• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제45권5호
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• pp.588-598
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• 2017

현재 수송용 연료 첨가제로 유통되고 있는 바이오에탄올은 주로 옥수수와 사탕수수와 같은 식용(1세대) 바이오매스를 활용하여 생산된 것으로 농산물 가격상승 및 윤리적인 차원에서 다양한 문제점을 유발할 수 있다. 이를 해결하기 위해 비식용 자원인 목질계 바이오매스를 활용할 수 있는데, 그 예로 짚과 Bagasse (사탕수수 찌꺼기)와 같은 농업부산물과 목재가공 산업에서 발생하는 톱밥 등의 임업 부산물 등이 있다. 따라서 목질계 바이오에탄올 생산은 2세대 바이오매스의 효과적인 활용 경로가 될 수 있으며, 그 원료는 1세대 자원보다 풍부하며 저렴한 원료의 확보가 가능하다. 이러한 바이오연료를 사용함으로써 얻게 되는 가장 큰 장점으로는 화석연료와 달리 환경에 미치는 영향을 최소화하여 온실가스 감축에 기여하는 것을 들 수 있다. 본 연구에서는 목질계 바이오에탄올 활용을 통해 이루어질 수 있는 온실가스 감축효과와 ASEAN 국가(인도네시아, 말레이시아, 태국, 필리핀)에서 현재 시행되고 있는 재생에너지에 대한 정부 정책을 연구하였다. 이러한 네 국가에서는 바이오연료에 관한 많은 정책과 인센티브 등이 발전되어 왔으며, 이산화탄소 배출 감축 목표와 바이오연료 의무 혼합률을 점차 증가시킬 것으로 조사되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.474-481
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• 2018

친환경자동차의 보급 확대를 위한 정책수립과 기술개발이 지속적으로 이루어지고 있는 실정이나 아직까지도 내연기관이 차지하는 비중은 약 95% 차지하고 있다. 화석연료를 기반으로 하는 내연기관의 엄격한 배기가스규제를 충족시키기 위해 자동차와 선박용 후처리장치의 비중이 점차로 증가하고 있다. 디젤엔진은 이산화탄소 배출량이 적고 강력한 파워와 연료의 경제성을 가지고 있으며, 상용차뿐만 아니라 승용차에서도 시장의 수요가 증가하고 있다. 디젤 연료 특성으로 인하여 질소산화물은 국부적인 고온연소 영역에서 생성되며, 입자상물질은 확산연소 영역에서 생성된다. 희박한 LNT(질소산화물 흡장촉매)와 urea-SCR(선택적인촉매환원장치)는 디젤엔진에서 질소산화물을 저감시키기 위한 후처리장치로 개발되어져왔다. 이 연구는 가혹해지고 있는 배기가스 규제 대응을 위해 선택적인촉매환원장치의 촉매에 포함됨 조촉매의 영향을 파악하는 것이다. 망간-선택적인촉매환원장치의 질소산화물 저감 성능이 가장 우수하였으며, 망간 이온과 Zeolyst의 Al과의 이온교환이 잘 되었고, 활성화 에너지가 낮아 반응 속도가 빨라짐에 따라 질소산화물 저감 성능이 향상되었다. 7Cu-15Ba/78Zeolyst SCR 촉매의 질소산화물 저감 성능은 200도에서 32%, 500도에서 30%를 나타내며 가장 높은 성능을 나타내었고, 조촉매로 첨가된 산화바륨의 질소산화물의 흡장 물질이 Cu-SCR 촉매에 잘 분산되어 있고 Cu-SCR 촉매의 환원 반응과 더불어 산화바륨의 추가적인 질소산화물 저감 성능이 영향을 끼쳤기 때문이다. 7Cu-15Ba/Zeolyst SCR 촉매는 3종 촉매 중 열적 열화에서 내구성이 강하였다. 열적 열화에 따른 동종 성분 산화구리가 이동하여 응집되는데, 산화바륨이 주촉매 산화구리 입자의 응집을 감소시켰기 때문이다.

• 청정기술
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• 제23권2호
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• pp.121-132
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• 2017

온실가스 배출과 지구온난화 문제로 인하여 화석연료를 대체할 수 있는 신재생에너지 개발 및 확산의 필요성이 증가하고 있는데, 청정에너지원인 수소가 주목을 받고 있다. 수소는 지구상에서 가장 많이 존재하는 원소이며, 화석연료, 바이오매스 및 물 등 다양한 형태로 존재한다. 수소를 연료로 사용하기 위해서는 경제적인 방법뿐만 아니라 환경에 미치는 영향을 최소화하는 방법으로 생산하는 것이 중요하다. 수소생산방법에는 전통적 방법인 화석연료 개질반응을 통한 생산과 재생가능한 방법인 바이오매스 및 물을 이용한 생산으로 나뉜다. 화석연료를 이용한 수소생산은 습윤개질반응, 자열개질반응, 부분산화반응 및 가스화반응 등 열화학적 방법으로 가능한데, 이를 청정에너지원으로서 사용하기 위해서는 수소생산과 더불어 이산화탄소 포집이 필요하다. 바이오매스를 이용한 수소생산은 그 양이 매우 미미한 수준이며, 특히 생물학적 전환법은 효율증가를 위한 반응기 구성, 수소생산미생물 배양 등 효과적으로 수소를 생산하기 위한 연구가 더욱 진행되어야 한다. 물분해를 통한 수소생산이 가장 청정한 수소생산기술이지만 태양광, 태양열, 풍력 등 재생 가능한 에너지원으로부터 충분한 에너지공급이 가능해야 한다.

• 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.

• 한국분무공학회지
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• 제23권4호
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• pp.212-220
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• 2018

As increase the number of vehicles, the issue of greenhouse gas that was emitted by them became important. As a result, greenhouse gas (GHG) regulations are being strengthened and efforts are being actively made to reduce greenhouse gas emissions in the automotive industry. In the other hand, regulations for harmful emission of vehicles have been reinforced by step. Especially, the lastly applied step, so called Euro 6, not only decreased NOx limit down to half of Euro 5 but also introduced real driving emission limit for NOx and PN. It is a challenge for manufacturers to meet the recent GHG regulation as well as the latest emission regulation. To overcome these regulations a De-NOx after-treatment system is being applied to diesel vehicles that are known emitting the lowest GHG among conventional internal combustion engines. At the time of the introduction of Euro 6 emission standard in Korea, in the domestic fuel economy certification test, some diesel vehicles emitted more $CH_4$ than Euro 5 vehicles. As a result, it was confirmed that LNT-equipped vehicles emitted a high level $CH_4$ and the level exceeded the US emission standard. In order to determine the reason, various prior literature was investigated. However, it was difficult to find a detailed study on the methane increase with LNT. In this paper, to determine whether the characteristics of vehicles equipped with LNT the affects the above issue and other greenhouse gases, 6 passenger cars were tested on several emission test modes and ambient temperatures with a environment chamber chassis dynamometer. 2 cars of these were equipped with LNT only, other 2 cars had SCR only, and LNT + SCR were applied to remaining 2 cars. The test result shown that the vehicles equipped with LNT emitted more $CH_4$ than the vehicles with SCR only. Also, $CH_4$ tended to increase as the higher acceleration of the test mode. However, as the test temperature decreases, $CH_4$ tended to decreased. $CO_2$ was not affected by kinds of De-NOx device but characteristic of the test modes.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.76-82
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• 2019

This study was investigate the characteristics of GHGs ($CO_2$, $CH_4$, and $N_2O$) emissions of diesel medium duty trucks according to their various driving modes. GHGs emissions decreased as vehicle speed increased, and emissions increased after 64.7 km/h. The 4.5 ton trucks show higher values of $CO_2$, $CH_4$, $N_2O$, 35%, 25%, and 57%, respectively, comparing of the 2.5 ton trucks. Also, $CO_2$ emissions under WHVC mode were 20% lower than those under the NEDC mode. In the case of cold start condition, $CO_2$ emissions were 12-13% higher than those for hot start condition. In the future, the result of present study will provide basic data to set up GHGs emission standards for medium and heavy duty vehicles.

• 자원환경지질
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• 제45권5호
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• pp.589-597
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• 2012

최근 세계 각국은 기후변화협약에 따라 온실가스 규제가 발효된 가운데 화석연료에 의한 이산화탄소 배출량을 최소화하는데 국력을 모으고 있으며, 이를 위한 조치와 국가 에너지 안보차원에서 신 재생에너지 개발에 박차를 가하고 있다. 현재 바이오연료는 전 세계적으로 전체 수송연료의 1% 정도를 차지하고 있으나 2030년에는 최대 5%까지 늘어날 것으로 예상된다. 이 글은 바이오에탄올 관련 학술정보를 개량 분석함으로서 기술 및 산업현황, 국내외 개발현황, 시장경쟁력 확보와 산업화에서 해결해야할 과제들을 분석하는데 도움이 되고, 우리나라의 관련 정책 및 기업의 장기 대응 전략 수립에 참고할 수 있을 것이다. 에탄올 혹은 에틸알코올은 흔히 알코올이라 불리는 술의 주성분으로 예로부터 우리들에게 자주 이용되어 왔다. 에탄올은 화학적 합성도 가능하지만 생물공정으로도 생산되는데, 이러한 생물공정에 의해 생산되는 에탄올을 바이오에탄올(bioethanol)이라 한다. 옥수수와 같은 전분을 원료로 하는 경우에는 산이나 아밀라아제로 불리는 효소로 먼저 전분을 포도당으로 전환하여 발효시킨다. "Web of Science"를 이용한 바이오에탄올 관련 학술정보 분석은 2001년 이후 12년간 검색어 '$bioethandl^*$'에 대한 검색결과 총 2,454건의 결과를 얻을 수 있었으며, 이를 다시 한국과학기술정보연구원이 자체 개발한 "수요자 맞춤형 연구개발 조기경보체제 구축"이란 정보분석 프로그램으로 바이오에탄올 관련 문헌의 연도별, 국가별, 연구기관별, 연구자별 현황 등을 분석하였다. 바이오에탄올 연구는 미국이 주도하고 있으며, 중국과 일본이 추격하는 양상을 보이고 있다. 한편 우리나라는 92편의 논문을 발표하여 브라질, 스페인, 캐나다, 인도에 이어 8위를 차지하였다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제47권4호
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• pp.630-638
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• 2019

아산화질소는 이산화탄소보다 약 310배 높은 지구온난화 지수를 갖는 주요 온실가스이다. 본 연구에서는 아산화질소 배출저감을 위해 고도처리슬러지를 접종원으로 이용하여 아산화질소 환원 컨소시움을 확보하였다. 이 컨소시움의 우점종은 Sulfurovum (17.95%), Geobacter (14.63%), Rectinema(11.45%)와 Chlorobium (8.24%)이었다. 아산화질소 환원 컨소시움의 활성에 미치는 C/N 비(mol·mol-1), 탄소원의 영향을 조사한 결과, C/N 비 6.3 및 아세트산을 탄소원으로 공급한 조건에서 최대 아산화질소 환원 활성을 나타냈다. 또한, 본 컨소시움의 3,000 ppm 이하의 아산화질소 농도 범위에서 아산화질소 농도가 증가할수록 환원속도도 증가하였다. 속도론적 해석 결과, 아산화질소 환원 컨소시움의 최대 아산화질소 환원 속도는 163.9 ㎍-N·g VSS^-1·h^-1이었다. 본 Consortium은 아산화질소를 N2로 환원하는데 관여를 nosZ 뿐만 아니라, 질산염을 아질산염으로 환원하는 narG, 아질산염을 일산화질소로 환원하는 nirK 유전자 및 일산화질소를 아산화질소를 환원하는 norB 유전자를 모두 보유하고 있었다. 이는 본 컨소시움은 아산화질소 제거 공정 뿐 만 아니라, 탈질공정에도 활용 가능한 유용한 미생물 자원임을 의미한다.

• 상하수도학회지
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• 제26권5호
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• pp.619-627
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• 2012

In order to determine reduction of greenhouse gas emissions (GHGs) when the submerged membrane bioreactor with granular sulfur (MBR-GS) is used in wastewater treatment plant (WTP), the amount of GHGs was compared and analyzed in the advanced treatment process of P wastewater treatment plant (WTP). The amount of GHGs was estimated by classifying as construction and operation phase in WTP. The amount of GHGs in construction phase was evaluated from multiplying raw materials by using carbon emission factors. Also the amount of GHGs in operating phase was calculated by using total electricity consumption and carbon emission factor. The construction of anoxic tank and secondary settling tank is unnecessary, because the MBR-GS conducts simultaneously the nitrification and denitrification in aeration tank and filtration by hollow fiber membrane. The amount of $CO_2$, $CH_4$, and $N_2O$ emitted by constructing the MBR-GS was 6.44E+06 kg, 8.16E+03 kg and 1.38E+01 kg, respectively. The result shows that the GHGs was reduced about 47 % as compared with the construction in the MLE process. In operating the MBR-GS, the electricity is not required in the biological reactor and secondary setting tank. Thus, the amount of $CO_2$, $CH_4$, and $N_2O$ emitted by operating in the MBR-GS was 7.39E+05 kg/yr, 5.80E+02 kg/yr and 2.44E+00 kg/yr, respectively. The result shows that the GHGs were reduced about 37 % as compared with the operation in the MLE process. Also, $LCCO_2$(Life Cycle $CO_2$) was compared and analyzed between MLE process and MBR-GS. The amount of $LCCO_2 $emitted from the MLE process and MBR-GS was 3.56E+04 ton $CO_2$ and 2.12E+04 ton $CO_2$, respectively. The result shows that the GHGs in MBR-GS were reduced to about 40 % as compared in the MLE process during life cycle. As a result, sulfur-utilizing autotrophic denitrification process (SADP) is expected to be utilized as the cost-effective advanced treatment process, owing to not only high nitrogen removal efficiency but also the GHGs reduction in construction and operation stage.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.502-507
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• 2016

화석연료에 기반을 둔 경제구조에서 수소경제로의 이행은 에너지 안보와 기후변화의 대응이라는 측면에서 중요한 과제이다. 이러한 경제구조의 변환과정에서 발생할 수 있는 파급효과를 사전적으로 분석하는 연구가 필요하다. 따라서 이 논문은 동태 연산일반균형모형을 이용하여 수소에너지 도입이 경제와 환경에 미치는 영향을 분석하였다. 첫째, 수소 에너지 도입은 투자증대와 생산비용의 감소를 통해 GDP 증대에 기여한다. 둘째, 수소에너지와 같은 신재생에너지 도입을 위한 정부보조의 경우 재원마련을 위한 세수증대로 인해 총수요가 감소하는 효과가 있다. 마지막으로 화석연료에서 수소경제로 전환시키는 수소에너지 도입은 이산화탄소 배출을 감소시키는 환경적 효과가 있다 온실가스 감소를 통한 기후변화에 보다 효과적으로 대응하기 위해서는 신재생에너지에 기반을 둔 수소에너지로의 전환이 필요하다. 즉 정부는 지속가능성에 기반을 둔 수소에너지 정책을 추진해야 하며, 향후 신재생에너지에 기반을 둔 수소에너지 도입의 경제적, 환경적 효과를 분석할 필요성이 있다.