• 제목/요약/키워드: 분리도

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음식물쓰레기 탈리액의 삼상분리 (A Study on the Separation of Food-Waste Leachate into 3 Phases)

  • 김상국;정민지;권효리
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.197-197
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    • 2010
  • 음식물쓰레기의 삼성분은 수분, 휘발분, 회분이며 이들이 차지하는 비율은 계절, 지역별로 다소 상이하지만 수분 약 80%, 회분3%, 휘발분 17%이다. 음식물쓰레기 전처리과정으로 이물질제거, 탈수공정이 있으며 탈수공정에서 다량의 탈리액이 발생한다. 본 연구에서는 탈리액을 데칸타를 이용하여 1차로 원심분리하여 고.액 분리한 액을 실험대상으로 하였다. 실험대상 탈리액의 물성은 BOD 78,800[mg/l], COD 41,000[mg/l], 부유물질 25,900[mg/l], 총질소 928[mg/l]이었다. 탈리액에는 기름성분(육류, 식용유등), 입자상물질등이 포함되어 있으며 이들은 난분해성 유기물질로, 이를 제거하는데 기존의 처리방법으로 많은 어려움이 있어 주요한 수질오염 발생원이 되고 있다. 예를들면 하수처리장 폭기조 수면에 유막을 형성하여 산소공급을 방해함으로 미생물번식을 방해하는 요인이 된다. 본 연구는 음식물쓰레기 탈리액의 수분, 고형분, 유분으로의 삼상분리에 관한 것이다. 유분은 에멀젼형태로 안정되게 수층에 분산되어 존재한다. 미세기포를 이용한 부상법의 경우 미세기포 표면과 유분의 화학적친화력이 낮아 기포표면에 유분이 잘 부착되지 않으며, 원심분리 방법만으로는 유분 분리효율이 낮고, 추출에 의한 분리시 추출액이 다량 소요되고 처리시간이 길며 추출액 비용이 많이 소요된다. 탈리액을 유분, 슬러지, 수분으로 분리하면 환경오염을 일으키는 주요성분을 신재생에너지 원료로 활용할 수 있다. 유분의 주성분이 동식물성 유지이므로 전처리시 산촉매를 이용 수분과 유리지방산을 제거하고 염기성촉매를 이용하여 전이에스테르화 반응을 거치면 바이오디젤인 FAME과 글리세롤으로 변환하므로 글리세롤을 분리하면 바이오디젤을 얻을 수 있다. 슬러지는 입자상 물질로 착화가 잘 되고 건조하면 발열량이 높으며 중금속등에 오염되지 않아 청정연료로 활용이 가능하다. 실험실에서의 탈리액 삼상분리방법은 다음과 같다. 탈리액 30ml당 추출액으로 노말헥산을 1ml를 가한 다음 플라스크에서 $80^{\circ}C$로 가열 후 방냉한다. 가열중 노말헥산의 손실을 방지하기 위하여 증발가스를 콘덴서에서 응축하여 플라스크로 재순환한다. 탈리액을 플라스크에서 꺼내어 원심분리기 rack에 300-400g씩 병에 각각 넣고 4,000rpm으로 30분간 운전한다. 탈리액은 상부로부터 유분층, 미세입자층, 수층, 슬러지층으로 분리된다. 각 층의 계면에서 2종의 성분이 약간 섞일 수 있다. 유분을 분리한 후 유분층 잔존물과 미세입자층, 수층 상층부의 혼합물을 취하여 50g씩 병에 넣고 3,500rpm으로 10분간 운전한 후 유분을 분리한다. 마지막으로 미세입자층만을 3,500rpm으로 10분간 원심분리한 후 유분을 따로 분리한다. 얻어진 유분은 rotary evaporator에서 $120^{\circ}C$로 가열하여 유분과 노말헥산을 분리하며 분리효율을 제고하기 위하여 감압하에서 운전한다. 분리된 유분의 고위발열량이 9,450[Kcal/kg]이었으며 원소분석 결과 탄소 74.7%, 수소 12.55%, 질소 0.08%, 유황분 0.0003%이었다. 분리된 유분의 양은 계절별로 시료별로 다르며 가을철에는 1.6-1.9%, 여름철은 1.0-1.3%이었다. 분리된 슬러지로부터 Hg, As, Cr, Cd, Pb 중금속 성분이 검출되지 않았으며 수분 2.8%, 휘발분 76.85%, 회분 7.52%, 고정탄소 12.83%이었고 원소분석결과 탄소 45.25%, 수소 7.46%, 질소 5.05%, 산소 34.39%, 유황분 0.33%이었으며 저위발열량은 4,480[Kcal/kg]이었다. 분리된 슬러지 양은 11-19% 이었다.

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이슈 & 이슈 - 공공공사 분리발주 법제화 효과

  • 대한설비건설협회
    • 월간 기계설비
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    • 통권275호
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    • pp.48-61
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    • 2013
  • 건설공사 분리발주가 공공의 이익이 매우 큰 것으로 분석됐다. 또 분리발주로 인한 공사지연, 하자분쟁 등 효율성 저하는 철저한 공사관리와 발주자 보호장치 활용으로 해결, 일부의 우려는 기우에 불과하다는 분석자료가 나왔다. 대한건설정책연구원(원장 노재화)은 박근혜 정부의 주요 국정과제 중의 하나인 공공공사 분리발주 법제화의 효과를 분석하고 향후 도입방향을 제안한 '공공공사 분리발주 법제화의 효과와 도입방향' 보고서를 발간했다. 홍성호 연구위원이 발표한 이 보고서에 따르면 공공공사의 20% 수준으로 분리발주 적용범위 결정 시 4,693억원의 공공예산 절감과 4,198억원의 부가가치, 2만6,048명의 고용이 증진되는 등 공공의 이익이 매우 큰 것으로 밝혀졌다. 또한 발주자 선택권과 자유계약 원칙을 중요시하는 미국, 일본, 독일 등 선진국도 분리발주의 법제화 또는 적극적인 활용을 통해 공공예산 절감, 부가가치 및 고용창출효과를 거두고 있을 뿐만 아니라 통합발주의 문제점도 해결하고 있다고 밝혔다. 선진국은 또 전기 소방 통신 설비공종 뿐만 아니라 건축 및 토목공종에 해당되는 여러 개의 공종을 분리발주하는 다공종 분리발주 방식을 많이 활용하고 있는 것으로 나타났다. 연구원은 또 일부에서 우려하는 다수의 공종 패키지로 인한 효율성 저하는 통합발주에서도 동일하게 발생하는 현상이며 철저한 공사관리와 발주자 보호장치 활용으로 해결 가능하므로 이같은 우려는 현실성 없는 기우에 불과하다고 밝혔다. 이와 함께 분리발주로 인해 발주자 관리업무는 일부 증가하지만 건축 및 토목공종의 일부만 분리된다면 그 증가폭은 크지 않아 크게 문제되지 않고 있으며 향후 CM용역을 통해 충분히 해소 가능할 뿐만 아니라 오히려 건설산업 발전에 필요한 'Smat 발주자 육성'이 가능하다고 전망했다. 본지는 지면관계 상 연구논문 중 공공공사 분리발주 도입에 따른 효과와 공공공사 분리발주의 도입 방향 부문만 게재한다.

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가스팽창분리형 볼트 분리거동 해석 연구 (A Study of Interpretation of Separation Behavior in Gas Expansion Separation(GES) Bolt)

  • 이응조
    • 한국추진공학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.27-34
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    • 2005
  • 본 논문은 기존 폭발볼트의 기능을 그대로 유지하면서 분리시 발생되는 파편 및 충격파의 악작용을 완벽히 제거할 수 있는 가스팽창분리형 볼트의 분리거동에 관한 연구이다. 가스팽창분리형 볼트는 분리화약을 사용하지 않고 압력카트리지의 압력만 이용하여 분리가 이루어지게 개발된 파이로 장치로써, 분리거동을 수치해석 함으로써 볼트의 설계인자를 최적화할 수 있었다. 수치해석 및 시험결과에서 노치는 쐐기형태를 가지며 내부 홈 깊이가 분리면과 일치하는 모델이 가장 좋은 분리현상이 나타났다. 본 연구에서 제시한 볼트 설계인자의 최적화 방법은 향후 다른 종류의 폭발볼트와 같은 파이로 장치 설계에 기초자료를 제공할 수 있다.

생물공학에서의 막분리기술 (Membrane Technologies in Biotechnology)

  • 구윤모
    • 멤브레인
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    • 제8권2호
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    • pp.69-76
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    • 1998
  • 막분리기술은 다른 분리기술에 비해 에너지절약형이며 또 비교적 대량으로 분리를 수행할 수 있다는 장점이 있어 근래 산업 현장에서 많이 이용되고 있다. 특히 mass separating agent를 사용하지 않고, 상변화를 수반하지 않는 순조건에서 실시할 수 있다는 특성으로 인하여 생물물질의 생산 및 회수에 있어서 막분리의 사용이 크게 증가하고 있다. 근래에 들어 막의 재지라 분리 module의 개발 등에 의해 fouling, 농도분극현상 등, 막분리의 근본적 문제점들이 많이 해결되고 있을 뿐 아니라, 기존의 조분리의 영역을 넘어서 정밀분리에로의 발전이 가시화되고 있다. 또한 생물분리기술의 추세인 복합분리와 동시분리의 측면에 있어서도 막분리의 응용성은 우수하여, 향후 생물공학 제품의 생산에 있어 막분리 기술의 역할은 막대할 것으로 사료된다.

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MOF 분리막의 연구 동향: 합성 방법 및 기체 분리 응용 (Research Trends of Metal-Organic Framework Membranes: Fabrication Methods and Gas Separation Applications)

  • 이정희;김진수
    • 멤브레인
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    • 제25권6호
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    • pp.465-477
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    • 2015
  • 최근 에너지 효율이 높은 분리 공정기술의 수요가 증가하면서 분리막을 이용한 기체 분리가 큰 관심을 모으고 있다. 현재 분리막에 의한 기체 분리 시장은 고분자막이 독점하고 있으며, 고분자 재료 물성의 한계로 탄화수소와 같은 응축 기체분리 보다는 비응축 기체 분리에 제한되고 있다. MOF 재료는 금속 이온과 유기 리간드가 결합하여 형성하는 결정성 나노 기공 구조로, 높은 비표면적과 기공 구조 제어, 기능성 부여가 가능해 분리막 재료로 큰 관심을 끌고 있다. 본 총설에서는 다양한 MOF 분리막의 합성 방법과 MOF 분리막을 통한 기체 분리 응용에 대해 살펴보고자 한다.

CFD를 활용한 연료전지용 기액분리기 최적설계 (Optimal Design of Gas/Liquid Separator for Fuel Cell System using CFD)

  • 임종구;박종철;고백균;권기욱;신현길;허태욱;조성백
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.85.1-85.1
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    • 2010
  • 캐스케이드형 연료전지 시스템에 있어서 각 스택의 단에서 전기화학반응에 의해 생성된 물을 분리하여 적절하게 배출시켜주는 것은 스택의 성능 및 내구성 향상을 위해 매우 중요하다. 이를 위해 연료전지 스택 각 단의 상이한 조건에 맞는 기액분리기의 설계가 필요하다. 유량에 따른 기액분리기의 부피와 원활한 연료 가스와 생성수의 분리를 위한 내부구조 및 입구 속도 등의 변수들에 따라 기액분리기의 성능 뿐만 아니라 연료전지 시스템 전체의 성능에 영향을 준다. 그러나 기액분리기의 폐쇄적 구조 때문에 실험을 통해 내부의 거동 및 현상을 파악할 수 없어 앞서 언급한 변수들의 효과를 확인할 수 없는 문제점이 있다. 이에 CFD(Computational Fluid Dynamics, 전산유체역학)를 활용하여 각 조건에 따른 기액분리기 내부의 현상을 파악하고 이를 통해 기액분리기 설계를 최적화하였다.

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다공질 알루미나 지지체 위에 코팅한 MFI type제올라이트 분리막의 제조 및 특성 연구 (Preparation and characterization of MFI type Zeolite membranes on porous alumina supports)

  • 정상진;김호동;김명훈;김영희;김수룡
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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    • pp.110-110
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    • 2003
  • 제올라이트는 다양한 유기질 분리의 촉매제 및 광학, 화학 센서, 기체 분리 등의 고기능 소재로서 크게 주목받고 있으며, 그 중 MFI type(ZSM-5, Silicalite-1) 제올라이트는 주로 석유화학공정에 주로 이용되고 있고, 분리막으로서 이산화탄소의 분리/회수 및 물/유기 혼합물의 분리 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 분리막 제조에 유리할 것으로 판단되어지는 적합한 크기와 형상을 갖춘 나노크기의 제올라이트 분말을 수열합성법과 마이크로웨이브 합성법을 이용하여 합성하였으며, 위의 조건으로 다공질 알루미나 지지 체 위에서 알루미나/제올라이트 분리막 제조를 하는데 성공하였다. 또 한 다양한 조건(시간, 온도, 조성)에 따른 막의 두께변화와 균열발생정도를 관찰한 결과 합성시간, 건조온도에 따라서 같은 조건의 분리막 사이에서도 현격한 차이가 나타남을 알 수 있었다. 얻어진 MFI type제올라이트 분말과 분리막은 XRD, SEM, BET, TGA, FT-IR등의 분석수단을 이용하여 물성평가를 실시하였다.

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가수분해반응을 이용한 수소분리용 무기재료막 제조

  • 윤건영;소재현;양승만;조일현;박승빈
    • 한국막학회:학술대회논문집
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    • 한국막학회 1995년도 추계 총회 및 학술발표회
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    • pp.47-48
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    • 1995
  • 알루미나 막이나 바이코 글라스(Vycor glass)같은 다공성 무기재료막은 화학적으로 안정하고 열에 잘 견디므로 고온에서 기체를 분리하는 데에 사용될 수 있다. 미세한 기공을 가지고 있는 알루미나막은 수소를 분리하는데 상대적으로 높은 투과도를 나타내고 고온에 잘 견딘다. 기공이 치밀한 알루미나막에 의하여 분리되는 메카니즘은 기체의 분자량에 의존하는 Knudsen확산이 지배적이 된다. 그러나, 분자량의 차이가 크지 않을때는 Knudsen확산에 의한 분리도는 크지않다. 그래서 분리도의 향상에 대해 많은 사람들이 연구하고 있다. 본연구에서는 Sol-Gel법으로 제조된 막을 개선하여, 높은 압력차에서 조업할 수 있도록 하고자, TEOS와 증류수를 막의 기공내에서 반응시켜 실리카를 기공내에 생성시키고자하는 실험을 수행하였다. 이 연구를 통해 약 25 psi 정도의 압력차하에서도 수소/질소의 분리도가 Knudsen확산의 수준을 보이는 실용적인 막을 생산할 수 있었다.

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CMC 분리막을 이용한 투과기화법에서의 물-유기용제 혼합액의 투과현상

  • 홍영기;배기서;이정민
    • 한국막학회:학술대회논문집
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    • 한국막학회 1992년도 추계 총회 및 학술발표회
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    • pp.57-58
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    • 1992
  • 분리막을 이용한 물질의 분리는 최근 들어 많은 연구가 수행되어 일부 실용화 되고 있으나, 최근에 관심을 끌고 있는 Pervaporation 분리법에 의한 유기물의 분리는 여러가지 이유에서 아직 큰 성과를 올리지 못하고 있다고 생각된다. 그러나, 이 방법만이 갖는 잇점 때문에 국내.외에서 다방면으로 활발히 연구가 진행되고 있다. 한편 Pervaporation 분리법의 분리기구를 규명하는데는 많은 어려움이 있으므로 아직까지 명확히 밝혀지지 않고 있으나 언제인가는 밝혀져야 할 과제라고 생각된다. 따라서 본 연구에서는 투과현상을 좀 더 구체적으로 파악하므로써 분리기구를 해석하는 데 다소나마 기여하기 위하여 물 선택성 막은 Carboxy-methylcellulose(CMC) 막을 제작하여 알코올류, DMF, DMAc, Dioxane등의 유기 수용액의 분리실험을 하였으며, 투과 증기의 조성을 짧은 시간 간격으로 측정하므로써 분리특성과 아울러 투과현상을 파악하였다.

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열처리에 의한 Polyimide 비대칭 막의 개질화 특성 (Modification Characteristics of Polyimide Asymmetric Membrane by Thermal Treatment)

  • 최호상;남석태;박영태;전재홍;이석기;곽순철
    • 한국막학회:학술대회논문집
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    • 한국막학회 1998년도 추계 총회 및 학술발표회
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    • pp.112-114
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    • 1998
  • 막분리기술은 분릿대상 성분과 분리매체와의 분자 사이의 힘의 차를 이용하여 분리하는 기술이기 때문에 분리특성을 고도로 기능화시키는 것이 가능하다. 또한 막분리 기술 자체가 에너지 절약기술이기 때문에 차세대 분리기수로서 중요한 역할을 할 수 있다. 이와 같은 분리기술은 역삼투법 등의 수용액계와 상온 부근의 기체분리막은 실용화되어 있다. 그러나 비수용액계 또는 고온 공정에서 특수한 조건하에서 고기능성 분리성능을 가지는 막의 개발에 대한 요구가 증대되고 있다. 이에 대응하여 내열성, 내용제성이 우수한 고분자에 의한 분리성능을 요구한다. 특히 근년에는 방향족 polyimide 수지가 주목을 받고 있으며, 내열성, 내구성 및 기계-전기적 특성이 우수한 재질로 광범위하게 사용되고 있다. 이것은 분자 구성기가 가지는 결합에너지가 크고, 분자의 규칙성에 의한 유리전이온도가 높아서 250-300$\circ$C의 고온에서도 사용이 가능한 재료로서 한외여과막과 기체분리막으로 시판되고 있다.

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