• 한국토양비료학회지
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• 제45권2호
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• pp.253-259
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• 2012

석탄 연소 부산물인 비산회 (fly ash)는 이산화탄소 발생을 저감하고 토양 탄소를 격리하는 효과가 있음이 보고된 바 있다. 같은 연소 부산물인 석탄바닥재 (bottom ash)는 비산회와 유사한 화학적 성질을 가지고 있고, 아울러 다공성으로 토양미생물들이 정착하는 적절한 담체로서의 기능을 가지고 있다. 이에 본 연구는 성질이 다른 유기물들 (헤어리베치, 청보리, 유박비료)이 처리된 토양에서 석탄바닥재가 토양 미생물들에 의한 유기물 분해 및 호흡량에 미치는 영향을 조사하였다. 미생물에 의한 유기물의 분해속도는 유박비료, 헤어리베치, 청보리의 순으로 높게 나타났고, 유기물과 석탄바닥재를 함께 처리하였을 때, 유의하게 감소하였다. 이산화탄소 발생량의 경시적인 변화는 유기물의 이분해성에 의존하였으나, 석탄바닥재를 처리하였을 때 유의하게 발생량이 감소하였다. 총 누적 이산화탄소 발생량 또한 이와 유사한 결과를 보였다. 석탄바닥재가 함유하고 있는 중금속 등과 같은 유해물질의 농도가 높지 않다면, 본 연구의 결과들은 석탄바닥재가 토양 처리 유기물의 이산화탄소 발생 저감 및 토양 탄소격리에 긍정적으로 기여 할 수 있는 소재로서 가능성이 있음을 보여준다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.539-546
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• 2019

지구온난화가 국제 문제로 언급되면서 온실가스 저감에 관한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 지구온난화의 가속화를 막기 위해 지구온난화의 주된 원인으로 언급되는 이산화탄소 저감에 관한 기술 개발의 중요성이 증가하게 되었고 이로 인해 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술(CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage)의 발전을 요구하고 있다. 다양한 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술 중에서 광물탄산화 기술의 경우에는 적은 에너지를 통해 많은 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환할 수 있다. 기존 연구에서는 고형 폐기물에서 이온을 용출해 사용해왔으며 이는 처리 과정이 복잡하다. 하지만 해수를 사용하게 되면 고농도의 금속 양이온이 해수 속에 용해되어 있어 고형 폐기물을 이용할 때보다 공정이 단순하다. 이 연구는 해수담수화 농축수를 금속양이온공급원으로써 사용하기 위한 기초연구로, 3 M 모노에탄올아민(Monoethanolamine, MEA)을 흡수제로 사용하여 이산화탄소를 우선적으로 포집하였다. 또한 해수농축수를 모사하기 위해, 해수모사파우더를 사용하여 다양한 농도의 해수농축수를 제조하였다. 해수농축수와 포집된 이산화탄소 용액을 반응시켜 탄산염을 생성하였으며 이를 XRD (X-ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy), TGA (Thermalgravimetric Analysis)를 통해 탄산염의 생성 경향 및 흡수제의 재이용 가능성을 파악하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권3호
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• pp.347-354
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• 2014

본 연구에서는 연소 배가스 중에 포함된 이산화탄소의 탄산화 반응을 통한 고부가화합물 제조기술의 경제성평가를 수행하고 화합물 생산 계획에 따른 이익 및 내부수익률(Internal Rate of Return, IRR)을 분석하였다. 본 연구에서 고려된 기술을 이용하면 발전소에서 발생되는 연소배가스 중의 이산화탄소와 전기분해를 통해 발생되는 가성소다와의 탄산화 반응을 통해 고부가화합물(중탄산나트륨, $NaHCO_3$)의 생산 및 이산화탄소의 저감이 동시에 가능하다. 또한 전기분해에서 생산되는 염소 및 수소 가스는 다시 차아염소산나트륨(NaOCl) 및 고순도 염산의 제조에 적용된다. 기술의 경제성 평가를 위한 방법으로는 순현재가치법(Net Present Value method, NPV) 및 내부수익률(Internal Rate of Return, IRR)을 활용하여 일일 100톤의 이산화탄소를 처리할 수 있는 공정을 대상으로 20년간 상업운전을 가정하였다. 상기 가정하에서 20년간의 내부수익률은 약 67.2%, 20년간의 운전기간을 통한 총 이익은 순현가 기준으로 약 346,922 백만원으로 산출되었다. 그리고 2015년부터 시행예정인 탄소배출권 거래가 활성됨에 따른 ETS 수익을 고려할 경우 총이익은 약 60억원 향상되는 것으로 분석이 되었다. 상기 분석을 살펴보면 이산화탄소의 탄산화 반응을 통한 고부가화합물 제조기술은 온실가스 저감효과를 가져올 뿐만 아니라 경제성이 뛰어난 것으로 생각된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제45권2호
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• pp.260-265
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• 2012

담수 토양에서의 토양호흡량은 호기 상태에 비해 매우 낮은 수준이나, 혐기 상태에서의 유기물의 분해는 담수 생태계의 탄소순환에 매우 중요한 역할을 한다. 한편, 비산회(fly ash), 석탄바닥재 (bottom ash)와 같은 석탄 연료 부산물들은 이산화탄소 발생을 저감하고 토양 탄소를 격리하는 효과가 있음이 보고된 바 있다. 이에 본 연구는 혐기조건 토양에서 석탄바닥재 단일 처리 및 석탄바닥재와 유기물 혼합 처리가 토양 미생물 호흡량 및 미생물 생체량 변화에 미치는 영향을 조사하였다. 이산화탄소 발생속도는 석탄바닥재 처리에 의해 유의하게 감소하였고, 처리수준에 따라서도 감소하는 것을 보였다. 유기물과 석탄바닥재를 혼합 처리하였을 때에도 발생속도가 감소되는 것을 확인하였다. 석탄바닥재 처리에 따라 토양미생물 생체량은 유의하게 증가하였고, 토양 중 암모니아태 질소, 질산태 질소, 유효인의 함량은 감소하는 경향이 있었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제18권5호
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• pp.403-412
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• 2018

최근 순환골재의 활용에 관한 필요성이 증대되고 있으나, 순환골재의 강알칼리성으로 인해 다양한 문제들이 발생되고 있다. 순환골재의 강알칼리성은 대부분 골재 표면에 완전히 제거되지 못한 시멘트 페이스트에 의해 발현되는 것으로써 이를 해결하기 위해 이산화탄소를 활용하여 순환골재의 pH를 저감하기 위해 노력이 지속되어왔다. 그러나 기존의 이산화탄소를 이용한 처리 방법에 의해 중성화 처리된 순환골재는 시간이 지남에 따라 pH가 다시 회복된다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 반응성이 뛰어난 초임계이산화탄소의 활용을 제안하며, 이를 위해 초임계상의 이산화탄소와 수화된 시멘트 페이스트간의 반응 메커니즘을 분석하였다. 그 결과 입자 형태 및 $scCO_2$ 주입량에 따라 중성화 반응정도가 현저하게 달라지는 것으로 나타났다. 특히 powder 형태 시험체에서 $scCO_2$ 주입량이 많은 고온 고압 상태에서 중성화 반응은 활발하게 이루어졌다. 이때 시멘트의 높은 pH를 주도하는 portlandite가 대부분 calcite와 aragonite의 형태로 변환되었으며, ettringite, hemicarbonate 및 monocarbonate와 같은 calcium aluminate 수화물 또한 안정적으로 존재하지 못하고 분해된 것으로 나타났다. 반면, 10mm 크기의 수화된 시멘트 페이스트는 $scCO_2$가 시험체 내부깊이 침투하지 못하고 표면에서만 반응하여, 반응 후에도 내부에 portlandite와 calcium aluminate 수화물이 잔존한다. 이로 인해 시간이 경과할수록 내부의 portlandite가 점차 용출되어 pH가 다시 상승하는 것으로 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제23권5호
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• pp.44-54
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• 2014

인천광역시에서 배출되는 종량제봉투 안에는 재활용 가능자원이 4.5% (알루미늄캔류 0.2%, 철캔류 2.5%, 유리류 1.8%), 에너지회수가 가능한 자원이 92.5% (종이류 23.0%, 플라스틱류 15.5%, 가연성 기타류 54.0%) 및 매립이 필요한 불연성 기타류가 3.0%로 분석되었다. 알루미늄캔류, 철캔류 및 유리류는 기존의 매립처리보다 재활용처리가 효과적이며, 종이류와 플라스틱류는 기존의 단순 소각처리보다 폐기물 고형원료 (SRF)로 만들어 에너지회수처리하는 편이 더 효과적이고, 가연성 기타류는 기존의 단순 소각처리가 재활용처리보다 효과적이다. 본 연구에서 제안한 폐자원별 처리방안을 적용하면 2,068,948 Million Btu의 에너지가 절감되고, 21,008 $MTCO_2E$의 온실가스가 저감되는 것으로 분석되었다. 총 에너지 절감량을 경제적 효과로 환산하면 연간 약 422억 원의 비용절감 효과가 있으며, 총 온실가스 저감량을 승용차의 이산화탄소 배출량으로 환산하면 연간 약 4,119대의 운행감축 효과가 있는 것으로 나타났다. 종량제봉투 내 가연성 물질의 저위발열량은 종이류 1,936 kcal/kg, 플라스틱류 5,079 kcal/kg, 가연성 기타류 2,462 kcal/kg로 분석되었다. 종이류와 플라스틱류를 적절하게 혼합한다면 SRF로 활용이 가능하고, 가연성 기타류는 저위발열량이 고형연료 기준을 충족시키지 못하고 구성성분들이 폐기물 고형연료로 사용하기엔 부적절하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권3호
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• pp.314-320
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• 2014

산성가스 처리를 위한 흡수탑의 설계에 있어 탑 내부로 투입되는 가스의 분산성 향상은 흡수탑에서 산성가스의 제거율 향상 및 탑의 높이를 낮출 수 있으므로 전체 공정의 투자비를 저감할 수 있는 매우 중요한 연구 분야이다. 특히 최근 온실가스 저감의 한 방안으로 국내외에서 활발하게 개발 중인 습식 이산화탄소 포집기술의 경우 대규모 산성가스 처리가 요구됨에 따라 흡수탑 내 가스 분산성을 향상시킬 수 있는 연구의 필요성이 더욱 증대되고 있다. 본 연구에서는 관련하여 현재 한국중부발전 보령화력본부에 설치된 10MW급 연소 후 습식 이산화탄소 포집플랜트 기본설계 자료를 바탕으로 배가스 투입 시 흡수탑 내 가스의 분산성을 향상시킬 수 있는 다양한 방안을 도출하고 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)을 활용하여 각각의 경우에 있어서 분산성에 대한 효과를 분석하였다. 가스 분산성 향상을 위해 본 연구에서 도출된 3가지 방안(splash plate, 나선형 가스라인 및 U-tube 적용)에 대한 정량적 정성적 분석결과 흡수탑 내부에 계단형 U-tube를 설치하는 경우 탑 내부에 아무런 분산장치가 없는 경우 대비 흡수탑 내 가스의 분산성이 약 30% 증가되는 반면 분산장치 설치에 따른 차압의 증가는 기존 대비 10% 수준으로 크지 않아서 가스 분산성 향상을 위한 우수한 방안으로 평가되었다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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• pp.440-441
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• 2002

지구온난화를 유발하는 온실가스의 대표적인 성분으로는 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, CFC 등을 들 수 있으며, 주요 온실기체들에 대한 대기 중 농도가 과거보다 현저하게 증가되었음이 확인되고 있다. $N_2$O은 대기 중의 농도는 낮으나 상대적으로 지구온난화에 기여하는 정도가 $CO_2$에 비해 질량기준으로 310배가 높고, 생체 발생량이 크기 때문에 지구규모수지에 있어서 신중하게 고려되어야 한다. 온실기체의 국가배출자료는 기후변화협약과 관련된 국제협상 및 국내 저감대책 수립에 없어서는 안될 중요한 기초자료이다. (중략)

• 한국토양비료학회지
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• 제41권6호
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• pp.408-414
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• 2008

온실가스의 농도 증가에 따른 지구온난화로 기후변화 및 환경적 영향이 증가하고 있으며, 다른 산업 분야별 온실가스 저감 노력이 계속 되고 있다. 농경지에서 온실가스 배출 저감 및 탄소 수지 연구를 통하여 농업생산 활동이 온실가스를 배출 이외에도 탄소를 고정 또는 축적 기능이 있다는 것을 밝히고자 하였다. 먼저 작물 작부체계에 따른 탄소 수지를 평가하고자 대기 중 이산화탄소 자동측정 장치를 개발하여 $CO_2$ 함량 변화를 조사하였다. 이를 통해 작물 생태계 내에서 보리-콩 및 보리-고추 작부체계의 생태계 순 생산량이 화학비료를 사용한 NPK 처리구와 돈분 퇴비를 추가한 NPK+돈분 퇴비 처리구를 두고 $CO_2$ 함량을 조사하였다. 보리-콩 작부체계의 NPK 및 NPK+퇴비처리구는 각 $6.3,\;10.6ton\;CO_2\;ha^{-1}$ 그리고 보리-고추작부체계에서는 $12.0,\;13.2ton\;CO_2\;ha^{-1}$이 축적된 것 으로 나타났다. 토양 탄소수지 평가에서는 보리-콩 작부체계에서 토양 유기 탄소 축적은 $0.7ton\;C\;ha^{-1}$, 보리-고추에서 $0.5ton\;C\;ha^{-1}$이 토양 중에 저장하였다. 이로써 농경지가 탄소 저장원 역할을 하는 것으로 해석할 수 있다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제9권1호
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• pp.27-34
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• 2003

본 시험은 L. casei, S. lactis, C. utilis, M. heimalis, S. albus, R. palustris, R. sphaeroides 통의 유용미생물이 혼합된 복합미생물 발효제를 비육돈 사료에 0.5% 및 1% 수준으로 첨가하여 급여할 경우 증체량, 사료섭취량, 사료요구율, 비육돈사내 암모니아, 황화수소 및 이산화탄소 농도에 미치는 영향을 분석하기 위하여 3처리$\times$3반복$\times$15두로서 총 135두를 공시하여 실시하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 복합미생물 발효제 급여는 일당증체량에는 영향을 미치지 않았으나, 사료섭취량은 0.5% 급여구가 가장 낮았으며(p<0.05), 사료 요구율은 복합미생물 발효제 급여로 개선되는 경향을 나타내었고 0.5% 급여구가 가장 우수하게(p<0.05) 나타났다. 2. 복합미생물 발효제 급여가 비육돈사내 환경개선에 미치는 영향은 긍정적인 것으로 평가된다. 복합미생물 발효제 급여는 돈사내 암모니아 농도를 30% 이상 저감시키는 효과가 인정되었으며, 황화수소 농도는 복합미생물 발효제 1% 급여구에서 대조구에 비하여 뚜렷한 저감 효과를 나타내었다. 그러나 이산화탄소 농도에는 영향을 미치지 않았다. 이상의 결과를 요약해보면 비육돈에 대한 복합미생물 발효제 40일 간의 급여는 사료요구율을 개선시키고, 돈사내 암모니아 및 황화수소 농도에 영향을 미치며, 암모니아의 경우 30% 이상의 저감효과가 인정되어 복합미생물 발효제는 돈사 환경개선에 효과적인 것으로 판단된다.