• 해양환경안전학회지
• /
• 제27권7호
• /
• pp.1074-1081
• /
• 2021

아산화질소(N₂O, Nitrous Oxide)는 6대 온실가스 중 하나로 대기 중에서 적외선을 흡수하여 온실효과를 유발하는 것으로 알려져 있다. 특히 지구온난화지수(GWP)는 CO₂에 비해 310배 높아 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 이슈화되고 있으며, 그에 따른 강력한 환경 규제 강화법들이 발의되고 있다. N₂O 저감 기술에는 물리적인 방식에 따라 농축회수, 촉매분해, 그리고 열분해로 구분할 수 있는데, 본 연구에서는 그 중 가장 효과적인 열분해 처리방식에 대해 논의하고자 일반적인 연소 조건 내 고온 열분해 방식을 이용하여 비용 저감과 함께 질소산화물을 저감시키는 온도 조건 및 반응 시간에 대한 정보를 제공하고자 한다. 열분해 조건으로 선정된 고온 영역은 1073 K부터 1373 K까지 100 K 간격을 두고 계산을 수행하였다. 1073 K과 1173 K의 온도조건에 경우, N₂O 저감율과 일산화질소 농도가 체류시간에 따라 비례관계를 이루는 것이 관측되었으며, 1273 K에 경우, 체류시간이 증가함에 따라 발생되는 역반응으로 인해 N₂O 저감율이 감소되는 것이 관측되었다. 특히 1373 K에 경우, 모든 체류시간에 대해 정반응과 역반응이 화학 평형상태에 도달하여 N₂O 저감에 대한 반응진행율이 오히려 감소하는 것으로 확인되었다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제46권3호
• /
• pp.181-193
• /
• 2018

아산화질소($N_2O$)는 기후변화를 야기하는 온실가스임과 동시에 오존층을 파괴하는 가스이다. 하폐수 처리시 생물학적 질소 제거 공정에서 주로 배출되는 아산화질소가 환경에 미치는 영향은 매우 중요하므로 대책 수립이 필요하다. 본 논문에서는 하폐수 처리과정의 아산화질소 배출 관련 최신 연구동향을 종합적으로 고찰함으로써, 아산화질소의 배출량 및 생성에 미치는 주요 인자의 영향을 이해하고, 아산화질소 배출 저감 전략 수립에 필요한 정보를 도출하였다. 하폐수 처리공정에서 아산화질소가 배출되는 주요 경로는 hydroxylamine 산화, nitrifier 탈질 및 종속영양 탈질공정의 3가지로 구분된다. 실험실, 파일럿 및 실 규모 하폐수 처리 공정을 대상으로 아산화질소 배출량을 측정한 결과 아산화질소 배출량의 질소 부하량의 0-95%로 변이가 매우 컸다. 실 규모 하폐수 처리공정에서는 질소 부하량의 0-14.6%가 아산화질소로 배출되고, 평균값과 중간값은 각각 1.95%와 0.2%이었다. 아산화질소 배출량에 영향을 미치는 가장 중요한 운전인자는 용존산소와 아질산염 농도 및 COD/N 비율이었다. 아산화질소 배출 저감을 위해 운전인자를 조절하는 다양한 전략이 보고되고 있다. 또한, 하폐수 처리공정에서 아산화질소 배출 저감하기 위한 새로운 전략으로, 높은 아산화질소 환원효소 활성을 가진 미생물을 활용하거나, 기존의 탈질공정 대신 산소발생 탈질공정(oxygenic denitrification)을 도입하는 것이 제안되고 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제47권1호
• /
• pp.96-104
• /
• 2009

혼합금속산화물에 담지된 Pd-Rh 허니컴 촉매 상에서 NO와 $N_2O$를 동시에 저감하기 위한 반응 온도를 낮추면서 각각의 반응물에 대한 전환율을 높이기 위하여, 환원제로 수소 또는 일산화탄소 사용에 대해 조사하였다. 각각의 환원제 사용 시, NO와 $N_2O$의 전환율에 대한 반응 조건의 영향을 조사하기 위해 반응온도, 각 환원제와 산소의 농도, NO와 $N_2O$ 간의 농도 비율 등을 변화시켰다. 먼저 수소를 환원제로 사용하는 경우, 산소의 부재시 $200^{\circ}C$ 미만의 저온에서 50% 이상의 NO와 $N_2O$ 전환율을 얻을 수 있었다. 한편, 일산화탄소를 환원제로 사용하는 경우에는 NO와 $N_2O$ 전환율이 각각 $200^{\circ}C$와 $300^{\circ}C$ 이상에서 증가하기 시작하였다. 그러나, 두 가지 환원제 모두의 경우에서, 반응 가스내에 산소 농도가 증가함에 따라 $N_2O$와 NO 전환율에 감소하였다. 결과적으로 일산화탄소 환원제에 비해, 수소 환원제가 상대적으로 저온에서 NO와 $N_2O$를 동시에 저감할 수 있으며, 산소 농도에 의한 영향을 덜 받는 것으로 나타났다. 반면, 반응물내 $N_2O$와 NO 농도비에 의한 NO와 $N_2O$ 전환율의 영향은 환원제의 종류에 크게 영향을 받지 않는 것으로 관찰되었다. 저온에서 NO와 $N_2O$를 동시에 저감시키기 위해서는 산소 분위기보다는 수소 분위기에서 촉매를 전처리하는 것이 보다 효과적인 것으로 나타났다.

• 환경생물
• /
• 제37권3호
• /
• pp.309-316
• /
• 2019

농경지는 농업부문에서 발생하는 온실가스인 N₂O의 배출원이다. 따라서 농경지에서 N₂O를 줄일 수 연구가 필요하며, 본 연구에서는 농경지에 작물재배 시 무경운기술을 적용하고, 녹비작물로서 호밀과 헤어리배치를 각각 투입하여 N₂O 배출량 비교 평가하였다. 재배 기간 중 토양에 질소원이 공급된 초기에 배출량이 높았으며, 토양온도는 20~25℃, 수분함량은 20~30% 범위에서 N₂O 배출량이 높았다. 작물재배기간 동안 경운 유무와 투입된 질소원에 따른 처리구간 통계적 유의한 차이가 발생했다. 농경지 토양에서 배출되는 N₂O는 무경운을 통해 CF, HV 그리고 RY 처리구에서 각각 51.8%, 31.7% 그리고 59.6% 감축되었다. 또한 무경운 헤어리배치(HV-NT) 처리구에서 관행(CF-CT) 처리구 대비 59.0% N₂O 배출을 저감할 수 있었다. 헤어리배치를 투입함으로써 화학비료 사용량을 줄일 수 있고, 무경운을 통해 토양 교란을 방지하여 농경지 토양에서 배출되는 N₂O를 저감할 수 있었다. 이러한 감축기술에 대한 온실가스 저감효과를 평가하는 연구와 향후 온실가스 감축사업과 연계할 수 있도록 검인증 방법을 포함한 방법론 구축 등이 필요하다. 이후 농업분야 온실가스 감축사업인 배출권거래제 외부사업, 농업농촌 자발적 온실가스 감축사업, 저탄소농축산물 인증제 등과 연계하여 농업현장에서 활용할 수 있도록 해야 한다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제27권1호
• /
• pp.153-160
• /
• 2021

아산화질소(Nitrous oxide, N2O)는 지구온난화 물질의 하나로 이산화탄소에 비해 지구온난화효과가 310배 강하고 분해하는데 120년이 소요되기 때문에 오존층 파괴에 주범으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 N2O를 저감하기 위해 고온 열분해 기술을 적용하여 N2O 저감 공정에서 발생하는 NOx 배출 특성에 대해 조사하였다. 고온 유동장을 형성하기 위해 동축 분젠 예혼합 화염을 열원으로 채택하였으며 실험 변수로는 노즐출구속도, 동축류 속도 및 N2O 희석률로 설정하였다. 실험 결과, NO 생성률은 노즐출구속도 및 동축류 유량에 관계없이 N2O 희석률이 증가함에 따라 증가하였다. N2O의 경우에는 연소 불안정성(Kelvin Helmholtz 불안정)이 억제된 안정된 예혼합 화염에서 다량으로 배출되었는데, 이는 화염 면 부근에서 감소된 N2O의 체류시간으로 인해 열분해 시간이 충분하지 않기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 N2O의 저감 효율을 증진시키기 위해서는 K-H 불안정성이 발생되는 노즐출구속도를 선정하여 화염 면 부근에서 발생되는 와류(toroidal vortex) 형태의 유동 구조를 형성하는 것이 N2O의 체류시간을 증가시키는데 효과적인 것으로 판단된다.

• 공업화학
• /
• 제19권1호
• /
• pp.17-26
• /
• 2008

기후변화협약에 이은 교토의정서가 발효되면서 온실가스 저감은 세계적인 당면 문제가 되어 있는 가운데 청정개발체제(CDM) 및 공동이행(JI) 등을 통한 배출권 확보가 국가적인 경쟁이 되고 있다. 이산화탄소($CO_2$) 및 메탄가스($CH_4$)와 더불어 대표적인 온실가스의 하나인 $N_2O$는 온난화효과가 $CO_2$에 비해 310배에 이르며 120년의 분해기간이 소요될 만큼 대기 중에서 매우 안정하여 성층권에서 오존층을 파괴하는 물질로 알려져 있다. 또한 $N_2O$는 분해하기가 쉽지 않아 고온 열분해 시키는 방법 외에 $400^{\circ}C$ 이상에서 촉매에 의해 선택적으로 분해시키는 방법이 알려져 있으나 대개 NOx가 같이 존재하여 $N_2O$ 분해를 방해하는 역할을 한다. 본 보문은 국내외의 $N_2O$ 발생원에 대한 내역과 더불어 각종 온실가스 저감사업에 의한 배출권 거래현황과 탄소시장의 성장 및 $N_2O$ 저감사업의 위치, $N_2O$ 촉매 분해에 관한 기술개발의 현황과 방향, 그리고 CDM 사업으로서의 전망 등을 분석 집약하였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제39권12호
• /
• pp.672-678
• /
• 2017

본 연구에서는 도시고형폐기물 소각시설을 대상으로 3회에 걸쳐 도시고형폐기물을 수거하여 폐기물의 성상 및 물리화학적 조성을 조사하였다. 또한 소각시설에서 배출되는 $N_2O$를 연속적으로 측정하여 발생량을 조사하였으며, IPCC에서 제시한 폐기물의 온실가스 배출량 산정방법으로 산출된 발생량과 비교하였다. 도시고형폐기물 소각시설에서 발생하는 $N_2O$ 발생량은 IPCC 산출방법에 의한 발생량보다 2배 이상 크게 조사되었다. 도시고형폐기물 소각시설에서 $N_2O$ 저감설비가 도입될 경우 온실가스 저감목표를 만족하기 용이하고, 탄소배출권 거래제도를 활용하여 경제적인 효과도 발생할 수 있는 것으로 조사되었다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제37권4호
• /
• pp.235-242
• /
• 2018

본 연구는 고추와 배추 재배 시 요소분해효소 억제제 NBPT가 함유된 원예용 비료 시용에 따른 온실가스 저감 효과 구명을 위하여 경기도농업기술원 시험포장에서 2년간(2015~2016년) 수행하였다. 고추 재배기간 중 $N_2O$ 배출량은 연도별 기상환경에 따라 배출양상과 배출량에는 차이가 있었으나 처리별 저감효과는 통계적으로 유의하게 나타났으며, 3요소 표준시비(대조)에 비해 질소 표준시비 기비량 0.5배, 1.0배 해당량 NBPT 함유 원예용 비료 처리에서 각각 43%, 20% 적게 발생되었다. 고추 생육(초장과 줄기직경) 및 건고추 수량은 3요소 표준시비와 NBPT 함유 비료 NF0.5, NF1.0 처리구에서 대등한 경향으로 나타났다. 고추 정식 후 60일 토양화학성 중 질산태질소는 3요소 표준시비에 비해 온실가스 발생량이 적었던 NF0.5 처리구에서 적은 경향이었으며, 유효인산과 치환성칼륨은 NBPT 함유 비료 처리구와 3요소 표준시비 처리구가 대등한 경향이었다. 배추 재배지에서 발생하는 온실 가스 또한 재배기간 중 기상환경에 따라 $N_2O$ 배출양상과 배출량에는 차이가 있었으나 처리별 저감효과는 통계적으로 유의하게 나타났으며, 3요소 표준시비에 비해 질소 표준시비 기비량 0.5배, 1.0배 해당량 NBPT 함유 비료 처리에서 온실가스가 각각 58%, 19% 적게 발생되었다. 배추 정식 후 60일의 토양 중 화학성 변화에서 질산태질소와 전기전도도는 3요소 표준시비에 비해 온실가스 발생량이 적었던 질소 표준시비기비량 0.5배 해당량 NBPT 함유 비료 처리에서 적은 경향이었으며, 유효인산과 치환성칼륨은 NF0.5, NF1.0 처리구에서 적은 경향이었다. 배추 식물체 질소 이용효율은 처리간 유의한 차이가 없었으며, 배추 수량은 3요소 표준시비 7,936 kg/10a와 질소 표준시비 기비량 1.0배 해당량 NBPT 함유 비료 처리에서 대등하게 나타났다. 이와 같이 고추와 배추 재배지에서 요소분해효소 억제제 NBPT 함유 비료를 시용하면 표준시비와 같은 생육상황에서 온실가스 저감효과를 볼 수 있는 것으로 분석되었다.

• 환경생물
• /
• 제36권4호
• /
• pp.680-686
• /
• 2018

작물 재배시에 질소비료와 유기물인 헤어리베치 그리고 LCU효과지연성 복합비료 등 질소공급원별로 토양에 시용하여 $N_2O$ 배출에 영향을 주는 요인들의 특성을 조사하였다. 그리고 그 요인들이 $N_2O$ 배출에 얼마나 영향을 주는지를 정량적으로 밝히고 온실가스 배출의 영향 인자들에 대해 온실가스 감축 효과를 종합적으로 평가하였다. $N_2O$ 배출에 영향을 미치는 요인은 토양온도, 토양수분과 무기태질소 등이다. 이 세 가지 요인 중 $N_2O$ 배출에 가장 크게 영향을 미치는 요인은 무기태질소(콩 65.5%, 51.2%)>토양수분함량(콩 19.2%, 고추 28.8%)>토양온도(콩 15.2%, 고추 22.0%) 순으로 나타났다. 수량과 비료이용효율은 LCU효과지연성 복합비료 처리에서 가장 높았다. $N_2O$ 배출량은 LCU효과지연성 복합비료와 NPK+헤어리베치 처리에서 차이를 보이지 않아 종합적인 결과는 수량과 비료이용효율 그리고 낮은 $N_2O$ 배출량을 보인 LCU효과지연성 복합비료 처리가 가장 양호한 것으로 나타났다. 따라서 앞으로 $N_2O$ 배출을 저감할 수 있는 토양 양분관리 기술 개발 연구가 확대되면 온실가스 배출저감 대책에 도움이 될 것으로 기대할 수 있다.

• 공업화학
• /
• 제23권1호
• /
• pp.105-111
• /
• 2012

본 연구에서는 저온에서 질소산화물 저감효율이 뛰어난 것으로 알려진 망간전구체의 종류에 따른 영향을 고찰하기 위해 초임계수열법으로 합성한 세리아($CeO_2$)와 지르코니아($ZrO_2$)를 담체로 하여 저온 SCR 공정에서의 온도에 따른 활성변화를 비교 분석하였다. Manganese acetate (MA)와 Manganese nitrate (MN), 두 종류 망간전구체의 농도를 영향인자로 고려하여 촉매의 활성변화를 고찰하였다. 활성화된 시료의 특성은 $N_2$ adsorption-desorption, TGA, XRD, XPS를 통해 분석하였고 질소산화물 저감효율을 측정하기 위해 NOx 분석기를 이용하여 De-NOx 실험을 수행하였다. 제조방법에 따라 합성한 촉매의 질소산화물 저감 효율을 분석한 결과 Manganese acetate (MA)를 활성물질로 사용한 촉매가 Manganese nitrate (MN)을 사용한 촉매에 비해 전체적인 온도 영역에서 우수한 질소산화물 저감효율을 보였다. 이는 특성분석 결과를 통해 알 수 있듯이 Manganese acetate (MA)의 주성분인 $Mn_2O_3$가 Manganese nitrate (MN)의 주성분인 $MnO_2$에 비해 높은 산소 이동도를 갖고 담체와의 강한 상호작용을 형성하는 것에 기인한 것으로 보인다.