• 멤브레인
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• 제22권1호
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• pp.46-53
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• 2012

본 연구에서는 석탄 화력발전소의 연소 후 $CO_2$ 회수 기술인 알칸올 아민 수용액을 이용한 아민흡수법에서 전체 운전비의 80% 가량을 차지하는 탈거에너지의 저감을 위해 새로운 탈거기술인 분리막을 이용한 감압탈거 기술을 제시하고자 한다. 막의 소재로는 소수성막인 PE (polyethylene)를 지지체로 하고 $5{\mu}m$ 두께의 PDMS (polydimethylsiloxane)를 코팅한 복합막을 제조하여 적용하였으며, 흡수액으로 MEA (monoethanolamine) 30 wt% 수용액을 사용하였다. 온도의 변화에 따른 영향을 알아보기 위하여 흡수액 온도를 $25{\sim}80^{\circ}C$로 변화시켜 이산화탄소의 탈거특성을 살펴보았으며, 흡수용액의 $CO_2$ 함량($CO_2$ loading)에 따른 영향을 고찰하기 위하여 $CO_2$ 함량을 변화시켰다. 또한 감압탈거 시 탈거측 압력을 60~360 mmHg(abs.)로 변화시켜 진공도에 따른 탈거특성을 연구하였다. 아민수용액의 온도가 증가할수록, 이산화탄소 부하량이 증가할수록 이산화탄소의 탈거량은 증가하는 경향을 보이고 있으며, 감압이 감소함에 따라 이산화탄소의 탈거량 역시 증가하고 있는 것을 확인하였다. 막의 안정성 실험 결과 PTFE 단일막에 비하여 PDMS-PE 복합막의 경우 감압탈거 막공정에 적용하기 안정한 막이라고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.520-520
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• 2016

석유 화학공장에서 발생하는 spent sulfidic caustic (SSC) 폐수는 액화석유가스(LPG)나 천연가스(NG)의 정제과정에서 발생되는 것으로 고농도의 sulfide와 cresylic, phenolic 그리고 mercaptan 등이 포함된 독성과 냄새를 유발하는 물질이다. 이러한 물질들은 LPG나 NG의 정제과정에서 높은 산도를 가진 휘발성 황화합 물질들을 제거하기 위해 사용된 NaOH가 $H_2S$와 반응하여 발생하는 것이다. 진한 갈색 또는 검은색을 띄는 SSC 폐수는 12 이상의 높은 pH를 가지고 있으며 5~12 wt%의 높은 염분도를 가지고 있다. 또한 강한 부식성과 독성을 가진 황화합물의 농도가 1~4 wt%이며, 방향족 탄화수소 물질 (i.e. methanethiol, benzene, tolune and phenol)들도 다량 함유되어 있다. 따라서 이러한 유해 물질들은 기존의 하수처리 공정으로 방류하기 전에 완벽하게 처리해야만 하수처리 공정의 오염 부하량을 줄일 수 있다. 습식산화공정은 SSC 폐수를 처리하기 위해 흔히 사용되고 있는 물리-화학적 처리 공정이지만 고비용, 고에너지가 필요하며, 고온 및 고압에서만 작동되어 안전상의 문제점을 갖고 있다. 또한 습식산화공정을 거친 폐수는 배출허용기준을 만족하기 위해 생물학적 2차 처리가 반드시 필요하다. 철-과산화수소를 이용하는 펜톤산화 공정, 그리고 sulfide를 sulfate로 전환시키는 생물학적 처리 공정은 황화합물의 완전한 무기물화가 힘들며, 현장 적용 시 기술적 경제적 부담이 크다. 이러한 단점을 극복하고, SSC 폐수를 효과적으로 처리하기 위해 본 연구는, 높은 흡착력과 광산화력을 가진 흡착광산화 반응 시스템(Adsorption Photocatalysis System, APS)을 개발하였다. APS는 SSC 폐수를 시스템 내부로 유입하여 수중의 오염물질을 흡착광산화제로 구성된 반응구조체가 흡착하고, 흡착된 오염물질을 UV에너지와 이산화티타늄 광촉매의 광화학반응에 의해 최종적으로 무해한 물질로 환원시키는 폐수처리시스템이다. APS의 반응구조체는 태양에너지 및 인공에너지원에 의해 활용 가능하며, 난분해성 유기화합물질을 물과 이산화탄소로 분해할 수 있는 친환경적이고 경제적인 소재로서 널리 쓰이고 있는 이산화티타늄 광촉매와 화력발전소의 높은 소성온도에 의해 연소된 후 발생되는 bottom ash를 이산화티타늄의 지지체로 사용하여 높은 흡착력과 광촉매 산화력을 가진 복합물이다. 개발된 APS에 의해 SSC 폐수를 처리한 결과, COD 86.1%, 탁도 98.4%, sulfide 99.9%의 높은 처리효율을 보여주고 있다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 APS는 강한 부식성과 독성 그리고 높은 농도를 가지고 있는 SSC 폐수를 효과적으로 처리할 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권2호
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• pp.115-123
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• 2013

도시폐기물 소각로는 일반적으로 전처리 설비가 필요 없고 대용량에 적합한 스토커타입의 소각로를 많이 사용하고 있다. 그러나 음식물 쓰레기의 직매립 금지 등에 따라 반입폐기물의 가연분이 증가하고 수분함량이 감소되어 폐기물의 발열량이 소각로 설치 초기에 비해 매우 증가하고 있는 실정이다. 이에 소각로 열부하의 증가에 따라 소각량 감소와 가동률 저하 등 소각로 운영에 어려움을 겪고 있다. 본 연구는 D시의 소각로를 대상으로 하여 소각량과 함습공기 양등 중요 변수에 따른 NO 모델을 포함한 난류반응 유동에 대한 일련의 전산해석을 수행하여 기초 자료를 축적하고 그것을 바탕으로 최근 도시 폐기물의 고 발열량화에 따른 문제점 및 해결방안에 대한 연구를 수행하였다. 이에 따라 운전조건 등을 최적화하여 기존의 운전시설의 활용을 극대화 하고자 하였다. 폐기물의 소각량을 저감하지 않고 고발열량화의 문제를 해결할 수 있는 실질적인 방법으로 연소용 공기에 수분의 양을 10%와 20%로 증가시키며 가습공기를 주입하는 방안을 검토하였다. 그 결과 연소공기의 비열증가와 상변화 등에 의하여 최대 화염온도의 감소가 발생하여 전반적인 소각로 내부의 온도가 낮아지는 것으로 나타났으며 그에 따라 NOx 발생량이 실질적으로 감소되는 것으로 나타났다. 특히 가습공기 20%주입시 기존에 설치되어 있는 SNCR 설비의 환원제 주입구 위치가 대부분 SNCR 반응에 적합한 온도 영역으로 나타나서 현재 고발열량 문제로 전혀 가동하지 못하고 있는 SNCR 설비의 재가동을 고려해 볼 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권5호
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• pp.705-715
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• 2010

기후변화협약과 탄소배출권문제 등 환경에 관한 관심과 규제 등이 국제적 주요 관심 사항이 되고 있는 상황에서 농업생산에 대한 환경영향평가의 필요성이 대두되고 있다. 현재 우리나라는 환경부에서 시행하는 탄소성적표지제도 도입에서 농업분야의 LCI (Life Cycle Invemtory)database 부재를 이유로 1차 농산물을 대상에서 제외하고 있다. 따라서 농산물 탄소성적표지제도 도입을 위한 농업분야 LCI database에 대한 연구와 구축이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구는 농업생산체계에 대한 LCA 적용을 위하여 시설상추를 대상으로 LCI 구축과 LICA 수행을 위한 방법론을 고찰하였다. LCA의 방법론은 ISO 14040 규격에 의거하여 연구 목적 및 범위, LCI분석 (전과정 목록분석), LCIA(전과정 영향평가), 해석의 단계로 구성되었다. 연구 목적은 시설 상추재배체계에 대한 LCA 방법론 적용이며, 기능단위는 상추 1 kg 생산으로 하였다. LCI 구축을 위한 영농 투입물과 산출물에 대한 데이터 수집은 농진청의 농축산물소득자료를 중심으로 관련 통계, 문헌자료를 통하여 수집하였다. LCI 구축을 위한 자료 수집결과 상추를 재배할 때 투입되는 물질 중 유기질 비료와 무기질 비료의 시용과, 식물보호제의 투입이 주요배출인자로 분석되었다. 농업활동으로 배출되는 주요 환경부하물질은 비료가 시용된 토양으로부터 대기로 발생되는 $N_2O$와 수계로 배출되는 ${NO_3}^-$, ${PO_4}^-$과 농약잔류물질로부터 발생되는 유기화학물질, 농기계에 쓰이는 화석연료 연소에 의한 대기오염물질 등 이었다. LCIA는 해외의 LCA 방법론과 LCA적용사례를 조사하여 농업분야 LCIA 방법론에 대하여 고찰하였다. LCIA는 분류화, 특성화, 정규화(일반화), 가중화의 4단계로 이루어지며, 이 중 분류화와 특성화는 의무절차이고, 정규화와 가중화는 선택사항이다. 해석단계는 LCI 분석결과와 LCIA 결과에 대하여 검증하고, 결과로부터 도출된 환경적 문제점과 개선안 등을 제시한다. LCA 수행에 사용하는 국내 소프트웨어는 지경부와 환경부에서 개발하여 보급하고 있는 'PASS'와 'TOTAL' 이다. 그러나 국내 프로그램에 적용되고 있는 환경영향평가 모델은 국외에서 개발한 기존모델들이다. 그러므로 보다 정확한 농업분야 LCA 분석이 가능하도록 추후 국내 농업환경에 적합한 영향평가 모델 및 특성화, 일반화, 가중화 계수의 선정 등이 이루어져야 할 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권12호
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• pp.1287-1293
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• 2008

기존의 연구에서 널리 사용된 흡수제 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP)의 성능 개선을 위해 carbon dioxide (CO$_2$) 및 nitrogen dioxide (NO$_2$)의 흡수율이 우수한 ammonia (NH$_3$)를 첨가하여 평면교반조에서 CO$_2$, NO$_2$ 및 CO$_2$/NO$_2$의 흡수속도실험을 수행함으로써 반응속도상수를 AMP 단일흡수제와 비교하였다. 30 wt.% AMP에 1, 3, 5 wt.%의 NH$_3$ 첨가에 따라 흡수속도는 대표적으로 303 K, 1 kPa NO$_2$ 분압에서 12.6$\sim$32.6% 증가되므로 NH$_3$의 첨가로 반응속도를 향상시켜 공정 효율의 증가를 기대할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 30 wt.% AMP에 3 wt.% NH$_3$ 첨가 수용액의 NO$_2$ 분압 1 kPa과 CO$_2$ 분압 15 kPa에서 CO$_2$/NO$_2$ 동시 흡수속도는 5.50$\sim$6.40$\times$10$^{-6}$ kmol m$^{-2}$ s$^{-1}$로 NH$_3$의 CO$_2$ 및 NO$_2$에 대한 높은 부하능 및 추가 반응에 기인하여 AMP 단일수용액에 비해 48.2$\sim$41.6% 증가하였다. 또한, 화력발전소에서 배출되는 연소배가스 조성과 같이 CO$_2$ 15 kPa 및 NO$_2$의 비교적 낮은 분압(1 kPa) 조건에서 NO$_2$는 AMP에 NH$_3$ 첨가에 따라 약 2배의 빠른 반응으로 CO$_2$의 흡수에 큰 영향 없이 NO$_2$를 동시에 흡수할 수 있을 것으로 기대된다.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.341-349
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• 2021

연소시설에서는 화석연료에 포함된 질소와 황이 산소와 반응하여 대기 오염물질인 질소산화물(NO_X)과 황산화물(SO_X)을 발생시킨다. 인체에 유해하고 환경 오염을 야기하는 NO_X, SO_X를 저감하기 위해 전세계적으로 환경규제를 시행 중이며, 규제를 충족하기 위해 다양한 기술들을 적용하고 있다. 상용화된 NO_X 및 SO_X 저감방식들로 SCR (selective catalytic reduction), SNCR (selective non-catalytic reduction), WFGD (wet flue gas desulfurization) 등이 있으나 이 방식들의 단점들 때문에 NO_X, SO_X를 동시제거하는 연구가 근래 많이 수행되고 있다. 그러나 NO_X, SO_X 동시 제거 방식에서도 산화제 및 흡수제로 인한 폐수 발생에 대한 문제점, 특정 산화제를 활성화 하기 위한 촉매 및 전기분해 사용에 따른 비용 발생, 마지막으로 기체 산화제들 자체 유해성의 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 NO_X, SO_X 동시처리 방식의 단점들을 보완하고자 고압분산기에서 생성된 마이크로버블과 환원제를 이용하여 비용절감 및 폐수처리 시 환경부하저감 가능성을 확인해 하고자 하였다. 분산기가 마이크로버블을 생성하는 것을 이미지 프로세싱과 ESR (electron spin resonance) 분석을 통해 확인하였으며, 마이크로버블만을 이용하여 온도에 따른 NO_X, SO_X 제거율 성능 테스트도 진행하였다. 뿐만 아니라 폐수를 저감하기 위해 환원제와 마이크로버블을 이용하여 습식으로 NO_X 제거율 약 75%, SO_X 제거율 99%를 달성하였다. 본 마이크로버블 시스템에 산화제를 함께 투여할 경우 NO_X, SO_X제거율 모두 99%이상을 달성 하였다. 이러한 연구 결과를 토대로 습식산화제거방식을 적용하는 시설의 단점이었던 비용 및 환경 문제를 해결함에 기여할 수 있을 것으로 기대 된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권6호
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• pp.697-703
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• 2023

최근 대기오염으로 인한 환경오염을 줄이고자 국제 산업계의 노력의 일환으로 국제해사기구(IMO)의 규제 발효등으로 이어지고 있다. IMO는 EEXI,EEDI,CII 등 선박에서 나오는 대기오염을 줄이기 위해 각종 규제를 발효시키고 선박에서 소모되는 전력을 줄여 에너지를 절약하는 방안을 추진하고 있다. 선박에서 사용되는 전력의 대부분은 전동기가 차지한다. 선박에 설치된 전동기 중 큰 부하를 차지하는 기관실 송풍기는 수요와 관계없이 정속운전으로 운전하기 때문에 주파수제어를 통한 에너지절감을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 발전기의 과급기에 연소공기를 공급하는 발전기 송풍기의 전동기 주파수를 제어하여 에너지 절감에 대한 실효성을 입증하였다. 송풍기 주파수 입력에 따른 과급기출구 온도의 출력 데이터를 기반으로 시스템을 모델링하고, 과급기 출구온도를 목표값으로 하여 주파수를 제어하는 PI 제어계를 형성하여 과급기 설계기준 출구온도를 유지하면서 송풍기의 주파수 제어를 통해 연간 15,552kW 전력소모량을 절감하였다. 송풍기 팬 주파수 제어를 통한 에너지절감액의 유효성은 하계(4월~9월) 및 동계(3월~10월) 기간동안 검증하였으며 이를 토대로 실습선의 연간 6,091천원의 유류비 절약과 이산화탄소 8.5Ton, SOx 2.4kg, NOx 7.8kg의 대기오염물질 저감을 달성하였다.