KR101560805B1 - Apparatus for separating gas - Google Patents

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KR101560805B1
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separator
pressing portion
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KR1020140116927A
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백승현
윤종주
전원재
파크알람 칸
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

An apparatus for separating gas may include: a gas inflow unit where first gas including vapor is induced; a separator which comprises a vertically-arranged carbon nano-tube and separates vapor from the first gas; a gap adjusting unit which adjusts the size of gap in the separator; and a gas discharging unit which discharges second gas which passes through the separator, wherein the gap adjusting unit adjusts the gap by controlling the bending of both ends of the separator.

Description

기체 분리 장치{APPARATUS FOR SEPARATING GAS}[0001] APPARATUS FOR SEPARATING GAS [0002]

본 발명은 기체로부터 수증기를 분리하는 기체 분리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gas separator for separating water vapor from a gas.

고분자막의 제조법이 널리 알려진 이래로, 에너지 절약 및 환경보호를 주요목적으로 하여 여러 응용분야에 걸쳐 다양한 막 소재 개발 및 이를 이용한 막분리공정이 보급되기 시작하였다.Since the production method of polymer membranes is widely known, the development of various membrane materials and the membrane separation process using the membranes have begun to be widely used in various application fields with the main purpose of energy saving and environmental protection.

대부분의 상업화된 막은, 치밀층과 다공성층으로 구성된 비대칭막 또는 다공층만으로 구성된 막 표면 위에 막 구성물질과는 다른 혹은 같은 물질을 코팅하여, 복합막을 제조하거나 막 표면을 물리적, 화학적으로 개질하는 구성을 사용하고 있다.Most commercialized membranes are formed by coating a membrane surface composed of an asymmetric membrane or a porous layer composed of a dense layer and a porous layer or a membrane material different from or similar to the membrane constituting material to produce a composite membrane or to physically and chemically modify the membrane surface .

종래 기술에도 역시 여러 가지 코팅 물질을 사용하여 기체 분리막을 형성하고 있다.Also in the prior art, various kinds of coating materials are used to form a gas separation membrane.

이와 관련하여, 미합중국특허 제 4,214,020호(발명의 명칭 : 중공사 막의 번들을 코팅하기 위한 프로세스)는 막 표면에 천연고무, 유기고분자, 특히 실리콘 고분자, 폴리에스터, 폴리아마이드 및 셀룰로스계 고분자 등의 코팅 물질이 사용되는 기술적 특징을 개시하고 있다. 그 중, 코팅물질로 폴리실록산계 고분자를 언급하고 있는데, 이러한 폴리실록산계 고분자를 이용하여 코팅용액을 구성함에 있어서 용매는 펜탄, 이소펜탄등의 알칸계열이 사용되고 있는 것으로 나타나 있다.In this regard, U.S. Patent No. 4,214,020 (a process for coating a bundle of hollow fiber membranes) discloses a process for coating natural rubber, organic polymers, in particular silicon polymers, polyesters, polyamides, and cellulose- Discloses the technical features in which the material is used. Among them, a polysiloxane-based polymer is referred to as a coating material. In forming a coating solution using such a polysiloxane-based polymer, an alkane-based solvent such as pentane, isopentane or the like is used.

상술한 바와 같이 종래의 기술에서는 코팅용액을 구성함에 있어서 그 용매가 인체에 상당히 유해하고 대기오염을 유발하는 등의 부작용을 초래할 수 있다. 또한, 상기의 복합막 제조는 플라즈마 중합, 열처리 같은 부가적인 공정을 수반하거나, 코팅 물질의 합성 등 보다 복잡한 방법을 이용하고 있으며 결과적으로 막 성능 또한 그리 우수하지 않다. 또한, 기존의 기체 분리막은 폴리머나 제올라이트를 기반으로 하기 때문에, 열적, 기계적 안전성이 낮거나, 전기적 특성이 좋지 않다는 단점이 있다. As described above, in the conventional art, when forming the coating solution, the solvent is considerably harmful to the human body and may cause side effects such as causing air pollution. In addition, the above-described composite film production is accompanied by additional processes such as plasma polymerization and heat treatment, or using a more complicated method such as synthesis of a coating material, and as a result, the film performance is also not excellent. In addition, since conventional gas separation membranes are based on polymers or zeolites, they are disadvantageous in that they have low thermal and mechanical stability and poor electrical characteristics.

한편, 기존의 방습 기술에는 실리카겔, 산화 알루미나 등의 다공성 물질이 포함된 흡습제와 수백나노미터~마이크로미터 사이즈의 공극을 갖는 부직포 필터를 혼합하여 사용하는 기술, 냉매를 이용하여 수증기를 응축시키는 기술 등이 있다. 하지만 흡습제를 이용한 방식은 주변 대기 상태에 따라 흡습제로부터 수증기가 재배출이 될 수 있다는 단점이 있다. 또한, 기존의 부직포 필터는 공극이 비교적 크기 때문에 방습 성능이 좋지 못하였고, 흡습제와 필터의 혼합을 위한 추가 공정을 해야 하는 등의 문제점이 있다. 냉매를 이용한 기술은 냉매를 통해 응축된 물을 제거하는 방식으로서, 에너지소비가 크고 능동적으로 투과되는 공기의 수증기는 제어하기 어렵다는 단점이 있다.On the other hand, the conventional moisture-proofing techniques include a technique of mixing a hygroscopic agent containing a porous material such as silica gel and alumina oxide and a nonwoven filter having a gap of several hundreds of nanometers to micrometer size, and a technique of condensing water vapor using a refrigerant . However, there is a disadvantage in that the system using the moisture absorber can discharge the water vapor from the desiccant depending on the ambient atmosphere. In addition, the conventional nonwoven fabric filter has a relatively large pore size and thus has a poor moisture-proof performance. Further, there is a problem that an additional process for mixing a moisture absorbent and a filter is required. The technology using refrigerant is a method of removing condensed water through a refrigerant, which is disadvantageous in that it is difficult to control water vapor which is large in energy consumption and actively permeated.

본 발명의 일부 실시예는 수직 정렬된 탄소나노튜브로 이루어진 기체 분리막을 통해 기존 분리막보다 높은 기계적, 열적, 전기적 특성으로 기체로부터 수증기의 분리하는 기체 분리 장치를 제공할 수 있다.Some embodiments of the present invention can provide a gas separation device for separating water vapor from a gas with higher mechanical, thermal, and electrical characteristics than conventional separation membranes through a gas separation membrane composed of vertically aligned carbon nanotubes.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 기체 분리 장치는 수증기를 포함하는 제 1 기체가 유입되는 기체 유입부, 수직 정렬된 탄소나노튜브로 형성되며, 제 1 기체 중 수증기를 분리하는 분리막, 분리막의 공극의 크기를 조절하는 공극 조절부 및 분리막을 통과한 제 2 기체를 배출시키는 기체 배출부를 포함하되, 공극 조절부는 분리막의 일단과 타단의 휘어짐을 조절하여 공극을 조절한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a gas separation apparatus comprising a gas inlet through which a first gas containing water vapor is introduced, a vertically aligned carbon nanotube, And a gas discharging portion for discharging a second gas passing through the separating membrane. The air adjusting portion adjusts the warping of one end and the other end of the separating membrane, .

또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 기체 분리 장치는 수증기를 포함하는 제 1 기체가 유입되는 기체 유입부, 수직 정렬된 탄소나노튜브로 형성되며, 제 1 기체 중 수증기를 분리하는 분리막, 전도체로 형성되며, 분리막의 표면 온도를 조절하는 온도 조절부 및 분리막을 통과한 제 2 기체를 배출시키는 기체 배출부를 포함하되, 온도 조절부는 분리막의 중심을 둘러싸며 배치되어 분리막의 표면 온도를 조절한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a gas separation apparatus comprising: a gas inflow portion into which a first gas containing water vapor flows; a separation membrane separating water vapor in the first gas; And a gas outlet for discharging a second gas passed through the separation membrane. The temperature control unit surrounds the center of the separation membrane to control the surface temperature of the separation membrane.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 수직으로 정렬되어 있는 탄소나노튜브로 형성된 기체 분리막을 통해 분리막을 통과하는 기체로부터 수증기를 분리시킬 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 초소수성을 띄는 동시에 나노사이즈를 가지는 공극의 크기 조절이 가능한 분리막을 통해 수증기의 투과를 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, water vapor can be separated from a gas passing through a separation membrane through a gas separation membrane formed of vertically aligned carbon nanotubes. That is, according to the present invention, it is possible to prevent the permeation of water vapor through a separation membrane which is super hydrophobic and can control the size of pores having nano size.

또한, 본 발명은 수직 방향으로 일정하게 정렬된 공극의 방향을 조절함으로써 흡기 및 배기의 저항을 줄일 수 있으며, 공극 크기의 조절을 통해 모세관력을 증가시킴으로 제습효과를 향상시킬 수 있다.Further, the present invention can reduce the resistance of the intake and exhaust by adjusting the direction of the air gap uniformly aligned in the vertical direction, and the dehumidifying effect can be improved by increasing the capillary force by controlling the pore size.

또한, 본 발명에 따르면, 분리막의 표면 온도를 조절함에 따라 수증기의 투과도를 조절할 수 있다.In addition, according to the present invention, the permeability of water vapor can be controlled by controlling the surface temperature of the separation membrane.

이와 더불어, 본 발명에 따르면, 능동적인 공극 크기 조절 및 표면 온도 조절이 가능하며, 이에 따라 투과되는 기체에 포함된 수증기량을 능동적으로 제어할 수 있어, 통과되는 기체의 습도를 일정하게 유지시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, active pore size control and surface temperature control are possible, and thus the amount of water vapor contained in the permeated gas can be actively controlled, and the humidity of the passing gas can be kept constant .

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막의 공극 크기 조절이 가능한 기체 분리 장치의 구조도이고, 도 1b는 공극 조절부를 도시한 도면이다.
도 2는 분리막의 공극 크기에 따른 수증기의 투과도를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막의 표면 온도 조절이 가능한 기체 분리 장치의 구조도이다.
도 4는 분리막의 표면 온도의 변화에 따른 수증기의 투과도를 도시한 그래프이다.
도 5는 분리막의 표면 온도를 일정하게 바꾸어 주었을 때, 수증기의 투과도를 도시한 그래프이다.FIG. 1A is a structural view of a gas separation apparatus capable of adjusting a pore size of a separation membrane according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a view showing a pore regulation unit.
2 is a graph showing the permeability of water vapor according to the pore size of the separation membrane.
3 is a structural view of a gas separation apparatus capable of adjusting a surface temperature of a separation membrane according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the permeability of water vapor according to the change of the surface temperature of the separation membrane.
5 is a graph showing the permeability of water vapor when the surface temperature of the separation membrane is changed to a constant value.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. The word " step (or step) "or" step "used to the extent that it is used throughout the specification does not mean" step for.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 분리 장치에 대하여 자세히 설명한다.Hereinafter, a gas separation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막의 공극 크기 조절이 가능한 기체 분리 장치의 구조도이고, 도 1b는 공극 조절부를 도시한 도면이다.FIG. 1A is a structural view of a gas separation apparatus capable of adjusting a pore size of a separation membrane according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a view illustrating a pore control unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 기체 분리 장치(1)는 기체 유입부(11), 분리막(12), 공극 조절부(13) 및 기체 배출부(14)를 포함한다.A gas separation apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a gas inlet 11, a separation membrane 12, a gap regulator 13 and a gas outlet 14.

먼저, 기체 유입부(11)는 수증기를 포함하는 제 1 기체가 유입된다. 이때, 유입된 제 1 기체는 수증기 외에 질소, 산소, 이산화탄소 등 기타 여러 물질을 포함할 수 있다. 이렇게 유입된 제 1 기체는 분리막(12)으로 이동된다.First, the first gas containing water vapor is introduced into the gas inlet 11. At this time, the introduced first gas may contain various substances such as nitrogen, oxygen, carbon dioxide and the like in addition to steam. The first gas thus introduced is transferred to the separation membrane 12.

분리막(12)은 수직 정렬된 탄소나노튜브로 형성되며, 제 1 기체 중 수증기를 분리한다. 즉, 분리막(12)은 수직으로 정렬된 탄소나노튜브의 구조에 의하여 제 1 기체에서 수증기만을 분리시키며, 수증기를 제외한 나머지 기체는 걸러짐 없이 통과시킬 수 있다. The separation membrane 12 is formed of vertically aligned carbon nanotubes, and separates water vapor in the first gas. That is, the separation membrane 12 separates only water vapor from the first gas by the structure of vertically aligned carbon nanotubes, and allows the remaining gas except the steam to pass without being filtered.

구체적으로, 본 발명에 따른 분리막(12)은 탄소나노튜브로 형성되어 있으며, 이때, 탄소나노튜브는 탄소와이어, 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 세 개의 벽 이상을 포함하는 멀티 월(multi-wall) 탄소나노튜브 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 일반적으로 탄소나노튜브의 전기적, 열적, 기계적 특성은 타 재료에 비하여 우수하다. 특히, 표면처리를 하지 않은 탄소나노튜브는 소수성(hydrophobic) 띄고 있다.Specifically, the separation membrane 12 according to the present invention is formed of carbon nanotubes, wherein the carbon nanotubes are formed of a carbon wire, a single wall carbon nanotube, a double wall carbon nanotube, and a multiwall multi-wall carbon nanotubes. Generally, the electrical, thermal, and mechanical properties of carbon nanotubes are superior to other materials. In particular, carbon nanotubes without surface treatment are hydrophobic.

이때, 탄소나노튜브를 수직으로 성장시킬 경우, 소수성을 극대화시킬 수 있으며, 수직으로 정렬된 탄소나노튜브의 구조에 따라 공극을 일정하게 만들 수 있다.At this time, if the carbon nanotubes are grown vertically, the hydrophobicity can be maximized and the pores can be made constant according to the structure of the vertically aligned carbon nanotubes.

한편, 본 발명에 따른 기체 분리 장치(1)에 포함된 분리막(12)의 탄소나노튜브를 증착시키는 방법은 종래 전기방전법(arc-discharge), 레이저 증착법, 플라즈마 화학 기상증착법, 열화학 기상증착법, 기상합성법이 채용될 수 있으며, 바람직하게는 열 화학 기상증착법이 적용될 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.Meanwhile, the method of depositing the carbon nanotubes of the separation membrane 12 included in the gas separation apparatus 1 according to the present invention can be performed by conventional arc-discharge, laser deposition, plasma chemical vapor deposition, A vapor phase synthesis method may be employed, and preferably a thermochemical vapor deposition method may be employed, but it is not particularly limited thereto.

공극 조절부(13)는 분리막(12)의 공극의 크기를 조절한다. 이때, 공극 조절부(13)는 휘어짐부(131), 제 1 가압부(132) 및 제 2 가압부(133)를 포함할 수 있다.The gap adjusting part 13 adjusts the size of the gap of the separation membrane 12. At this time, the gap adjusting unit 13 may include the warping unit 131, the first pressing unit 132, and the second pressing unit 133. [

휘어짐부(131)는 분리막(12)을 둘러싸며 외력에 의하여 분리막(12)과 함께 휘어질 수 있다. 이때, 휘어짐부(131)는 고분자로 형성될 수 있으며, 분리막을 둘러쌀 수 있다. 한편, 휘어짐부(131)에 사용되는 고분자는 에폭시, 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane; PDMS), 고무(rubber) 및 폴리우레탄(polyurethane) 중 어느 하나일 수 있으며, 이때 휘어짐부(131)를 형성하는 고분자는 이에 한정되는 것은 아니다. The bending portion 131 surrounds the separation membrane 12 and can be bent together with the separation membrane 12 by an external force. At this time, the curled portion 131 may be formed of a polymer and may surround the separation membrane. The polymer used for the bending portion 131 may be any one of epoxy, polydimethylsiloxane (PDMS), rubber, and polyurethane. In this case, the polymer forming the bending portion 131 The present invention is not limited thereto.

한편, PDMS의 경우 고형화되기 전에는 유동성이 있기 때문에 원하는 모양으로 용이하게 형성할 수 있다. 또한, PDMS는 공극을 형성하지 않기 때문에, 제 1 기체가 분리막(12)을 통과시 외부로 빠져나가지 않고 분리막(12)으로만 통과되도록 할 수 있다.On the other hand, PDMS can be easily formed into a desired shape because it has fluidity before being solidified. In addition, since the PDMS does not form a gap, the first gas can pass through the separation membrane 12 without passing through the separation membrane 12.

또한, PDMS는, 탄소-산소-수소-규소 화합물로서, 경화제에 의해 상온이나 고온에서 시간이 경과하면 경화되어 고형화되는 성질을 가지며, 경화제의 비율에 따라 PDMS의 경도를 달리할 수 있다. 이때, 경화제는 일반적으로 5~15% 정도를 포함할 수 있으며, 경화제의 비율이 높을수록 PDMS의 경도는 높아질 수 있다.The PDMS is a carbon-oxygen-hydrogen-silicon compound having a property of curing and solidifying over time at room temperature or high temperature by a curing agent, and the hardness of PDMS can be varied depending on the ratio of the curing agent. In this case, the curing agent may generally include about 5 to 15%, and the hardness of the PDMS may be increased as the curing agent ratio is higher.

제 1 가압부(132)는 휘어짐부(131)의 일측면에 배치되고, 제 2 가압부(133)는 휘어짐부(131)의 타측면에 배치된다. 이와 같은 배치에 따라, 제 1 가압부(132)는 휘어짐부(131)에 휘어짐부(131)로 향하는 일측 방향으로 외력을 작용할 수 있고, 제 2 가압부(133)는 휘어짐부(131)에 일측 방향과 평행하는 타측 방향으로 외력을 작용하여 분리막(12)의 일단과 타단의 휘어짐을 조절할 수 있다. 이로 인해, 분리막(12)의 일단과 타단의 휘어짐이 조절되어 공극의 크기를 조절할 수 있다.The first pressing portion 132 is disposed on one side of the curled portion 131 and the second pressing portion 133 is disposed on the other side of the curled portion 131. [ According to this arrangement, the first pressing portion 132 can exert an external force on the warping portion 131 in one direction toward the warping portion 131, and the second pressing portion 133 can apply force to the warping portion 131 It is possible to control the deflection of one end and the other end of the separation membrane 12 by acting an external force in the other direction parallel to the one direction. Thus, the warp of one end and the other end of the separation membrane 12 can be controlled to control the size of the gap.

구체적으로, 제 1 가압부(132)는 분리막(12)의 중심으로부터 일정거리 이격되어 분리막(12)의 중심을 둘러싸며 위치할 수 있고, 제 2 가압부(133)는 분리막(12)의 중심부로부터 일정거리 이격되어 분리막(12)의 중심을 둘러싸며 위치할 수 있다. The first pressing portion 132 may be positioned to surround the center of the separating membrane 12 at a distance from the center of the separating membrane 12 and the second pressing portion 133 may be located at the center of the separating membrane 12, And may surround the center of the separation membrane 12 and surround the separation membrane 12.

이때, 제 1 가압부(132)와 분리막(12)의 중심 사이의 거리는 제 2 가압부(133)와 분리막(12)의 중심 사이의 거리보다 더 클 수 있다. 이에 따라, 제 1 가압부(132)와 제 2 가압부(133)에 외력이 인가되어 휘어짐부(131)가 휘어지게 되면, 고분자로 이루어진 휘어짐부(131)가 분리막(12)을 둘러쌈에 따라, 휘어짐부(131)에 포함된 분리막(12)의 일측면의 면적은 타측면보다 상대적으로 적게 감소하고, 분리막(12)의 타측면의 면적은 일측면보다 상대적으로 크게 감소하게 된다. 즉, 상대적으로 적게 감소한 일측면의 면적에 의해, 휘어짐부(131)의 일측면에 존재하는 분리막(12)의 공극의 크기는 적게 감소하게 되고, 타측면에 존재하는 분리막(12)의 공극의 크기는 크게 감소하게 된다. At this time, the distance between the center of the first pressing portion 132 and the center of the separation membrane 12 may be larger than the distance between the center of the separation membrane 12 and the second pressing portion 133. As a result, when an external force is applied to the first pressing portion 132 and the second pressing portion 133 and the bending portion 131 is bent, the bending portion 131 made of polymer surrounds the separating film 12 Accordingly, the area of one side of the separation membrane 12 included in the bending portion 131 is reduced relatively less than that of the other side, and the area of the other side of the separation membrane 12 is reduced to a greater extent than one side. That is, the size of the gap of the separation membrane 12 existing on one side of the bending portion 131 is reduced to a small extent by the area of the one side surface which is relatively decreased, and the size of the gap of the separation membrane 12 existing on the other side The size is greatly reduced.

한편, 도 1b에서 제 1 가압부(132)는 분리막(12)을 기준으로 좌측에 배치되고, 제 2 가압부(133)는 우측에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제 1 가압부(132)가 분리막(12)의 좌측에 배치되고, 제 2 가압부(133)가 분리막(12)의 우측에 배치될 수도 있다. 또한, 제 1 가압부(132)는 제 2 가압부(133)보다 중심 사이의 거리가 더 큰 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제 1 가압부(132)는 제 2 가압부(133)보다 중심 사이의 거리가 더 작게 형성될 수도 있다. 즉, 본원의 실시예의 다양한 실제적인 적용에 있어서는, 일측이 타측으로 배치되는 등 다양한 방향으로 배치될 수 있다. 1B, the first pressing portion 132 is disposed on the left side with respect to the separation membrane 12, and the second pressing portion 133 is disposed on the right side. However, the present invention is not limited thereto, The first pressing portion 132 may be disposed on the left side of the separation membrane 12 and the second pressing portion 133 may be disposed on the right side of the separation membrane 12. [ Although the first pressing portion 132 is shown to have a larger distance between the center than the second pressing portion 133, the first pressing portion 132 is not necessarily limited to the second pressing portion 133, The distance between the centers may be made smaller. That is, in various practical applications of the embodiments of the present application, they can be arranged in various directions such that one side is disposed on the other side.

또한, 제 1 가압부(132)와 제 2 가압부(133)에 가해지는 외력의 크기에 의해 분리막(12)의 일단과 타단의 휘어짐 정도를 조절할 수 있다. 이와 같이 분리막(12)을 둘러싸고 있는 휘어짐부(131)의 휘어짐 정도를 조절함으로써, 공극의 크기를 조절할 수 있다.The degree of bending of one end and the other end of the separation membrane 12 can be adjusted by the magnitude of the external force applied to the first pressure section 132 and the second pressure section 133. [ By adjusting the degree of warpage of the warp portion 131 surrounding the separation membrane 12, the size of the gap can be controlled.

한편, 공극 조절부(13)는 지지부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 지지부는 휘어짐부(131)와 제 1 가압부(132) 및 휘어짐부(131)와 제 2 가압부(133)를 지지할 수 있다.On the other hand, the gap adjustment unit 13 may further include a support unit (not shown). The support portion can support the bending portion 131, the first pressing portion 132, the bending portion 131, and the second pressing portion 133.

기체 배출부(14)는 분리막(12)을 통과한 제 2 기체를 배출시킨다. 즉, 기체 유입부(11)를 통해 유입된 제 1 기체 중 분리막(12)을 통과한 제 2 기체를 외부로 배출시킨다. 이때 제 2 기체는 외부로 배출될 수도 있으며, 용도에 따라 제 2 기체를 별도로 포집시켜 사용할 수 있다. 예를 들어, 공기 정화기에 본 기체 분리 장치(1)가 구비되는 경우에는 수증기가 제거된 제 2 기체가 특정 공간으로 공급될 수 있다.The gas discharging portion 14 discharges the second gas passing through the separating membrane 12. That is, the second gas that has passed through the separation membrane 12 out of the first gas introduced through the gas inlet 11 is discharged to the outside. At this time, the second gas may be discharged to the outside, and the second gas may be separately collected and used depending on the application. For example, when the air cleaner is equipped with the present gas separator 1, the second gas from which steam has been removed can be supplied to a specific space.

한편, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명에 따른 기체 분리 장치는 기체의 흐름을 제 1 기체의 유입 방향으로 유도하는 기체 흡입 장치 등을 더 포함할 수도 있다.Although not shown in the drawing, the gas separation apparatus according to the present invention may further include a gas suction device or the like for guiding the flow of the gas in the inflow direction of the first gas.

도 2는 분리막의 공극 크기에 따른 수증기의 투과도를 도시한 그래프이다.2 is a graph showing the permeability of water vapor according to the pore size of the separation membrane.

도 2를 참조하면, 분리막(12)의 공극의 크기가 커짐에 따라 배출되는 제 2 기체의 상대습도는 증가하게 된다. 도 2에서 “Feed”는 초기에 주입된 원기체를 나타내고, 이때, 원기체의 상대습도는 100%이다. 도 2의 그래프에서, 원기체는 시간이 지나도 수증기를 잃지 않는, 상대습도 100%인 기체로 가정할 수 있다. 한편, 도 2에서 “ID”는 분리막(12)의 공극의 크기에 따라 구분한 것을 의미한다. Referring to FIG. 2, as the size of the pores of the separation membrane 12 increases, the relative humidity of the discharged second gas increases. In Fig. 2, " Feed " represents the initially injected gas, wherein the relative humidity of the gas is 100%. In the graph of FIG. 2, it can be assumed that the raw gas is a gas with a relative humidity of 100%, which does not lose its steam over time. 2, the " ID " means that the ID is divided according to the size of the gap of the separation membrane 12. FIG.

도 2의 그래프를 참조하면, 분리막(12)을 통과한 기체는 분리막(12)의 공극의 크기에 따라 수증기의 분리 정도가 달라지게 된다. 즉, 분리막(12)의 공극의 크기가 54nm, 42nm, 37nm, 33nm 및 30nm로 작아짐에 따라, 분리막을 통과한 기체의 상대습도가 낮아진 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 분리막(12)의 공극의 크기가 작아질수록 유입된 원기체로부터 더 많은 양의 수증기가 분리될 수 있음을 확인할 수 있다. 다시 말해, 분리막(12)의 휘어짐 정도에 따라 공극의 크기를 조절함으로써 수증기의 분리효율을 높일 수 있다. Referring to the graph of FIG. 2, the gas passing through the separation membrane 12 has a degree of separation of water vapor depending on the size of the separation membrane 12. That is, as the size of the pores of the separation membrane 12 is reduced to 54 nm, 42 nm, 37 nm, 33 nm and 30 nm, it can be confirmed that the relative humidity of the gas passing through the separation membrane is lowered. Accordingly, it can be seen that as the size of the pores of the separation membrane 12 becomes smaller, a greater amount of water vapor can be separated from the introduced raw gas. In other words, the separation efficiency of water vapor can be improved by controlling the size of the pores according to the degree of warping of the separation membrane 12.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막의 표면 온도 조절이 가능한 기체 분리 장치의 구조도이다.3 is a structural view of a gas separation apparatus capable of adjusting a surface temperature of a separation membrane according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 기체 분리 장치(2)는 기체 유입부(21), 분리막(22), 온도 조절부(23) 및 기체 배출부(24)를 포함한다.The gas separator 2 according to an embodiment of the present invention includes a gas inlet 21, a separator 22, a temperature regulator 23, and a gas outlet 24.

먼저, 기체 유입부(21)는 수증기를 포함하는 제 1 기체가 유입된다. 이때, 유입된 제 1 기체는 수증기 외에 질소, 산소, 이산화탄소 등 기타 여러 물질을 포함할 수 있다. 이와 같이 유입된 제 1 기체는 분리막(22)으로 이동된다.First, the first gas containing water vapor is introduced into the gas inlet 21. At this time, the introduced first gas may contain various substances such as nitrogen, oxygen, carbon dioxide and the like in addition to steam. The first gas thus introduced is transferred to the separation membrane 22.

분리막(22)은 수직 정렬된 탄소나노튜브로 형성되며, 제 1 기체 중 수증기를 분리한다. 즉, 분리막(22)은 제 1 기체에서 수증기만을 분리시키며, 수증기를 제외한 나머지 기체는 통과시킬 수 있다. 이때, 분리막(22)은 수직으로 정렬한 상태로 성장된 탄소나노튜브의 구조에 의하여 수증기를 제외한 나머지 기체는 걸러짐 없이 통과시킬 수 있다. The separation membrane 22 is formed of vertically aligned carbon nanotubes, and separates water vapor in the first gas. That is, the separation membrane 22 separates only water vapor from the first gas, and allows the remaining gases except for the water vapor to pass through. At this time, due to the structure of the carbon nanotubes grown in a vertically aligned state, the separation membrane 22 can pass the rest of the gas except the water vapor without being filtered.

온도 조절부(23)는 전도체로 형성되며, 분리막(22)의 표면 온도를 조절한다. 온도 조절부(23)는 전도체로 형성되어 있어 분리막(22)으로 열을 쉽게 전달할 수 있다. The temperature regulating portion 23 is formed of a conductor and regulates the surface temperature of the separating membrane 22. [ The temperature regulating part 23 is formed of a conductor and can easily transmit heat to the separating film 22. [

한편, 본 발명에 따른 기체 분리 장치는 가열 냉각부(231) 및 항온부(232)를 더 포함할 수 있다.The gas separator according to the present invention may further include a heating / cooling unit 231 and a constant temperature unit 232.

가열 냉각부(231)는 전도체를 가열 또는 냉각시켜 분리막(22)의 표면 온도를 조절할 수 있다. 즉, 가열 냉각부(231)는 전도체로 형성된 온도 조절부(23)와 접지되어 있을 수 있으며, 이에 따라 온도 조절부(23)를 가열 또는 냉각시켜 분리막(22)의 표면 온도가 변하도록 할 수 있다.The heating and cooling unit 231 can adjust the surface temperature of the separation membrane 22 by heating or cooling the conductor. That is, the heating and cooling unit 231 may be grounded with the temperature control unit 23 formed of a conductor, thereby heating or cooling the temperature control unit 23 to change the surface temperature of the separation film 22 have.

한편, 가열 냉각부(231)는 열전소자로 이루어질 수 있다. 이때, 열전 소자는 펠티어 효과(Peltier effect)에 의하여 흡열하거나 발열할 수 있다. 펠티어 효과는 두 종류의 다른 금속을 접합하여 전류를 흘렸을 경우 접합부에서 줄 열 이외의 전류에 비례한 열의 발생 혹은 흡수가 일어나는 효과를 말한다. 즉, 두 종류의 도체를 결합하고 전류를 흐르도록 할 때, 한 쪽의 접점은 발열하여 온도가 상승하고 다른 쪽의 접점에서는 흡열하여 온도가 낮아지는 현상을 이용하여 가열 냉각부(231)는 온도 조절부(23)를 가열 또는 냉각 시켜서 분리막(22)의 표면 온도를 조절할 수 있다.On the other hand, the heating and cooling unit 231 may be a thermoelectric element. At this time, the thermoelectric element may absorb heat or generate heat by the Peltier effect. Peltier effect refers to the effect of heat generation or absorption proportional to the current other than the line heat at the junction when current is flowed by joining two kinds of other metals. That is, when the two kinds of conductors are coupled and a current is caused to flow, the heat-cooling unit 231 uses the phenomenon that the temperature of one contact is increased and the temperature is rising and the temperature is lowered by absorbing heat at the other contact, The temperature of the surface of the separation membrane 22 can be adjusted by heating or cooling the regulating section 23.

항온부(232)는 분리막(22)의 표면 온도를 유지시킨다. 즉, 분리막(22) 및 온도 조절부(23)를 에워싸며, 외부로의 열손실을 차단하고, 외부로부터 독립된 온도조건을 제공할 수 있다. 또한, 항온부(232)는 분리막(22)을 에워싸고 있기 때문에 제 1 기체 또는 제 2 기체가 기체 유입부(21) 또는 기체 배출부(24)로만 유입 또는 배출되도록 할 수 있다.The constant temperature section 232 maintains the surface temperature of the separation membrane 22. That is, it surrounds the separation membrane 22 and the temperature regulating section 23, blocks heat loss to the outside, and can provide an independent temperature condition from the outside. Since the constant temperature part 232 surrounds the separation membrane 22, the first gas or the second gas can be introduced into or discharged from the gas inlet 21 or the gas outlet 24 only.

또한, 항온부(232)는 고분자로 이루어질 수 있으며, 이때 고분자는 에폭시, 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane; PDMS), 고무(rubber) 및 폴리우레탄(polyurethane) 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 항온부(232)를 형성하는 고분자는 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 고분자를 이용하여 항온부(232)는 분리막(22)을 둘러쌀 수 있다. 특히, PDMS의 경우 고형화되기 전에는 유동성이 있어서 원하는 모양으로 생성시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 항온부(232)는 공극을 형성하고 있지 않아, 분리막(22)이 아닌 외부로 기체가 빠져나가지 못하게 하는 장점이 있다.The constant temperature part 232 may be made of a polymer, and the polymer may be any one of epoxy, polydimethylsiloxane (PDMS), rubber, and polyurethane. However, the polymer forming the constant temperature part 232 is not limited thereto. By using such a polymer, the constant temperature part 232 can surround the separation membrane 22. In particular, PDMS has an advantage that it can be produced in a desired shape due to its fluidity before being solidified. In addition, the constant temperature part 232 does not form a gap, which is advantageous in preventing the gas from escaping to the outside rather than the separation membrane 22.

이하에서는 도 4 내지 도 5를 참조하여, 분리막(22)의 표면 온도의 변화에 따른 분리 효율에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 4 to 5, the separation efficiency according to the change of the surface temperature of the separation membrane 22 will be described in detail.

도 4는 분리막의 표면 온도의 변화에 따른 수증기의 투과도를 도시한 그래프이다.4 is a graph showing the permeability of water vapor according to the change of the surface temperature of the separation membrane.

도 4를 참조하면, 분리막(22)을 투과하지 않은 원기체는 분리막(22)의 표면 온도를 5°C, 10°C, 20°C 및 30°C로 변경하여도, 시간에 따라 상대습도가 변하지 않는다(약 100%). 즉, 분리막(22)의 온도는 상대습도에 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다. 하지만 원기체가 분리막(22)을 통과할 때, 분리막(22)의 표면 온도가 5°C, 10°C, 20°C 및 30°C로 변함에 따라 상대습도가 23.4%, 34.4%, 65.6% 및 79.5%로 변하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따라, 제 1 기체는 분리막(22)을 통과시, 분리막(22)의 표면 온도에 따라 수증기의 제거 효율이 달라지는 것을 알 수 있다. 즉, 분리막(22)의 표면 온도가 낮을수록, 수증기의 분리효율은 높아지는 것을 확인할 수 있다.4, the raw gas that has not passed through the separation membrane 22 can be used even when the surface temperature of the separation membrane 22 is changed to 5 ° C, 10 ° C, 20 ° C, and 30 ° C, (About 100%). That is, it can be seen that the temperature of the separation membrane 22 does not affect the relative humidity. However, as the surface temperature of the separation membrane 22 changed from 5 ° C, 10 ° C, 20 ° C and 30 ° C, the relative humidity was 23.4%, 34.4% and 65.6% when the raw gas passed through the separation membrane % And 79.5%, respectively. In this way, according to an embodiment of the present invention, when the first gas passes through the separation membrane 22, the removal efficiency of water vapor changes depending on the surface temperature of the separation membrane 22. That is, the lower the surface temperature of the separation membrane 22, the higher the efficiency of separation of water vapor.

도 5는 분리막의 표면 온도를 일정하게 바꾸어 주었을 때, 수증기의 투과도를 도시한 그래프이다.5 is a graph showing the permeability of water vapor when the surface temperature of the separation membrane is changed to a constant value.

도 5를 참조하면, 분리막(22)을 투과하지 않은 원기체는 분리막(22)의 표면 온도를 5°C 및 30°C로 교대로 바꾸어 주어도, 시간에 따라 상대습도가 변하지 않는다. 즉, 분리막(22)의 온도를 일정한 시간 간격으로 변화시켜 주는 것은 상대습도에 영향을 미치지 않는다. 하지만 원기체가 분리막(22)을 통과함에 따라, 분리막(22)의 표면 온도를 5°C 및 30°C로 급격하게 교대로 바꾸어주게 되면, 상대습도도 교대로 변하게 됨을 확인할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 분리 장치(2)는 투과되는 습도를 능동적으로 변화시킬 수 있다.Referring to FIG. 5, the raw gas that has not passed through the separation membrane 22 does not change its relative humidity over time even when the surface temperature of the separation membrane 22 is alternately changed to 5 ° C and 30 ° C. That is, changing the temperature of the separation membrane 22 at constant time intervals does not affect the relative humidity. However, as the raw gas passes through the separator 22, if the surface temperature of the separator 22 is rapidly alternated to 5 ° C and 30 ° C, the relative humidity is also alternately changed. As described above, the gas separator 2 according to the embodiment of the present invention can actively change the humidity to be transmitted.

또한, 도 5의 그래프를 참조하면, 온도를 30°C로 높였다가 5°C로 낮추었을 때, 5°C에서의 상대습도는 일정한 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 기체 분리 장치(2)는 종래 기술에 따른 기체 분리 장치의 단점이었던 주변 대기 상태에 따라 흡습제로부터 수증기가 재배출이 되는 문제점을 해결할 수 있다.Also, referring to the graph of FIG. 5, it can be seen that the relative humidity at 5 ° C is constant when the temperature is increased to 30 ° C and then decreased to 5 ° C. Accordingly, the gas separator 2 according to the present invention can solve the problem that the water vapor is re-discharged from the desiccant in accordance with the ambient atmosphere, which is a disadvantage of the prior art gas separator.

한편, 본 발명에 따른 기체 분리 장치(1, 2)는 정밀 공정이 채용된 각종 생산라인(예를 들면, 석유화학 공정 생산라인, 반도체 공정 생산라인 등)에서 수증기 투과를 방지하는 용도로 사용될 수 있다. 또한, 하드 디스크와 같이 습기에 취약한 전자 제품의 케이스 등에 적용되어 수증기 투과를 방지할 수 있다.On the other hand, the gas separation apparatuses 1 and 2 according to the present invention can be used for preventing water vapor permeation in various production lines (for example, a petrochemical process production line, a semiconductor process production line, etc.) have. In addition, it can be applied to a case of an electronic product which is vulnerable to moisture, such as a hard disk, so that permeation of water vapor can be prevented.

또한, 여러 가지 기체가 혼합된 가스에서 특정 기체를 분리하는 용도로 사용될 수 있다. 즉, 나노 사이즈 공극에 따른 가스 투과 속도 차이를 이용하여 기체를 분리할 수 있다. 예를 들면, 분자량에 의한 확산속도 차이를 이용하여 기체를 분리하거나, 분자 사이즈에 의한 분리를 수행할 수 있다. 이러한 원리는 모든 종류의 기체에 적용이 가능하며, 특히 필터 구조체의 사이 간격 조절을 통해 그 정도의 조절이 가능하다. 또한, 막 자체의 강한 소수성에 의해 친수성 기체와 소수성 기체가 혼합된 경우, 분리 효율이 높을 것으로 예상할 수 있다. 또한, 탄소나노튜브를 이용하여 형성한 필터의 표면에 코팅 혹은 기능화를 통해 특정 기체의 투과도를 선택적으로 향상시켜 분리 효율을 높일 수 있다.In addition, it can be used for separating a specific gas from a gas in which various gases are mixed. That is, the gas can be separated using the gas permeation rate difference depending on the nano-sized pores. For example, the gas can be separated using the difference in the diffusion rate due to the molecular weight, or the molecular size can be separated. This principle can be applied to all kinds of gases, and it is possible to control the degree by adjusting the interval between filter structures. In addition, when the hydrophilic gas and the hydrophobic gas are mixed due to the strong hydrophobicity of the membrane itself, the separation efficiency can be expected to be high. In addition, the separation efficiency can be improved by selectively enhancing the permeability of a specific gas through coating or functionalization on the surface of a filter formed using carbon nanotubes.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 분리 장치는 마이크로-나노 사이즈의 공극을 가지며, 그 크기를 조절할 수 있기 때문에 이 이상의 크기를 갖는 입자와 미생물들을 효과적으로 제거할 수 있고, 그에 따라 공기정화, 정수 등의 분야에 이용 가능하다.In addition, since the gas separator according to an embodiment of the present invention has micro-nano-sized pores and the size thereof can be adjusted, it is possible to effectively remove particles and microorganisms having a size larger than that, It can be used in fields such as water purification.

다만, 본 발명인 기체 분리 장치는 위에 언급한 용도로 한정되는 것은 아니며, 이밖에 다양한 분야에 적용될 수 있다.However, the gas separation apparatus of the present invention is not limited to the above-mentioned applications, and can be applied to various fields as well.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may be implemented in a combined manner.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

1: 기체 분리 장치
11: 기체 유입부
12: 분리막
13: 공극 조절부
14: 기체 배출부
131: 휘어짐부
132: 제 1 가압부
133: 제 2 가압부
2: 기체 분리 장치
21: 기체 유입부
22: 분리막
23: 온도 조절부
24: 기체 배출부
231: 가열 냉각부
232: 항온부1: gas separation device
11: gas inlet
12: Membrane
13:
14:
131:
132: first pressing portion
133: second pressing portion
2: gas separator
21: gas inlet
22: Membrane
23:
24:
231:
232: constant temperature section

Claims (10)

기체 분리 장치에 있어서,
수증기를 포함하는 제 1 기체가 유입되는 기체 유입부,
수직 정렬된 탄소나노튜브로 형성되며, 상기 제 1 기체 중 수증기를 분리하는 분리막,
상기 분리막의 공극의 크기를 조절하는 공극 조절부 및
상기 분리막을 통과한 제 2 기체를 배출시키는 기체 배출부를 포함하되,
상기 공극 조절부는
상기 분리막을 둘러싸며 외력에 의해 상기 분리막과 함께 휘어지는 휘어짐부,
상기 휘어짐부의 일측면에 배치되는 제 1 가압부 및
상기 휘어짐부의 타측면에 배치되는 제 2 가압부를 포함하되,
상기 제 1 가압부는 상기 휘어짐부에 상기 휘어짐부로 향하는 일측 방향으로 외력을 작용하고,
상기 제 2 가압부는 상기 휘어짐부에 상기 일측 방향과 평행하는 타측 방향으로 외력을 작용하여 상기 분리막의 일단과 타단의 휘어짐을 조절하여 상기 공극을 조절하는 것인 기체 분리 장치.In the gas separation apparatus,
A gas inlet through which a first gas containing water vapor flows,
A separation membrane formed of vertically aligned carbon nanotubes for separating water vapor in the first gas,
A gap regulating unit for regulating the size of the gap of the separation membrane,
And a gas discharging unit for discharging the second gas passing through the separation membrane,
The gap adjustment unit
A warp portion surrounding the separator and bent together with the separator by an external force,
A first pressing portion disposed on one side of the warping portion,
And a second pressing portion disposed on the other side of the curled portion,
Wherein the first pressing portion applies an external force to the warping portion in one direction toward the warping portion,
Wherein the second pressing portion applies an external force to the warping portion in a direction parallel to the one side direction to adjust the warping of one end and the other end of the separation membrane to adjust the gap. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 가압부는 상기 분리막의 중심으로부터 일정거리 이격되어 상기 분리막의 중심을 둘러싸며 위치하고,
상기 제 2 가압부는 상기 분리막의 중심으로부터 일정거리 이격되어 상기 분리막의 중심을 둘러싸며 위치하되,
상기 제 1 가압부와 상기 분리막의 중심 사이의 거리가 상기 제 2 가압부와 상기 분리막의 중심 사이의 거리보다 더 큰 것인 기체 분리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first pressing portion is positioned to surround the center of the separation membrane at a distance from the center of the separation membrane,
The second pressing portion is positioned to surround the center of the separation membrane at a distance from the center of the separation membrane,
Wherein the distance between the center of the first pressing portion and the center of the separating membrane is larger than the distance between the center of the second pressing portion and the center of the separating membrane. 제 1 항에 있어서,
상기 휘어짐부는 고분자로 이루어지고,
상기 고분자는 에폭시, 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane; PDMS), 고무 및 폴리우레탄 중 어느 하나인 것인 기체 분리 장치.The method according to claim 1,
The warping portion is made of a polymer,
Wherein the polymer is any one of epoxy, polydimethylsiloxane (PDMS), rubber and polyurethane. 제 1 항에 있어서,
상기 공극 조절부는 상기 휘어짐부와 상기 제 1 및 제 2 가압부를 지지하는 지지부를 더 포함하는 기체 분리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the gap adjusting portion further comprises a support portion for supporting the warping portion and the first and second pressing portions. 기체 분리 장치에 있어서,
수증기를 포함하는 제 1 기체가 유입되는 기체 유입부,
수직 정렬된 탄소나노튜브로 형성되며, 상기 제 1 기체 중 수증기를 분리하는 분리막,
전도체로 형성되며, 상기 분리막의 표면 온도를 조절하는 온도 조절부,
상기 분리막을 통과한 제 2 기체를 배출시키는 기체 배출부 및
상기 분리막의 표면 온도를 유지시키기 위한 항온부를 포함하되,
상기 온도 조절부는 상기 분리막의 중심을 둘러싸며 배치되어 상기 분리막의 표면 온도를 조절하고,
상기 항온부는 상기 제 1 기체 또는 상기 제 2 기체가 상기 기체 유입부 또는 상기 기체 배출부로만 유입 또는 배출되도록 상기 분리막 및 상기 온도 조절부를 에워싸는 것인 기체 분리 장치. In the gas separation apparatus,
A gas inlet through which a first gas containing water vapor flows,
A separation membrane formed of vertically aligned carbon nanotubes for separating water vapor in the first gas,
A temperature regulator formed of a conductor and controlling a surface temperature of the separator,
A gas exhaust unit for exhausting the second gas passed through the separation membrane,
And a thermostat for maintaining the surface temperature of the separation membrane,
The temperature controller may surround the center of the separator to adjust the surface temperature of the separator,
Wherein the constant temperature section surrounds the separation membrane and the temperature control section so that the first gas or the second gas flows only into or out of the gas inlet section or the gas outlet section. 제 6 항에 있어서,
상기 전도체를 가열 또는 냉각시켜 상기 분리막의 표면 온도를 조절하는 가열 냉각부를 더 포함하는 기체 분리 장치.The method according to claim 6,
And a heating and cooling unit for heating or cooling the conductor to adjust the surface temperature of the separator. 제 7 항에 있어서,
상기 가열 냉각부는 열전소자로 이루어진 것인 기체 분리 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the heating and cooling unit is made of a thermoelectric element. 삭제delete 제 6 항에 있어서,
상기 항온부는 고분자로 이루어지고
상기 고분자는 에폭시, 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane; PDMS), 고무 및 폴리우레탄 중 어느 하나인 기체 분리 장치.The method according to claim 6,
The constant temperature part is made of a polymer
Wherein the polymer is any one of epoxy, polydimethylsiloxane (PDMS), rubber, and polyurethane.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100393274B1 (en) * 2000-10-17 2003-08-09 임정아 Pore Controllable Filter
JP2008080228A (en) 2006-09-27 2008-04-10 Toray Ind Inc Membrane element and membrane unit
JP2012205971A (en) * 2011-03-29 2012-10-25 Nippon Steel Engineering Co Ltd System for separating carbon dioxide gas

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100393274B1 (en) * 2000-10-17 2003-08-09 임정아 Pore Controllable Filter
JP2008080228A (en) 2006-09-27 2008-04-10 Toray Ind Inc Membrane element and membrane unit
JP2012205971A (en) * 2011-03-29 2012-10-25 Nippon Steel Engineering Co Ltd System for separating carbon dioxide gas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101874195B1 (en) * 2016-11-10 2018-07-03 한국과학기술연구원 Instrument for removing Siloxane from BIOGAS

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