컨대, 메탄, 에탄, 아세틸렌 에틸렌 등의 가스가 사용될 수 있다.
상기 탄소증착단계(S2)에서는 탄소제공가스가 일정 유량속도로 도입되어 일정 기간동안 증착되나, 50~1500㎖/min 유량속도로 탄소제공가스가 상기 반응로 내에 도입되어 25~200min 동안 탄소를 증착시키는 것이 바람직하다. 상기 반응로에 도입되는 탄소제공가스의 도입유량속도, 탄소제공가스에서 탄화수소의 성분비, 증착 시간을 조절하여 상기 세라믹 지지체에 증착되는 카본의 양을 변화시켜, 분리하고자하는 기체분자에 따라 용이하게 기체분리용 카본 멤브레인을 제조할 수 있는데 이에 대해서는 하기의 실시예에 자세히 설명하기로 한다.
상기 상온냉각단계(S3)를 상기 탄소증착단계(S2)에서 탄소의 증착이 완료된 후 상기 반응로의 온도를 상온으로 냉각하는 단계로, 상기 상온냉각단계(S3)를 거친 후에 최종적으로 기체분리용 카본 멤브레인이 제조되게 된다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
1) 튜브형 세라믹 지지체(외경 13㎜, 내경 9㎜, 세공경(외측 0.1um, 내측 2.3um, 비대칭형))를 제막용 전기로에 넣고, 질소를 캐리어가스로 사용하여 1℃/min의 속도로 온도를 상승시켜 1100℃까지 승온시켰다.
2) 상기 전기로의 온도가 1100℃에 도달한 후 온도 안정화를 위해 30분 상기 온도를 유지시켰다.
3) 이후, 탄소제공가스(N2 80부피%와 CH4 20부피%로 이루어짐)를 1000㎖/min의 유량속도로 반응로에 도입하여 반응시간을 180min로 하였다.
4) 상기 반응로를 상온으로 냉각하여 기체분리용 카본 멤브레인을 제조하였다.
<실시예 2>
반응시간을 120min로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기체분리용 카본 멤브레인을 제조하였다.
<실시예 3>
반응시간을 30min로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기체분리용 카본 멤브레인을 제조하였다.
<실시예 4>
탄소제공가스를 500㎖/min 유량속도로 전기로에 도입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기체분리용 카본 멤브레인을 제조하였다.
<실시예 5>
탄소제공가스를 100㎖/min 유량속도로 전기로에 도입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기체분리용 카본 멤브레인을 제조하였다.
<실시예 6>
N2 90부피%와 CH4 10부피%로 이루어진 탄소제공가스를 도입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기체분리용 카본 멤브레인을 제조하였다.
<비교예>
1) 튜브형 세라믹 지지체(외경 13㎜, 내경 9㎜, 세공경(외측 0.1um, 내측 2.3um, 비대칭형))를 제막용 전기로에 넣고, 질소를 캐리어가스로 사용하여 1℃/min의 속도로 온도를 상승시켜 1100℃까지 승온시켰다.
2) 상기 전기로의 온도가 1100℃에 도달한 후 온도 안정화를 위해 30분 상기 온도를 유지시켰다.
3) 이후, N2 가스를 1000㎖/min의 유량속도로 반응로에 도입하여 반응시간을 180min로 하였다.
4) 상기 반응로를 상온으로 냉각하여 기체분리용 카본 멤브레인을 제조하였다.
<시험예 1>: 반응시간 변화에 따라 제조된 카본 멤브레인의 특성
-시험 목적: 반응시간을 변화시켜 제조된 카본 멤브레인이 가지는 특성의 대비
-시험 방법: 육안 및 SEM이미지를 통해 제조된 카본 멤브레인의 형태를 파악하고, 질소가스의 압력에 따른 투과 유속 비교 그래프를 통해 반응시간 변화에 따른 카본 멤브레인의 특성을 파악하였다.
-결과 확인: 도 2는 실시예 1 내지 3 및 비교예에 의해 제조된 카본 멤브레인의 카메라 촬영 사진이며, 도 3은 실시예 1 내지 3 및 비교예에 의해 제조된 카본 멤브레인의 표면 SEM 사진이고, 도 4는 실시예 3 및 비교예에 의해 제조된 카본 멤브레인의 단면 SEM 사진이며, 도 5는 실시예 1 및 2에 의해 제조된 카본 멤브레인의 질소가스의 압력에 따른 투과 유속 비교 그래프이다.
도 2를 참조하면, 반응시간이 길어짐에 따라 세라믹 지지체에 증착되는 카본의 양이 많아져 제조된 카본 멤브레인의 색깔이 진해짐을 확인할 수 있으며, 도 3 및 4를 참조하면 30분 이후부터 카본의 증착이 일어나 반응시간이 길어짐에 따라 세라믹 지지체의 표면 및 기공에 증착되는 탄소의 양이 많아져 세공경의 크기가 줄어듦을 확인할 수 있고, 도 5를 참조하면 반응시간이 길어짐에 따라 제조된 카본 멤브레인의 질소가스 투과 유속이 감속됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 반응시간을 변화시켜 카본 멤브레인의 세공경의 크기를 조절할 수 있어 특정한 기체를 분리하는데 적합한 카본 멤브레인을 용이하게 제조할 수 있는 특징이 있다.
<시험예 2>: 탄소제공가스 도입유량속도의 변화에 따라 제조된 카본 멤브레인의 특성
-시험 목적: 탄소제공가스의 도입유량속도를 변화시켜 제조된 카본 멤브레인이 가지는 특성의 대비
-시험 방법: 전기저항 비교, 각종 가스의 분자크기에 따른 투과 유속 비교 및 압력의 변화에 따른 질소가스의 투과 유속 비교 그래프를 통해 탄소제공가스의 도입유량속도 변화에 따른 카본 멤브레인의 특성을 파악하였다.
-결과 확인: 도 6은 실시예 1, 4 및 5에 의해 제조된 카본 멤브레인 표면의 전기저항 비교 그래프이고, 도 7은 실시예 1 및 비교예에 의해 제조된 카본 멤브레인의 각종 가스의 분자크기에 따른 투과 유속 비교 그래프이며, 도 8은 실시예 1, 4 및 5에 의해 제조된 카본 멤브레인의 질소가스의 압력에 따른 투과 유속 비교 그래프이다.
도 6을 참조하면 실시예 5의 경우 23~25Ω 저항을 가지고 실시예 1 및 4의 경우 10~13Ω 저항을 가져 탄소제공가스의 도입유량속도가 큰 경우 저항이 작은 멤브레인이 제조됨을 확인할 수 있고, 도 7을 참조하면 탄소제공가스의 도입유량속도가 큰 경우 점점 더 투과 유속이 줄어들어 기체 분리가 가능함을 확인할 수 있으며, 도 8을 참조하면 도입유량속도가 커짐에 따라 제조된 카본 멤브레인의 질소가스 투과 유속이 감속되며 각 멤브레인의 그래프의 경향이 직선을 나타내고 있어 180㎜Hg에서는 핀홀이 존재하기 않고 균일하게 제막되었음을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명은 탄소제공가스의 도입유량속도를 변화시켜 특정한 기체를 분리하는데 적합한 카본 멤브레인을 용이하게 제조할 수 있는 특징이 있다.
<시험예 3>: 탄소제공가스 성분비의 변화에 따라 제조된 카본 멤브레인의 특성
-시험 목적: 탄소제공가스의 성분비를 변화시켜 제조된 카본 멤브레인이 가지는 특성의 대비
-시험 방법: 압력의 변화에 따른 질소가스의 투과 유속 비교 및 전기저항 비교 그래프를 통해 탄소제공가스의 성분비의 변화에 따른 카본 멤브레인의 특성을 파악하였다.
-결과 확인: 도 9는 실시예 1 및 6에 의해 제조된 카본 멤브레인의 질소가스의 압력에 따른 투과 유속 비교 그래프이고, 도 10은 실시예 1 및 6에 의해 제조된 카본 멤브레인 표면의 전기저항 비교 그래프이다.
도 9를 참조하면 탄소제공가스에서 메탄의 성분비가 높을수록 제조된 카본 멤브레인의 질소가스 투과 유속이 감속됨을 확인할 수 있고, 도 10을 참조하면 실시예 1 및 6에 의해 제조된 카본 멤브레인의 전기저항의 변화가 크지 않은 것으로부터 표면증착은 전체적으로 균일하게 이루어졌고 탄소제공가스에서 메탄의 성분비가 높을수록 카본의 증착량이 많아 전기 저항이 낮은 멤브레인이 제조됨을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명은 탄소제공가스의 성분비를 변화시켜 특정한 기체를 분리하는데 적합한 카본 멤브레인을 용이하게 제조할 수 있는 특징이 있다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 기공을 가지는 세라믹 지지체를 반응로에 넣고 상기 반응로의 온도를 500~2000℃로 유지시키는 온도조절단계와;
    상기 온도조절단계 후 탄화수소를 포함하는 탄소제공가스를 상기 반응로에 도입하여 상기 탄화수소를 열분해시켜 상기 세라믹 지지체의 기공에 탄소를 증착시키는 탄소증착단계;를 포함하며,
    상기 탄소증착단계에서는 상기 탄소제공가스의 탄화수소 함유량을 조절하거나 탄소를 증착시키는 기간을 조절하여 상기 세라믹 지지체의 기공에 증착되는 탄소의 양이 조절되므로, 특정 기체의 분리가 가능하도록 하는 특정 기공크기를 가지는 카본 멤브레인을 제조할 수 있는 것을 특징으로 하는 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 온도조절단계는
    세라믹 지지체를 반응로에 넣고 질소를 캐리어가스로 사용하여 0.8~1.2℃/min의 속도로 온도를 상승시켜 상기 반응로의 온도가 500~2000℃가 되도록 승온시키는 승온단계와, 상기 반응로의 온도가 500~2000℃에 도달한 후 20~40min 동안 상기 반응로를 500~2000℃로 유지시키는 안정화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 탄소제공가스는
    질소 가스 75~95 부피%와 탄화수소 5~25 부피%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄소증착단계에서는 25~200min 동안 탄소를 증착시키는 것을 특징으로 하는 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄소증착단계에서는 50~1500㎖/min 유량속도로 탄소제공가스를 상기 반응로 내에 도입하는 것을 특징으로 하는 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탄화수소는 메탄이 사용되고,
    상기 온도조절단계에서는 1000~1200℃로 반응로의 온도가 유지되는 것을 특징으로 하는 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄소증착단계에서는 50~1500㎖/min 유량속도로 탄소제공가스가 상기 반응로 내에 도입되어 25~200min 동안 탄소를 증착시키는 것을 특징으로 하는 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 온도조절단계는 세라믹 지지체를 반응로에 넣고 질소를 캐리어가스로 사용하여 1℃/min의 속도로 온도를 상승시켜 상기 반응로의 온도가 1100℃가 되도록 승온시키는 승온단계와, 상기 반응로의 온도가 1100℃에 도달한 후 30min 동안 상기 반응로를 1100℃로 유지시키는 안정화단계를 포함하며,
    상기 탄소증착단계에서는 1000㎖/min 유량속도로 탄소제공가스가 상기 반응로 내에 도입되어 180min 동안 탄소를 증착시키고,
    상기 탄소제공가스는 질소 가스 80 부피%와 탄화수소 20 부피%로 이루어지며,
    상기 탄화수소는 메탄이 사용되는 것을 특징으로 하는 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 항에 있어서,
    상기 세라믹 지지체는 튜브형이 사용되고,
    상기 반응로는 제막용 전기로가 사용되는 것을 특징으로 하는 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 항에 있어서,
    상기 기체분리용 카본 멤브레인의 제조방법은 상기 탄소증착단계에서 탄소의 증착이 완료된 후 상기 반응로의 온도를 상온으로 냉각하는 상온냉각단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 카본 멤브레인의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100263333B1 (ko) * 1997-12-31 2000-08-01 이영무 다공성 탄소분자체 분리막의 제조방법
JP2003500325A (ja) * 1999-05-28 2003-01-07 コモンウエルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガナイゼーション 基体に支持され、整列したカーボンナノチューブフィルム
KR100450211B1 (ko) * 2001-05-16 2004-09-24 학교법인 한양학원 기체분리용 규소함유 탄소분자체 분리막 제조방법

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