• 공업화학전망
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• 제24권4호
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• pp.1-21
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• 2021

화석연료의 과도한 사용으로 유발된 기후변화 문제를 해결하기 위해 대체에너지의 개발에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 재생가능하며 친환경적인 수소에너지가 실현가능한 궁극적 대안으로 주목받고 있다. 다양한 수소 생산 기술 중 물의 전기분해를 이용한 수전해 기술은 온실가스와 같은 오염물질을 배출하지 않으며 재생에너지와 연계하여 미이용 전력을 대용량 장주기로 저장할 수 있다는 장점이 있다. 수전해 장치는 수소와 산소를 발생하는 전극과 기체의 섞임을 방지하고 이온을 전달하는 분리막으로 구성되며 그 중 분리막은 수전해 장치의 효율과 안정성을 결정짓는 핵심 부품이다. 본 총설에서는 수전해 기술 중 저온 수전해에 해당하는 알칼라인 수전해(alkaline water electrolysis), 고분자전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis)와 음이온교환막 수전해(anion exchange membrane water electrolysis)에 사용되는 분리막에 대한 특성을 분석하고 최근 연구 동향에 대해서 다루고자 한다.

• KSBB Journal
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• 제17권3호
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• pp.241-246
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• 2002

오늘날 섬유 염색공정에서 발생하는 염색폐수로 인해 많은 문제점들을 야기한다. 염색폐수에는 난분해성의 EG, PVA, TPA, 여러 종류의 계면활성제가 포함되어 있어 완전하게 처리하기가 어렵다. 현재 일반적으로 사용하고 있는 물리화학적 처리와 활성오니공정의 처리성을 향상하기 위하여 jet-loop reactor (JLR)와 물리화학적 처리를 결합한 새로운 공정을 개발하였다. JLR의 부피산소전달계수는 air-lift 반응기에 비해 아주 우수하였다. 또한 좀더 효율적인 처리를 위하여 JLR에 활성탄 담체를 적용하여 (JLRAS) 실험하였다. 체류시간이 8시간일 때 BOD, $COD_{Mn}$, $COD_{Cr}$, 색도 제거율은 각각 99, 86, 84, 83%로 우수하였다. JLRAS 성능은 $COD_{Mn}$의 부하 변동에도 아주 빠르게 회복되었다. 2차 물리화학적 응집처리의 최적 응집제로는 폴리황산제2철이며 130 mg/L 투입하였을때 $COD_{Mn}$과 색도의 제거율은 자각 85, 73%였다. 결론적으로 이 공정으로 난분해성의 많은 유기물을 효율적으로 처리할 수 있으며 운전비용도 감소시킬 수 있었다.

• 한국수산과학회지
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• 제35권5호
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• pp.469-475
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• 2002

사육조 용적 2.5m^3인 pilot-scale 순환여과식 양어장에 나일 틸라피아를 $5\%$와 $7\%$의 사육밀도로 사육하면서 회전원판 반응기의 암모니아성 질소, 아질산성 질소 및 질산성 질소와 같은 무기질소와 유기물 등과 같은 오염물의 처리 능력을 점검하고자 하였으며 회전원판 반응기의 산소 전달 효율에 대해서도 고찰하였다. 총 암모니아성 질소의 제거속도는 사육밀도 $5\%$의 경우 $30\~80 g/m^3$$\cdot$day의 범위에서 변화하여 $39.4g/m^3{\cdot}day$ 정도의 평균 제거속도를 나타내었다. 사육밀도 $7\%$에서는 15일 이전에는 $30\~80g/m^3{\cdot}day$의 범위로 사육밀도 $5\%$와 유사하였으나 그 이후에는 제거속도가 $80\~170g/m^3{\cdot}day$의 범위로 크게 상승하여 평균 제거속도가 $86.0g/m^3{\cdot}day$ 정도로 나타났다. 회전원판 반응기의 평균 총 암모니아성 질소 제거율은 사육밀도 $5\%$의 경우 $24.5\%$였으며 사육밀도 $7\%$의 경우 $16.0\%$로 나타나 $5\%$의 사육밀도에서 더 높은 제거율을 나타내었다. 아질산성 질소의 평균 제거속도와 평균 제거율은 사육밀도 $5\%$는 $14.6g/m^3{\cdot}day$와 $8.1\%$ , 사육밀도 $7\%$는 $8.1g/m^3{\cdot}day$와 $10.1\%$로 나타났으며 질산성 질소의 평균 제거속도와 평균 제거끌은 사육밀도 $5\%$는 $-56.6g/m^3{\cdot}day$와 $-0.74\%$,사육밀도 $7\%$는 $-142.6g/m^3{\cdot}day$와 $-0.63\%$로 나타났다. CODcr,의 제거속도는 사육밀도 $5\%$에서는 평균 1,700g/m^3$\cdot$day, 사육밀도 $7\%$에서는 평균 $4,000g/m^3{\cdot}day$의 값을 나타내어 총 암모니아성 질소의 제거 속도에 비해 매우 높은 값을 나타내었으며 평균 $COD_Cr$, 제거율은 각각 14.5, $29.1\%$이었다. 회전원판 반웅기는 질산화와 유기물 제거에 소요되는 용존산소를 자체적으로 수급할 뿐 아니라 순환수에 용존산소를 더 공급하는 폭기시설의 역할을 동시에 수행할 수 있었으며 사육밀도 $5\%$에서의 평균 폭기 속도는 $280g/m^{3}{\cdot}day$, 사육밀도 $7\%$에서는 $255g/m^3{\cdot}day$였다.

• 멤브레인
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• 제15권3호
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• pp.224-232
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• 2005

생체 폐를 대신해서 임시적으로 제공하는 폐 보조 장치(LAD)의 사용은 기계 환기술의 단순화와 체외순환 막형 인공폐의 기능을 결합하여 급성호흡부전 환자에 적합하다. 본 연구에서의 주 관심은 폐 보조 장치에서의 막 진동 효율에 있었으며 정량적인 실험 측정은 혈액 용혈에 대한 막 진동 의존을 확인하기 위하여 실행하였다. 또, 혈액 용혈은 막 진동이 이루어질 때 한계 용혈의 가진 주파수 대에서 결정하였다. 최대 기체 전달율을 보이는 675의 중공사 막으로 이루어져 있는 유형 5의 가진 주파수에서 최대 진폭의 발생 및 중공사에 진동의 전달에 의해 최대 산소 전달율이 일어났다. 이 주파수가 혈류량에 가동 가능했던 제 2 형태의 공진 주파수가 되어 높은 각 혈류량 비에서 $25{\pm}5$ 헤르쯔까지 가진이 되었으며, 혈액 용혈은 $25{\pm}5$ 헤르쯔의 가진 주파수에서 상대적으로 낮았다. 따라서 우리는 이 폐 보조 장치의 한계 용혈 주파수가 $25{\pm}5$ 헤르쯔인 것으로 결정했다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권12호
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• pp.1113-1122
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• 2009

하수슬러지의 해양투기 배출규제에 대한 대체 처리방안으로, 하수슬러지의 초음파 가용화를 통한 재기질화와 하수처리 공정에 대한 개선을 통한 슬러지 발생량의 저감방안을 살펴보았다. 분리막 반응조(MBR) 실험을 통해 SRT를 점진적으로 SRT=5.1일에서 442일까지 증가시켰으며, 이때 반응조내 미생물의 평균 농도값은 $c_B$=3.4 $gTSSL^{-1}$에서 $c_B$=14.5 $gTSSL^{-1}$까지 증가하였다. 이때 기질제거율과 미생물의 성장량과의 관계를 나타내는 미생물 수율($Y_{B/S}$)는 SRT=5.1일 일때의 약 0.5-0.7에 비해 SRT=442일 일때 0.005-0.007로 저감되어, 직접적인 슬러지 발생량의 감소를 가져오게 되는 것을 확인하였다. 반응 조내 미생물 농도와 폭기효율과의 관계를 프로펠러 루프 반응조에서 교반속도에 따른 산소전달계수와 ${\alpha}$-factor의 변화로써 살펴보았다. 한편 슬러지에 대한 초음파 가용화는 에너지 투입량에 따라 가용화 효율이 증가하고, 가용화한 슬러지의 혐기성 소화효율은 가용화하지 않은 슬러지에 비해 바이오가스 발생량이 많았다.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2009년도 학술논문요약집
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• pp.296-296
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• 2009

산화물 사용후핵연료를 대상으로 하는 파이로 공정은 고온 용융염 매질에서 산화물을 금속으로 전환시키는 전해환원 공정으로부터 시작된다. 이후, 전해정련 공정이 도입되어 전해환원 공정에서 금속으로 환원된 생성물을 처리하게 된다. 전기화학적 공정인 이 두 공정에는 전류전달 매질인 전해질로 용융염이 사용된다. 그러나 전해환원 공정은 LiCl 염을 기반으로 하는 반면 전해정련은 LiCl-KCl 공융염 조건에서 운전하여 두 공정의 연계성 향상 및 공정 안정성 확보를 위해서는 전해환원 공정에서 생성되는 금속전환체에 존재하는 잔류염을 제거하는 공정의 도입이 두 공정사이에 고려되고 있다. 전해환원 공정에서 산화물이 금속으로 환원되는 동안 고체입자의 외형이 유지되며 따라서 제거된 산소에 의해 금속전환체에는 공극이 발생하게 된다. 또한, 전해환원에 도입되는 산화물의 물리적 형태가 분말 또는 펠렛 등 다양한 형태로 도입 가능하여 단위 입자들 사이에 많은 공극이 발생하게 된다. 이렇게 기존재하거나 또는 공정 운전에 의해 새롭게 생성된 공극에는 전해환원 매질인 LiCl 염이 침투하여 금속전환체는 염에 의해 젖게 되며 공정 종료시 고화되어 금속전환체에 포함된다. LiCl을 제거하기 위해서는 가열에 의한 증류가 연구되고 있다. 그러나 LiCl의 낮은 증기압에 의해 비교적 낮은 온도에서 증발시키기 위해서는 감압조건이 필수적으로 고려되어야 한다. 한국원자력연구원에서는 다공성 모의 금속전환체를 사용하여 LiCl에 의한 Wetting 후 적절한 증발 조건 결정을 목적으로 온도 및 압력 조건 설정을 위한 기초실험에 결과를 수행하였다. 본 연구의 기초 실험 결과 $700^{\circ}C$온도 조건과 감압조건이 잔류염 제거를 위한 공정조건임을 밝혔다. 또한 모의 금속전환체를 담고 있는 미세 다공성 Basket은 고온조건에서 공극의 변형에 의해 증발에 대한 저항으로 작용하여 증발 효율을 저하시키는 것으로 나타났다. 따라서 잔류염 제거를 위해서는 전해환원 Basket이 비교적 큰 공극을 지녀야 할 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제17권2호
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• pp.100-106
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• 2008

매트형태의 연소촉매를 사용하는 촉매연소 버너는 발생 열을 원적외선 형태로 피 가열체에 공급할 수 있기 때문에 저온 공정에서 효율적으로 열을 사용할 수 있다. 매트형태 촉매연소 버너의 활용 가능성을 높이기 위해 촉매연소버너를 제작하고 구조에 따른 연소성능에 대해 고찰하였다. 확산식 촉매연소에서는 연소면의 방향이 연소반응에 많은 영향을 주며, 촉매 주위 온도변화에 따른 산소의 확산속도 차이가 촉매 연소 반응 속도에 많은 영향을 주는 것을 알았다. 예혼합 촉매연소에서 연소공기는 이론공기량 보다 조금 많게 공급하는 것이 최적이고, 연소열의 70% 이상이 복사로 전달됨을 알았다.

• 한국물환경학회지
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• 제22권3호
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• pp.534-539
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• 2006

The supply of oxygen for aeration is the largest energy consumer at activated sludge wastewater treatment plants. Replacement of less efficient aeration systems with fine pore aeration devices can save up to 50 percent of aeration energy costs. The purpose of this study was the diagnosis and evaluation of a domestic wastewater aeration system by the off-gas method which had been studied by US EPA and ASCE. For this study, an off-gas analyzer and its hood were made to collect off-gas. Also, a vacuum pump was connected to the analyzer to make suction of off-gas. Experiments were conducted at a domestic activated sludge wastewater treatment plant which had a single spiral roll aeration system installed with P.E tube diffuser. Data on OTE(f), SOTE(pw), OUR, and air flow rate were obtained from these experiments. In case of replacing an aeration system, it is recommended that it should be replaced with perforated membrane disc or ceramic disc fine bubble diffusers installed in a full floor coverage or grid pattern.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.369-380
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• 2020

대부분의 단결정 실리콘 잉곳은 초크랄스키(Czochralski(Cz)) 공정으로 제조된다. 그러나 단결정 실리콘 잉곳을 제품화 및 태양 전지 기판으로 가공하였을 때 산소 불순물이 있는 경우 낮은 효율성을 나타내는 경향이 있다. 단결정 Si-잉곳의 생산을 위해서는 용융 Si를 녹인 다음 단결정 Si의 시드(Seed)로 결정화하는 초크랄스키(Cz) 공정을 도입한다. 용융된 다결정 Si-덩어리를 단결정 Si-잉곳으로 결정성장 될 때, 열 전달은 Cz-공정의 구조에서 중요한 역할을 한다. 본 연구에서 고품질 단결정 실리콘 잉곳을 얻기 위해 Cz-공정의 최적화된 설계를 구성하였다. 결정 성장 시뮬레이션로부터 결정성장을 위한 Pulling rate 및 Rotation speed에 최적의 변수값을 형성하기 위해 사용되었으며, 변형된 Cz-공정에 대한 연구 및 해당 결과가 논의되며 결정 성장 시뮬레이션을 사용하여 Cz-공정의 Pulling rate, Rotation speed 및 Melt charge level의 최적화된 설계로 인한 결정성장시 단결정 실리콘으로 유입되는 산소 농도 최소화를 설계하였다.

• 유기물자원화
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• 제14권4호
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• pp.113-120
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• 2006

음식물류 폐기물 자원화과정에서 발생하는 폐수는 BOD 20,000~150,000mg/L이며, 매립금지로 적정수준까지 처리되어야 한다. 그러나 기존의 폐수처리시설에 의해서는 10일 이하로 처리하기가 불가능하다. (주)에코데이는 높은 산소전달효율, 높은 미생물(MLVSS) 유지와 유기물 농도 모두가 상향류의 PFR흐름을 갖는 ER-1 반응기를 이용하여 2~4일 이내로 처리할 수 있는 기술을 개발하였다. 하루 20톤의 음식물을 퇴비화 하는 H군 음식물 자원화시설에 Pilot plant를 설치하고, 자원화 과정에서 발생하는 고농도폐수(평균 BOD 64,431mg/L)와 저농도폐수(평균 BOD 16,500mg/L)에 대해 6개월간 실험하였다. 저농도폐수의 처리를 위해서 ER-1(HRT 2.5d)과 후단에 고도처리공정을 적용하였으며, 이때 전체공정에서 제거되는 유기물의 대부분이 ER-1을 통해 제거되었다. 저농도폐수 Pilot plant의 처리효율은 BOD 99%, COD 98%, SS 99%, T-N 97%, T-P 96%이다. 고농도 폐수 처리공정은 ER-1을 직렬로 배치하여 2단계 ER-1(1차 HRT 2.5d, 2차 HRT 1.5d) 후 고액분리를 통해 하수연계(BOD 2,000mg/L 이하)로 계획하였다. Pilot 실험결과 고농도 폐수에 대해서도 BOD 97%, COD 84%, SS 98%, T-N 66%, T-P 95%의 안정적인 처리효율을 얻을 수 있었다. 고농도 폐수처리시에 생물반응기의 냉각시설 없이 고온($50^{\circ}C$)으로 운전되었으나, 온도 조절 부분을 개선한다면 더 높은 효율을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.