• 유기물자원화
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• 제29권2호
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• pp.31-38
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• 2021

본 연구는 미생물전기분해전지를 이용하여 도축부산물의 처리 가능성을 평가하였다. 도축부산물 희석액을 772, 1,222, 1,431 mg COD/L의 농도로 반응조에 주입하였으며 각 유입농도에서 인가전압 변화 (0.3, 0.6, 0.9 V)에 따른 COD 제거 및 메탄가스 발생 특성을 평가하였다. 메탄가스 발생량은 유입 COD 농도 1,431 mg/L와 인가전압 0.9 V 조건에서 최대치를 얻을 수 있었다. 모든 인가전압 조건에서 주입농도가 증가할수록 COD 제거율이 증가하였으며 평균 COD 제거율은 62.3~81.1% 이었다. 돼지 간은 난분해성 성분이 많아 혐기성소화에 적절하지 않은 기질이나 미생물전기분해전지의 생물전기화학반응을 통해 잠재적 메탄 수율의 80%인 129~229 mL/g COD의 높은 수율을 얻을 수 있었던 것으로 판단된다. 향후 반응조 형상 및 운전조건 최적화 등을 통하여 기질의 소화속도와 소화율을 보다 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제15권1호
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• pp.171-177
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• 2007

메탄활성 침출수가 매립폐기물 분해에 미치는 영향을 알아보기 위해 내경 30cm, 높이 200cm, 실용량 140L의 원통형 PVC로 모형매립조 4기를 제작하였으며, 침출수의 생물학적처리와 재순환을 위한 혐기화조를 내경 20cm 높이 30cm로하여 2기 제작하였다. L1은 일반적인 매립지를 모사하기 위해 재순환을 행하지 아니하였고, L2는 침출수를 우수의 2배인 1,068ml로 재순환하였다. L3와 L4는 발생된 침출수를 $35{\pm}1^{\circ}C$로 유지되는 암실에서 1주일간 혐기성소화조에서 소화시킨 후 상등수를 L3, L4에 각각 1,064ml, 2.128ml 재순환하였다. 누적메탄발생량이 L3와 L4가 L1과 L2에 비해 약 3배 높게 발생하였으며, 메탄활성 침출수의 재순환량이 더 많은 L4이 L3보다 1.23배 높게 나타났다. 이는 메탄활성 침출수 재순환이 재순환되는 메탄균에 의해 분해가 더 활성화 된 것으로 판단되며, 메탄활성 침출수의 재순환 양에 따라 메찬회수율이 다르다는 것을 알 수 있다.

• 유기물자원화
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• 제29권4호
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• pp.55-65
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• 2021

본 연구는 독일 유기물분해율 표준시험법인 VDI4630 시험을 통해 메탄 생성 및 유기물의 분해율을 조사하였으며 시험을 위해 농업 분야의 11개의 폐기물 바이오매스를 공시재료로 선택하여 시험하였다. 본 연구의 목적은 초기에 빠르게 분해되는 생분해성 유기물과 이후 천천히 지속적으로 분해되는 유기물의 비율을 계산하기 위해 Double first-order kinetics 모델을 이용하여 유기물의 분포를 추정하고자 하였다. 그 결과로 본 연구에 적용된 모든 바이오매스는 초기 단계에서 빠른 분해를 보이다가 이후 분해 속도가 일정 시간 느려지기 시작하여 초기 분해 속도보다 10배 이상 느려지는 결과를 보였다. 이러한 분해율 변화 경향은 바이오매스 분해의 전형적인 형태이며 쉽게 분해되는 인자(k₁)는 채소 작물에서 0.097~0.152 day^-1 범위였고, 분해에 저항성을 가지는 인자(k₂)는 0.002~0.024 day^-1 사이에 위치하였다. 유기물 분해율이 높을수록 k₁ 상수 값이 더 크게 나타났으나 (0.152, 0.144day^-1) 오이와 파프리카 열매와 같이 표면에 왁스층이 존재하는 부산물은 k₁ 값이 오히려 줄기보다 낮았고 (0.002, 0.005day^-1), 무와 귤껍질도 k₁ 각각 0.097과 0.094 day^-1로 낮은 분해율과 k₁ 값을 보여 유기물의 분해율은 이분해성 유기물 분해 상수인 k₁ 값에 크게 영향을 미치는 것으로 분석되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.190.2-190.2
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• 2016

청정에너지 개발은 화석연료를 대체하기 위하여 꾸준한 관심을 받고 있다. 많은 대체에너지중 수소는 그 반응물이 순수한 물로써 환경오염이 없다. 기존의 수소를 얻어내는 방법은 메탄을 고온 고압에서 수증기와 반응시켜 얻는데 이 때 이산화탄소가 생성이 된다. 전기화학적 물분해 방법은 물을 수소와 산소로 선택적으로 분해시킬 수 있는 방법이다. $TiO_2$는 전기적으로 합성할 때 표면의 구조제어가 쉽고 열역학적, 화학적 안정성이 높아 자체의 높은 밴드갭(3.0~3.2 eV)에도 불구하고 산업적으로 염소분해 전극으로써 사용되고 있으며 최근에는 물분해 전극으로도 적용하는 연구가 진행되고 있다. 전기화학적 물분해 반응을 위해서는 높은 과전압이 요구되므로 산업적으로 이용하기 위해 전도성을 향상시키기 위한 연구가 필요하다. 낮은 전압에서도 물을 분해할 수 있는 촉매제의 도핑이 연구되고 있으나 대부분 촉매로 사용되는 금속은 루테늄과 이리듐 등의 귀금속이다. 본 연구에서는 저가촉매로써 몰리브덴을 도핑한 후 농도별 성능을 비교하였다. 전극의 성능비교를 위해 각 촉매의 농도별로 다른 전해질 농도조건에서 성능비교실험을 진행하였다.

• 대한안전경영과학회지
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• 제12권3호
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• pp.135-143
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• 2010

본 연구에서는 대기오염물질인 유해 황산화물 가스를 이산화티탄 촉매 반응기와 연면 방전 반응기를 조합한 반응기에서 플라즈마 방전반응에 의하여 주파수 변화, 체류시간, 전극의 굵기, 첨가 모의가스 등의 공정 변수를 변화 시켜 분해제거 실험을 하였다. 실험 결과 황산화물의 분해제거 실험에서 주파수 10kHz에서 소비전력 19W에서 분해제거율은 99%이었으며 이산화티탄 촉매반응기를 부착한 경우가 없는 경우보다 5%이상 증가효과가 이었다. 첨가가스로 메탄을 첨가한 경우 분해제거율이 증가하였고, 산소농도가 높아질수록 증가하였다 또한 이산화 탄소를 첨가한 경우 분해율은 감소하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.145.2-145.2
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• 2011

메탄 하이드레이트는 낮은 온도와 높은 압력 조건에서 물분자들의 격자구조에 메탄가스분자가 포획되어 수소결합으로 형성되는 외관상 얼음과 비슷한 결정성 화합물이다. $1m^3$의 메탄 하이드레이트는 표준상태에서 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해되며, $-10^{\circ}C{\sim}-20^{\circ}C$의 온도에서는 하이드레이트 입자표면에서 생성되는 얼음막으로 인하여 상압에서도 안정하게 존재하는 자기보존 효과를 가지고 있다. 따라서 이와 같은 특징을 천연가스 수송 및 저장의 방법으로 이용할 경우 $-162^{\circ}C$의 초저온을 만들고 유지시키기 위하여 고가의 설비를 필요로 하는 기존의 LNG 수송방법을 대체할 수 있다. 특히 연간 천연가스 소비량을 0.4 ~ 1.0 million ton으로 가정했을 때, 하이드레이트 수송방법은 LNG 수송에 비해 18 ~ 25% 정도의 비용을 절약할 수 있는 경제적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 하이드레이트를 인공적으로 제조할 경우 물분자와 가스분자의 반응율이 낮기 때문에 하이드레이트가 생성되기까지 많은 시간이 소요되며, 하이드레이트에 포획되는 가스분자의 양도 적다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다공성 물질인 천연 제올라이트와 제올라이트 13X를 이용하여 제올라이트 혼합유체를 제조하였으며, 메탄가스와 반응시켜 하이드레이트를 생성시키는 실험을 수행하였다. 그 결과, 하이드레이트 생성 시 천연 제올라이트와 제올라이트 13X 모두 0.01 wt%의 혼합비율에서 가장 좋은 효과를 나타내었으며, 하이드레이트에 포획된 가스의 양은 같은 과냉도 조건에서 천연제올라이트와 제올라이트 13X 혼합유체를 이용하여 하이드레이트를 생성 시켰을 때, 증류수보다 각각 4배, 5배 높음을 보였다. 또한 낮은 과냉도에서 하이드레이트 생성 시 제올라이트, 제올라이트13X 혼합유체에서 하이드레이트 생성시간이 증류수에서 하이드레이트를 생성시킬 때보다 빨라짐을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제23권1호
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• pp.33-39
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• 2014

본 연구에서는 하수슬러지의 소화가스 생산 효율향상을 위해 전기분해 처리방법을 수행하고 이를 소화가스 생산과 탈질실험 효과를 확인하였다. 전기분해 처리시간, 전류밀도가 증가함에 따라 가용화율은 증가하였으며 전극간격 4 mm에서 전류밀도 10 mA/cm2로 60분 처리 시 가용화율은 9.02%를 보였다. 이를 이용하여 BMP실험을 진행한 결과 0.49 L CH4/g VS의 메탄생산량을 보이며 대조군대비 88.4% 증가함을 보였다. 같은 조건으로 처리된 하수슬러지를 이용하여 탈질실험을 진행한 결과 $19.2mg\;NO_3{^{-}}N/g\;MLVSS{\cdot}hr$의 탈질율을 보였으며 이를 통해 전기분해 처리된 하수슬러지는 생분해성이 증대됨에 따라 혐기성소화와 탈질공정에도 적용이 가능한 것으로 확인되었다.

• 생태와환경
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• 제34권1호통권93호
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• pp.54-61
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• 2001

저온에서 메탄발생 경로의 변화에 대하여 팔당호 연안대에서 채취한 저질토 슬러리를 배양하여 실험하였다. 저질토 슬러리의 메탄발생속도는 5${\sim}$45$^{\circ}C$ 범위에서 온도가 상승함에 따라서 지수함수적으로 증가하여 45$^{\circ}C$에서 7.4 nmol${\cdot}$g$^{-1}{\cdot}$h$^{-1}$로서 최대에 달한 후 급격히 감소하였다. 배양온도를 고온인 30$^{\circ}C$에서 저온인 15$^{\circ}C$로 감소시키면 메탄발생속도와 수소축적속도가 감소하였고 아세트산은 일시적으로 축적되었다. 배양온도 15$^{\circ}C$와 30$^{\circ}C$에서 클로로포름은 메탄발생을 완전히 억제하였고 메탄발생의 직접적 기질인 수소와 아세트산이 축적되었다. 이 수소와 아세트산의 축적량을 메탄발생량으로 환산하면, 아세트산으로부터의 메탄발생량은 30$^{\circ}C$와 15$^{\circ}C$에서 각각 총메탄발생량의 14%와 75%로 추정되었다. 또한 저온에서 저질토 슬러리에 아세트산을 19 mM 이상으로 첨가하면 메탄발생이 저해되었다. 결국 저온 조건에서는 메탄발생에 대한 아세트산의 상대적 기여도가 증가하고, 고농도의 아세트산에 의하여 메탄과정이 저해되었다. 그러므로 팔당호 연안대 저질토의 유기물 혐기분해에서 아세트산-이용 메탄발생과정은 저온에서 핵심과정이 되고, 고농도의 아세트산에 의한 병목현상이 일어난다고 판단된다.

• 대한화학회지
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• 제52권5호
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• pp.530-535
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• 2008

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2003년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.633-638
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• 2003

현재, 각종 산업공정에서 발생하는 부생가스, 도시폐기물, 폐플라스틱, 바이오매스 등의 미활용 에너지원이나 석탄, 폐유 등을 가스화 혹은 열분해 하여 합성가스를 발생시켜 재활용하려는 연구가 활발히 진행하고 있다. 합성가스는 공업적으로 중요한 에너지원 및 화합물을 제조하는 가장 기초적인 반응가스인데, 합성가스를 제조하는 방법 중 가장 잘 알려진 천연가스 개질반응 이외에도 열분해/가스화 반응공정을 통해 제조되기도 한다.(중략)