50 kW$_{th}$ 용량의 기체연료버너에서 암모니아 기체와 요소용액을 이용한 선택적 무촉매 환원법 (SNCR;Selective Non-catalytic Reduction) 으로 질소산화물 (NOx) 저감에 관하여 연구하였다. 암모니아는 요소요액보다 더 낮은 반응온도에서 더 높은 효율을 보여주지만 경제성과 암모니아의 부식성 및 맹독성으로 인하여 취급하기에 곤란한 점이 있다. 반면에 요소용액은 적절한 액상첨가제와 기상첨가제를 사용하여 넓은 반응온도범위에서 높은 효율을 얻을 수 있으며 공정상의 조업비를 절감할 수 있다. 본 실험에서는 액상 첨가제인 $CH_3$OH 와 $C_2$H$_{5}$OH 을 사용하여 5$0^{\circ}C$ 정도의 최적반응온도 감소를 얻었으며 LPG 와 합성가스(CH$_4$:CO:H$_2$:$CO_2$=1:4:4:2) 틀 기상 첨가제로 사용하여 높은 질소산화물 저감 효율을 관찰하였다.
지구온난화와 화석연료 고갈 문제의 해결을 위하여 대체 연료 개발에 많은 노력을 하고 있다. 암모니아(NH3)는 수소와 마찬가지로 탄소를 포함하고 있지 않으면서 대표적인 수소 캐리어이다. 또한, 상온에서 0.6 MPa 정도의 압력을 가하면 액상을 유지할 수 있어 LPG 충전인프라를 그대로 사용가능한 장점이 있다. 본 연구는 암모니아를 가솔린과 함께 혼소시켰으며, 혼소 비율에 따른 엔진 성능을 비교하였다. 암모니아와 가솔린의 혼소를 위하여 가솔린 인젝터와 암모니아용 인젝터를 각각 사용하였으며, 암모니아는 액상으로 분사시켰다. 암모니아-가솔린 혼소 엔진의 최대 장점은 가솔린 대체량에 비례하여 이산화탄소 배출량을 크 게 감소시킬 수 있다는 것이다. 하지만 암모니아-가솔린 혼소율에 따라 연소가 불안정한 구간이 있었으며, 암모니아 혼소 비율 0.7 이상에서는 연소 불안정성 증가로 인해 토크와 NOx 배출량이 감소하고, THC 배출량이 급증하였다.
효율적인 악취방지책을 수립하고 시행하는 것은 지속가능한 축산 뿐만 아니라 증가되는 악취 민원과 더욱 엄격해지는 법규에 대응하기 위해 필수적이다. 본 연구는 돈분뇨의 처리방법에 따른 액상분뇨 유래 악취 및 처리방법이 다른 액상분뇨를 토양에 살포시 발생하는 악취 및 악취물질을 평가하기 위하여 수행되었다. 시험에 사용된 액상분뇨는 신선 분뇨, 혐기성 소화 액상분뇨 및 고온 호기성 소화 액상분뇨를 이용하였고, 토양 특성이 다른 논/밭 토양을대상으로 총 6처리 5반복 설계 배치하였다. 시료 포집은 관능법과 기기분석법에 사용될 시료를 각각 주사기와 테들러 백을 이용하여 액상분뇨와 액상분뇨를 살포한 토양의 상부공간에서 채취하였다. 악취 분석은 관능법을 이용하여 악취강도 및 불쾌도를 평가하였고, 기기분석법으로는 질소화합물 악취물질인 암모니아를 흡광광도법, 황화합물 악취물질인 황화수소, 메틸머캅탄, 다이메틸설파이드 및 다이메틸다이설파이드를 GC-PFPD를 이용하여 분석하였다. 처리과정이 다른 액상분뇨의 악취 및 악취물질 발생 평가에서 고온 호기성 소화 액상분뇨가 신선 분뇨 및 혐기성 소화 액상분뇨에 비해 악취강도, 불쾌도 및 악취농도 저감 효과가 매우 두드러지게 나타났으며 통계적으로도 유의적인 차이가 인정되었다. 혐기성 소화 액상분뇨와 고온 호기성 소화 액상분뇨에서 발생되는 황화수소, 메틸머캅탄, 다이메틸설파이드, 다이메틸다이설파이드 및 암모니아의 평균농도는 각각 65.93 : 5.15 ppb, 18.55 : 0.97ppb, 5.26 : 0.80ppb, 0.33 : 0.56ppb 및 10.57 : 1.34ppm으로 분석되었다. 액상분뇨를 밭과 논 토양에 살포시 혐기성 소화 액상분뇨와 고온 호기성 소화 액상분뇨가 각각 51~94% 및 22~91%의 암모니아 저감 효율을 나타내었다. 본 시험의 결과를 종합할 때 고온 호기성 소화 액상분뇨가 악취 저감이라는 측면에서 다른 처리방법에 비해 우수한 것으로 나타났으며, 액상분뇨의 토양환원에서 발생되는 악취문제는 액상분뇨의 처리방법에 따른 악취발생 정도와 직접적인 연관이 있다고 사료된다.
액상 폐기물의 자원화 처리 방법의 하나로서 공해방지와 지력증강을 위하여 액상유우 분뇨의 호기성 처리기술을 실용화하는데 기초자료가 되는 액상유우 분뇨의 화학적 특성 분석 결과는 다음과 같다. 1)고액 분리하지 않은 액상유우 분뇨의 고형물 농도(TS)는 7.54(%wb), 산도(pH)는 6.92, 유기물 농도(TS)는 79.34(%TS), 화학적 산소 요구량(COD)은 81,300~96,500(mg/$\ell$), 암모니아태 질소(NH$_3$-N)는 1,690~2,300(mgfe), 및 질산태 질소(NO,-Pf)는 36.0-40.0(mg/$\ell$) 이었다. 2) 고액분리된 액상유우 분뇨의 화학적 특성은 우사형식, 분뇨배출방식, 고액분리기 종류 등에 따라 상이하며 고형물 농도는 4.43~7.95(%wb), 산도(pH)는 7.31, 유기물 농도(VS)는 74.57~79.93(%TS), 화학적 산소 요구량(COD)은 52,400~73,700(mg/$\ell$), 암모니아태 질소(NH$_3$-N)는 2,035~2,960(mg/$\ell$), 질산태 질소(NO$_3$-N)는 19.0~30.0(mg/$\ell$) 의 범위를 나타내고 있었다.
원자력 발전소 2차계통수에는 pH를 조절하여 부식을 억제하기 위해 pH제어제로 암모니아를 사용하였으나 상변화 지역에서 액상의 pH가 낮아 부식생성물이 생성, 증기발생기로 유입되어 진열관의 부식을 촉진 시킨다. pH 제어제로 암모니아 대신 ETA를 도입하여 pH를 증가시키고 증기발생기로 유입되는 부식생성물의 양을 감소하여 진열관의 부식을 억제시키고 있다. 그러나 암모니아에서 ETA로 변경함에 따라 증기 발생기취출수계통의 탈염의 운진기간이 단축되었다. 따라서 본 연구의 목적은 탈염기의 수지 교체주기도 연장시키고 안전성도 확보할 수 있는 탈염기내 양ㆍ음이온 이온교환수지 조성 비율을 최적화하는데 있다. 연속화학평형모델을 이용한 결과 양ㆍ음이온 이온교환수지 비율이 10:1일 경우 최적인 것으로 조사되었다.
본 연구는 액상 DFM(Bacillus spp.)을 완전혼합사료(실험 1) 및 다양한 비율의 starch와 cellulose에 적용(실험 2) 하였을 때, 반추위내 발효와 섬유소분해효소활성에 미치는 영향을 평가하기 위해 in vitro 배양을 24시간동안 실시하였다. 실험 1의 처리구는 완전혼합사료에 액상 DFM 0%(대조구), 0.025%, 0.05%로 각각 첨가하였다. 실험 1에서, 0.025%구는 배양 6, 9시간에서 대조구와는 유의한 차이가 없었으나, 0.05%구보다는 유의하게 낮은 결과를 보였다(P<0.05). 암모니아질소농도와 휘발성지방산농도는 액상 DFM에 의하여 영향을 받지 않았다. 하지만, A:P비율은 DFM의 적용으로 배양 24시간에 대조구에 비하여 0.05%구에서 유의한 증가를 나타내었다(P<0.05). 액상 DFM적용에 의한 섬유소분해효소활력은 전반적으로 유의한 효과가 나타나지 않았지만, CMCase는 배양 6시간에 대조구에 비하여 유의한 증가를 나타내었다(P<0.05). 하지만, xylanase는 배양 12시간의 0.05%구에서 오히려 액상 DFM의 적용으로 유의하게 감소하였다(P<0.05). 반추위내 건물소실율은 액상 DFM의 첨가수준에 의해 유의한 차이가 나타나지 않았다. 실험 2는 다양한 비율(90:10, 70:30, 50:50, 30:70, 10:90)의 starch와 cellulose에 액상 DFM을 각 비율에 대하여 대조구(0%)와 첨가구(0.025%)로 나누어 반추위액을 이용하여 배양하였다. 반추위내 pH는 액상 DFM의 첨가로 유의한 영향을 받지 않았고, starch의 비율이 증가함에 따라 부분적으로 유의하게 감소하였다(P<0.05). 암모니아질소농도는 액상 DFM의 첨가와 starch 및 cellulose의 비율에 의하여 유의한 영향을 받지 않았다. 하지만, 배양 9시간의 70:30비율에서 액상 DFM첨가구가 35.65mg/dL의 암모니아질소농도를 나타내어 대조구의 65.05mg/dL에 비하여 유의하게 감소하였다(P<0.05). 휘발성지방산농도는 70:30비율의 6시간 배양에서 액상 DFM구가 대조구에 비하여 유의한 증가를 나타내었다(P<0.05). 액상 DFM의 첨가는 CMCase에는 전반적으로 유의한 영향을 미치지 않았다. 그러나 xylanase에는 90:10, 30:70 및 10:90구에서 부분적인 유의성이 인정되었다. 본 연구결과로부터, 액상 DFM의 적용은 in vitro 발효성상과 섬유소분해효소활성을 유의적으로 향상시키지 않았고, 사료의 조성에 따라 그 효과는 다양하게 나타나 일관성이 없는 것으로 평가되었다.
암모니아는 무색의 기체이지만 자극성이 크면서 부식성이 있고 수용액이 알칼리성인 대표적인 악취물질이다. 보통의 경우는 굴뚝 등에서 배출가스의 형태로 대량 방출되기도 하지만 자연상태에서도 여러가지 생물학적 또는 화학적 반응 등을 통하여 생성되므로, 일상적인 생활 공간에서도 쉽게 검출될 수 있는 물질이다. 대기 중 암모니아의 농도는 기체상 시료를 직접 분석하는 가스 크로마토그래피와 시료를 액체상으로 변환시킨 후 암모늄 양이온의 농도를 분광광도법이나 중화적정법으로 측정한다. (중략)
전구용 필라멘트 제조 공정에서 발생되는 Mo함유 폐산 내에 암모니아 가스를 취입하여 유가금속인 Mo를 암모늄테트라몰리브데이트($_3$.2NH$4MoO_3$.$H_2$O) 형태로 침전 회수하고, 여과 후 발생되는 중화 여액을 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 암모니아 중화법을 이용한 Mo 회수공정에 있어 다양한 공정 변수들에 의한 제품의 회수율, 순도, 입도 등 특성을 평가하였으며, 그 결과로부터 Mo 염의 회수율 99.5% 이상, 순도 99.5% 이상을 확보하기 위한 최적 조업조건을 도출하였다. Bench 및 Pilot규모의 실험을 통하여 상업화 가능성을 확인하였으며, 폐산의 중화반응 후 발생된 여액은 엽면시비용 액상 복합비료의 원료로 사용 가능함을 확인하였다.
Pretreatment of cellulosic biomass is necessary before enzymatic saccharification and fermentation. Extrusion is a well established process in food industries and it can be used as a physicochemical treatment method for cellulosic biomass. Aqueous ammonia soaking treatment at mild temperatures ranging from 60 to $80^{\circ}C$ for longer reaction times has been used to preserve most of the cellulose and hemicellulose in the biomass. The objective of this study was to evaluate the effect of extrusion treatment on aqueous ammonia soaking method. Extrusion was performed with miscanthus sample conditioned to 2mm of particle size and 20% of moisture content at $200^{\circ}C$ of barrel temperature and 175rpm of screw speed. And then aqueous ammonia soaking was performed with 15%(w/w) ammonia solution at $60^{\circ}C$ for 1, 2, 4, 8, 12 hours on the extruded and raw miscanthus samples respectively. In the combined extrusion-soaking treatment, most compositions removal occurred within 1~2 hours and on a basis of 1 hour soaking treatment values, cellulose was recovered about 85% and other compositions, including hemicellulose, are removed about 50% from extruded miscanthus sample. The combined extrusion-soaking treated and soaking only treated samples were subjected to enzymatic hydrolysis using cellulase and ${\beta}$-glucosidase. The enzymatic digestibility value of combined extrusion-2 hours soaking treated sample was comparable to 12 hours soaking only treated sample. It means that extrusion treatment can shorten the conventional long reaction time of aqueous ammonia soaking. The findings suggest that the combination of extrusion and soaking is a promising pretreatment method to solve both problems for no lignin removal of extrusion and long reaction time of aqueous ammonia soaking.
본 연구에서는 인 및 암모니아 흡착에 효과적인 La(III) 및 제올라이트를 적절히 결합하여 호소수 및 연못 등의 질소 및 인을 동시에 효과적으로 제거할 수 있는 La(III)-zeolite 복합체 개발을 목적으로 하였다. 연구 결과 La(III)-zeolite 복합체 제조 시 최적 결합 비는 0.0048 La(III) g:1 zeolite g 인 것으로 나타났다. 복합체 제조 시 건조 온도는 인 흡착에 결정적인 영향을 주는 것으로 나타났는데 상온 건조가 가장 적합한 것으로 관찰되었다. La(III)-zeolite 복합체 최적 주입량은 4.052 g/L로 나타났다. La(III)-zeolite 복합체 주입 시 최적 흡착 시간은 90 분으로 나타났다. 수용액상에서 알칼리도의 존재는 암모니아 및 인흡착에 긍정적인 영향을 주는 것으로 관찰되었다. 상온에서 건조시킨 La(III)-zeolite 복합체는 용액 내에서 La(III)의 탈리 현상이 관찰되지 않았으며, 이는 La(III)-zeolite 복합체가 인을 흡착하여 바닥에 가라앉은 후 바닥으로부터 용출되는 인을 효과적으로 차단 할 수 있음을 의미한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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