• 한국농림기상학회지
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• 제10권1호
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• pp.17-24
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• 2008

지구온난화 문제는 국지적, 국내적 환경문제가 아닌 범지구적 차원에서 해결하여야 할 문제로 온실가스 규제와 지구환경의 조화를 위한 국제적 노력이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스 연소시 배출되는 비이산화탄소의 배출량을 정량적으로 추정하기 위한 방법론을 제시하고자 하였고, 산불피해지 구분은 물론 피해강도에 따라 배출되는 비이산화탄소 온실가스를 정량적으로 추정하기 위해 위성영상 자료를 활용하였으며, IPCC 기준인 Tier 2 수준으로 비이산화탄소 온실가스 배출량을 추정하였다. 본 연구에서는 2000년 4월에 발생한 우리나라 최대 산불인 삼척피해지를 대상으로 산불 전후 동일시기에 관측된 Landsat 위성영상으로부터 정규탄화지수(NBR)를 추출하여 산불피해지역과 피해강도를 정량적으로 분석하였다. 위성영상에서 추출된 피해면적과 피해강도별 분석자료는 바이오매스 연소로 인해 직접 배출되는 비이산화탄소 배출량 추정을 위한 활동자료로 활용하였다. 비이산화탄소 배출량 추정을 위해 IPCC의 추정식을 이용하였다. 산불피해강도별 연소효율은 피해강도가 '심'(burn severity: high)인 수관화 지역의 경우 0.43, 피해강도 '중'(burn severity: moderate) 0.40, 그리고 피해강도가 '경'인 지표화지(burn severity: low)의 경우는 0.15를 적용하였다. 바이오매스 연소시 배출되는 비이산화탄소 온실가스별 배출계수는 CO 130, $CH_4$ 9, $NO_x$ 0.7, $N_2O$ 0.11 값을 적용하였다. 삼척 산불피해지의 dNBR에 의한 피해강도 분석 결과, 전체 피해면적은 16,200ha로 나타났으며, 피해강도는 '경(Low: dNBR 152 이하)' 35%, '중(Moderate: dNBR 153-190)' 33%, '심(High: dNBR 191-255)' 32%의 면적분포를 보였다. 임상별 피해면적은 침엽수림 11,506ha(77%), 활엽수림 453ha(3%) 그리고 혼효림에서 2,978ha(20%)의 피해를 입은 것으로 평가되었다. 삼척 산불피해지의 바이오매스 연소로 인해 직접 배출된 비이산화탄소 배출량 추정 결과, CO 93%, CH4 6.4%, $NO_x$ 0.5%, $N_2O$ 0.1%의 순으로 배출량이 많았다. 삼척 산불피해지의 강도별 피해면적은 32%$\sim$35%의 분포로 고른 양상을 보이고 있지만 피해강도 '중' 지역에서 배출된 비이산화탄소의 양이 전체의 47%를 차지하여 배출율이 가장 높은 것으로 나타났다. 삼척산불 피해지의 총 비이산화탄소 온실가스 배출량은 CO 44.100Gg, CH4 3.053Gg, $NO_x$ 0.238Gg 그리고 $N_2O$는 0.038Gg이 배출된 것으로 추정되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권1호
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• pp.80-87
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• 2010

발열량이 낮은 저등급 석탄이나 황함량이 많은 petroleum-coke는 그 이용이 제한적이지만 공급이 풍부하여 잠재력이 큰 에너지원이므로, 가스화공정에 적용하여 고급연료인 수소나 액체연료를 생산할 수 있다. 본 연구에서는 상압의 열천칭 반응기(thermobalance)에서 wood chip, 저등급 석탄인 갈탄, 역청탄, 무연탄, pet-coke의 수증기 가스화 반응특성을 조사하였다. 가스화 온도 $600{\sim}850^{\circ}C$, 수증기 분압 30~90 kPa의 범위에서 조업변수들이 가스화반응속도에 미치는 영향을 조사하였다. 기체-고체 반응모델로서 modified volumetric reaction model을 적용하여 가스화반응의 거동을 묘사하고 가스화공정에 필수적인 kinetic 정보를 도출하였다. 저등급탄인 갈탄과 바이오매스인 wood chip은 휘발분 함량도 높고 비교적 높은 가스화반응속도를 보여 가스화반응공정에 적합한 연료이다. Arrhenius plot으로부터 활성화에너지는 wood chip, 갈탄, 역청탄, 무연탄, pet-coke에 대해 각각 260.3, 167.9, 134.6, 82.2, 168.9 kJ/mol으로 구해졌다. 각 연료에 대하여 수증기 가스화반응의 반응차수를 결정하였으며, 가스화공정 설계의 기초데이타로서 겉보기 반응속도식을 제시하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권10호
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• pp.573-577
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• 2015

목질계 연료를 사용하는 발전시설에서 세정되어 나오는 목질계 타르 폐수는 간헐적 발생, 발생량 및 발생농도의 변화가 심하여 제거에 어려움이 있다. 본 연구에서는 목질계 타르폐수를 기존의 bag filter와 활성탄을 이용한 처리방법에서 개선하여 물리 화학적 처리를 통하여 처리특성을 살펴보았다. 목질계 타르폐수의 화학적인 발생성상은 페놀류의 함유량이 구아이아콜류(guaiacols)와 카보하이드레이트류(carbohydrates)에 비해 약 2배 이상 높게 나타났다. pH의 변화에 따라 NaOH와 PAC이 자동주입 되도록 설치하고 최종처리수의 pH, 탁도, SS를 살펴본 결과, 각각 5.9, 12.6 NTU, 15.1 mg/L로 발전설비의 순환수로서의 가능성을 확인하였다. 기존의 백필터(bag filter)를 이용한 물리적 처리공정에서의 화학물질의 제거효율은 약 20%였으며, 응집 및 침전을 통한 처리효율을 개선한 결과, 약 80%의 화학물질 제거효율을 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권5호
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• pp.672-677
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• 2014

반탄화는 $200{\sim}300^{\circ}C$의 불활성분위기에서 바이오매스를 전처리하는 열처리공정이며 이러한 반탄화 공정은 바이오 매스에 함유된 섬유질성분의 분해온도에 크게 영향을 받은 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 사탕수수 부산물의 반탄화 특성에 관한 연구를 수행하였으며 반탄화 온도 및 반탄화 시간에 따른 에너지 수율, 발열량 및 발생가스 그리고 가연분과 회분의 관계에 중점을 두었다. 또한 본 연구에서는 TGA(Thermogravimetric Analyzer)를 이용한 사탕수수 부산물의 반탄화 반응에 대한 활성화 에너지의 변화도 함께 고찰하였다. 본 연구로부터 반탄화 온도에 따라 회분 및 발열량은 증가하였으나 가연분 및 에너지 수율은 감소하였으며 또한 산소성분을 함유한 일산화탄소가 탄화수소 화합물, $C_xH_y$ 보다 더 낮은 온도에서 분해되기 시작하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 2005년도 학술발표논문집
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• pp.586-591
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• 2005

Syngas or fuel gas production through biomass gasification is a century old technology. Biomass gasification is getting more and more interest recently as one of competitive renewable energy technologies. It does not contribute to increasing greenhouse gases(GHG). A down-draft gasifier was designed and tested for syngas quality using different fuel sets in this study. The gasifier was of about 100kW capacity. Tests were conducted at air flow rates ranging from 10 to $60m^3/hr$. Fuels tested included wood chips and wood char. The results showd that gas quality in terms of flammability was reasonably good when the temperatures were over $600^{\circ}C$ inside the gasifier. Although $800^{\circ}C$ or higher is recommended, gas quality was reasonably good. If insulation was provided outside the gasifier, the temperature would increase. When wood chips were used, the temperature was below $600^{\circ}C$ and gas quality was not good. It seemed that calorific values of fuel and height of reduction zone in the gasifier are very important. The results of the tests would provide important information for designing more improved gasifier and its operation.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권7호
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• pp.693-699
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• 2011

바이오매스나 기타 유기성 폐기물로부터 가스화공정을 거쳐 얻을 수 있는 합성가스는 환경보호와 화석연료고갈 방지 측면에서 유망한 대체연료 중 하나로 여겨지고 있다. 그러나 가스화로부터 얻어지는 합성가스는 일반적인 천연가스와 같은 가스연료에 비해 발열량이 낮고 연료조성이 불균일하여 내연기관에 적용시 안정적이고 지속적인 운전이 어렵다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 저발열량과 불균일한 가스 조성의 특징을 가진 합성가스가 연소에 미치는 영향을 파악하여 고효율의 엔진을 개발하고자 연구를 수행하였다. 저발열량의 합성가스를 모사하기 위하여 천연가스에 질소를 희석한 연료를 사용하였다. 또한 체적당 발열량을 유지하면서 동일유량조건으로 합성가스에 수소 혼합비율을 10 ~ 30%로 변화시키면서 연소 특성 변화를 살펴보았다.

• 유기물자원화
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• 제30권2호
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• pp.29-42
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• 2022

정부는 최근 2050년까지 국가 온실가스 순배출량은 "0"으로 하는 2050 탄소중립 정책을 추진하고 있다. 이에, 축산업 부문 2050 탄소중립을 위한 핵심적인 수단으로 가축분뇨 에너지화에 대한 관심이 증가하고 있다. 가축분뇨 고체연료화 기술은 가축분뇨를 건조 또는 탄화시켜 고체연료로 제조하는 기술로서 가축분뇨 고체연료 제조시설 및 발전시설의 경제성 문제로 인하여 보급 확산이 미미한 상황이다. 본 연구에서는 가축분뇨 고체연료 제조 및 이용 촉진을 위하여 가축분뇨 고체연료의 잠재적인 수요처인 가축분뇨 고체연료 발전시설의 경제성을 평가하고자 하였다. 가축분뇨 고체연료 제조원가는 200톤/일 규모의 발효건조 과정에서 97.4 천원/톤으로 가장 낮은 제조원가를 보였다. 가축분뇨 고체연료 발전시설은 신재생에너지공급인증서(REC) 가중치 1.5에서 경제성을 나타냈다. 가축분뇨 고체연료화는 온실가스 저감, 수계 비점오염원 저감 등 다양한 환경적 편익을 지니고 있다. 따라서 가축분뇨 고체연료 생산시설을 확산 보급을 위해서는 다양한 환경 편익을 포함한 경제성 검토가 요구된다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2012년도 제44회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.231-233
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• 2012

Circulating Fluidized Bed (CFB) is a technically and economically proven technology for boiler systems and large CFB coal boilers are making inroads into the domestic power boiler market. For biomass gasification, it is also considered as a very promising technology for commercial. Due to the lack of experiences of a large scale CFB gasifier, however, any large scale CFB gasifiers are hard to in Korea in spite of fast-growing demand of domestic market. In this study, a 3 $MW_{th}$ CFB gasifier was developed for biomass gasification. The CFB gasifier consists of interconnected fast and bubbling fluidized bed reactors including unique features for in-situ tar removal. Various numerical and experimental approaches will be presented such as basic modeling works, investigation of hydrodynamics with a cold model, computational particle fluid dynamics and experiments in the 3 MWth gasifier.

• 대한환경공학회지
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• 제36권7호
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• pp.461-468
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• 2014

바이오차(biochar)는 산소가 제한된 환경에서 바이오매스를 열분해를 시켜 얻을 수 있는 고체물질을 말한다. 원료가 되는 바이오매스는 에너지작물, 임업부산물, 농업부산물 등의 폐기물을 사용할 수 있으며, 토양으로 적용 시 기후변화 완화, 화석연료 소비저감, 폐기물 처리비용저감 등의 장점이 있다. 본 연구에서는 폐목재를 원료로 바이오차를 생산하는 시스템을 대상으로 전과정평가 기법에 의해 환경에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 폐목재 1톤을 기능단위로 하였을 때 생산되는 바이오차를 토양에 적용하는 시나리오를 구성하고 지구온난화에 미치는 영향을 중심으로 환경영향을 분석한 결과, 파쇄 및 건조의 전처리 공정에서 4.048E-01 kg, 가스화 열분해공정에서 4.579E-01 kg, 토양살포 공정에서 9.070E-02 kg의 온실가스를 발생하여 총 9.534E-01 kg의 온실가스가 발생하는 것을 확인하였다. 바이오차의 토양적용 시 탄소저장효과는 252 kg으로 분석되어 251 kg의 탄소 네거티브 효과를 보였다.

• 청정기술
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• 제26권2호
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• pp.131-136
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• 2020

기존의 석유계부산물 기반 음극재의 대체물질을 개발하고자, 친환경적이며 가격이 저렴한 대나무 기반 1차 탄화숯을 저온 흑연화 공정을 통해 흑연으로 전환 후 음극재로 활용하였다. 저온 흑연화 공정을 위해 탄화철을 촉매로 사용하였으며, 첨가된 탄화철의 양에 따라 흑연화 정도를 X선 회절기(x-ray diffraction, XRD), 라만 분광기(raman spectroscopy), TEM (transmission electron microscopy)을 사용하여 분석 한 후 탄화철의 최적 양을 결정하였다. 가스흡착법(brunauer-emmett-teller, BET)를 사용하여 흑연화 숯의 기공특성도 분석하였다. 분석 결과 촉매 표면을 중심으로 비정질의 탄소가 흑연으로 전환되었으며, 흑연화 공정 후 촉매를 제거하기 위해 산 처리를 하는 동안 기존의 1차 탄화숯보다 크기가 큰 기공이 형성되어 상대적으로 표면적이 줄어들었다. 최적 양의 촉매를 사용하여 제조된 흑연화 숯을 음극재로 활용하여 전지성능을 분석한 결과 1차 탄화숯과 비교하여 방전용량과 충방전 효율이 증가하였다. 이는 흑연화 공정으로 비정질의 탄소가 흑연으로 전환되었기 때문으로 추정되며, 전지성능을 더욱 향상시키기 위해서는 탄화철 촉매의 크기를 최대한 작게 조절하고, 흑연화 숯의 입자크기를 균일화 하는 연구가 필요할 것으로 사료된다.