• 자원리싸이클링
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• 제14권5호
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• pp.54-61
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• 2005

국내 경제성장과 더불어 발전소 에너지원으로 이용되고 있는 석탄은 매년 증가하여 2006년에는 전체 에너지 구성의 30%인 16,000MW에 이를 것으로 예측되고 있다. 이러한 석탄은 다른 화석연료에 비해 매장량이 풍부하고 경제성은 높지만, 사용이 불편하고 석탄회, 아황산가스 등 많은 공해물질을 배출하고 있다. 따라서 본 연구에서는 마찰하전형정전선별법을 이용하여 석탄과 회분구성 광물의 선별기술을 확립, 청정석탄을 생산하고자 한다. 본 연구에서는 bench-scale의 마찰하전형정전선별 장치를 제작하였으며, 선별에 영향을 미치는 인자들을 선정하고 분리실험을 수행하여 최적조건을 확립하였다. 연구결과 최적조건에서 석탄 회수율과 회분 및 유황분 제거율이 각각 68.10%. 31.23% 그리고 28.33%인 정제석탄을 얻을 수 있었다.

• 청정기술
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• 제26권3호
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• pp.221-227
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• 2020

폐기물고형연료(SRF, Bio-SRF)가 보일러에서 연소 될 때, 연료에 다량 함유되어있는 알칼리 성분(Na, K) 들이 연소과정에서 문제를 발생시킨다. 알칼리 성분은 낮은 melting point를 가지고 있어 통상 연소로 온도 내에서 저융점 염을 형성하고, 생성된 저융점 염들은 전열관에 달라붙어 클링커를 형성한다. 클링커생성을 억제하기 위해 다양한 첨가제가 사용되고 있으며, 고령석 기반의 첨가제는 알칼리-알루미늄-실리카가 형성되어 클링커를 억제한다. 본 연구에서는 고령석을 기반으로 하는 첨가제의 반응성을 비교 하였다. 사용된 첨가제는 R-kaolinite, B-kaolinite, A-kaolinite를 사용하였고 비교군 으로 silica와 MgO를 사용하였다. 실험은 실험실 규모의 회분식 수평형 반응기를 사용하였다. 첨가제와 알칼리염은 중량비 1:1로 반응토록 하였으며 반응 온도는 900 ℃에서 10시간 수행하였다. 실험 중 발생한 HCl은 검지관을 사용하여 30분 후 첫 측정을 하고 이후 1시간마다 반복하여 측정하였다. 반응 후 고체 잔여물은 특성 분석을 위하여 광학현미경으로 촬영하였다. 분석결과를 토대로 고령석의 반응특성을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제26권3호
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• pp.204-210
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• 2020

본 연구에서는 F-T 공정을 통해 합성하여 제조한 바이오항공유(Bio-7629, Bio-5172)와 기존에 사용 중인 석유계항공유(Jet A-1)의 점화특성을 비교하여 분석하였다. Combustion research unit (CRU) 장비를 활용하여 각 항공유의 점화지연시간을 측정하였고, 그 결과를 연료의 물성 및 구성 화합물에 대한 분석을 통해 해석하고자 하였다. 점화지연시간은 Bio-5172가 가장 짧게 측정되었으며 Jet A-1이 가장 길게 측정되었다. 이는 물리적 점화지연시간에 영향을 줄 수 있는 연료의 물성 측면에서 Jet A-1이 가장 큰 표면장력을 가지며 Bio-5172가 가장 낮은 점도를 갖기 때문인 것으로 해석된다. 또한, 각 연료를 구성하는 화합물의 종류 및 비율에 대하여 분석한 결과, 실험 대상 바이오항공유에 없는 방향족화합물이 Jet A-1에는 약 22.8%의 비율로 존재함을 확인하였다. 이는 산화 과정 시에 비교적 반응성이 낮은 benzyl radical을 생성하여 점화지연시간이 길게 측정되는 데에 영향을 주는 것으로 판단된다. Bio-7629와 Bio-5172는 paraffin으로만 구성되어 있으며, n-/iso-의 값은 각각 0.06, 0.80으로 큰 차이를 보였다. 가지화 된 정도가 낮은 paraffin일수록 산화 시에 생성되는 peroxy radical의 이성질화가 빠르게 진행되어 점화의 전파속도 또한 빨라진다. 따라서 n-paraffin의 함량이 비교적 높은 Bio-5172의 경우에 점화지연시간 또한 짧게 측정된 것으로 해석된다.

• 청정기술
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• 제12권3호
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• pp.113-127
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• 2006

폐윤활유는 세멘트 킬른과 화력발전소의 직접 연료로 사용하여 에너지원으로 재활용하거나 정제 과정을 거쳐 연료유 또는 재생 윤활기유로 재활용 되고 있다. 우리나라는 주로 이온처리 공정을 활용하여 폐윤활유를 저급 연료유로 재활용하고 있고 2003년도 예치금제에서 생산자 책임재활용제도를 도입하여 폐윤활유의 재활용을 촉진하고 있다. 그러나 지난 5년간 재활용율은 70% 이내로 정체되고 있고 아직까지 선진국에서 추구하고 있는 재생 윤활기유로의 재활용기술 개발연구도 전혀 없는 실정이다. 이에 비하여 일부 선진 국가에서는 근래에 폐윤활유의 열분해 생성유 중의 타르 및 악취의 발생을 대폭 감소시키고 색도를 향상시켜 고급연료유를 생산하는 안정화 기술과 폐윤활유로부터 고급 재생 윤활기유를 생산하는 새로운 공정을 개발하여 상용화하였다. 또한 호주, 이태리, 독일, 미국 등 몇몇 국가에서는 폐윤활유를 재생윤활기유로 재활용하였을 경우 훨씬 많은 보조금을 지급하거나 국가나 지방 정부에서 재생 윤활유를 우선적으로 구매하도록 하고 소비자로 하여금 재생 윤활유를 사용하도록 권장하는 정책을 채택하고 있다. 이렇게 선진국에서는 점차적으로 고갈되는 석유자원의 절약과 환경오염을 저감시키는 폐윤활유를 윤활기유로 재활용하는 정책을 채택하고 있어 우리나라에서도 지속가능한 개발을 위한 새로운 윤활유 재활용정책을 수립하여야할 시점에 있다고 판단된다.

• 청정기술
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• 제24권3호
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• pp.166-174
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• 2018

인체의 건강뿐만 아니라 일상 활동에도 막대한 악영향을 끼치고 있는 미세먼지를 저감하기 위하여 경유자동차의 엔진에 압축천연가스(CNG)와 경유를 함께 사용할 수 있도록 하는 혼소시스템이 개발되고 있다. 본 연구에서는 CNG와 경유를 함께 사용하는 혼소시스템을 경유버스에 적용하였을 때 얻을 수 있는 경제적 비용과 편익을 실제 주행결과를 바탕으로 평가 분석하여 혼소시스템의 경제적 타당성을 검토하였다. 혼소버스의 연간 주행거리가 30,000 km 이상이거나 경유와 CNG의 연료단가 차이가 408원 이상일 때 혼소시스템의 경제성이 확보되는 것으로 나타났다. 경제성 평가의 불확도평가 결과에서는 주행거리와 연료단가 등 입력 데이터의 변동성에 대해서도 경제성이 확보될 수 있는 확률이 매우 높았다. 민감도분석 결과에서는 혼소시스템의 경제적 타당성에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 경유 연료단가로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 혼소시스템의 보급을 늘리기 위한 경제적 유인책이 분석되었다. 본 연구결과는 경유 버스에서 발생하는 미세먼지 문제를 저감하기 위한 혼소시스템의 보급을 확대시키기 위한 정책적 방안을 개발하는데 기여할 수 있을 것이다.

• 청정기술
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• 제19권4호
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• pp.464-468
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• 2013

본 연구에서는 석탄 종류, 저등급석탄으로부터 첨가제의 종류, 입도분포 및 건조 방법에 따른 석탄-물 혼합연료(coal water fuel, CWF)의 고체함유량을 높이고자 하였다. 건조 방법에는 열풍 건조 방법(flash drying, FD), 유동층 건조 방법(fluidized bed, FB), 유중 건조 방법(oil deposit stabilized, ODS)을 사용하였다. 석탄 종류에 의해서 고체함유량 차이는 최대 20% 이상 보였다. 또한, CWF을 제조할 때 넣어주는 첨가제의 종류를 다르게 하여 실험한 결과 첨가제에 의해서 5%까지 효율을 더 높일 수 있었다. 석탄의 입도분포는 $75{\mu}m$ 이하의 미분탄이 80% 함유되어야 CWF의 성능이 향상되는 것을 관찰하였다. 3가지 건조 방법을 활용하여 CWF를 제조해본 결과, 안정화시킨 유중 건조 석탄이 원탄에 비하여 12% 정도 더 높은 고체함유량을 갖는 CWF를 제조할 수 있는 것을 알 수 있었다.

• 청정기술
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• 제24권4호
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• pp.339-347
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• 2018

화석연료로 인한 환경문제 및 기후변화 대응을 위해 신재생에너지 공급비중은 매년 증가하고 있으며 현재 폐기물 에너지는 신재생에너지 생산량의 60% 가량을 차지하고 있다. 그러나 폐기물은 화석연료에 비해 낮은 발열량을 가지고 여러 유해물질이 포함되어 있어 발전용 보일러에 적용 시 다양한 문제를 발생시킨다. 특히 연료 내 염소성분은 보일러 열교환부에 슬래깅 및 파울링을 증가시켜 열효율 감소와 고온부식의 주요 원인이 되며 설비 가동률을 낮추고 운전비용을 증가시킨다. 본 연구에서는 염화알칼리에 의한 과열기 소재의 부식특성 분석을 위해 과열기용 주요 금속소재(ASME SA213/ASTM A213 T2, T12 and T22 합금)를 대상으로 고온부식 실험을 수행하고 무게 감량법과 주사전자현미경 에너지분산분광기(SEM-EDS)를 활용해 다양한 조건에 따른 부식특성을 분석하였다. 실험 결과 온도 및 염화물 함량이 높을수록 부식이 증가하였으며 NaCl보다 KCl의 부식성이 더 높음을 확인하였다. 또한 소재의 크롬함량이 높을수록 염화알카리에 대한 내부식 특성이 우수하게 나타났다.

• 청정기술
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• 제25권3호
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• pp.238-244
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• 2019

본 연구에서는 온도와 압력의 변화에 따른 석유계항공유(Jet A-1), 바이오항공유(Bio-6308) 그리고 두 항공유를 50:50 (v:v)으로 혼합한 연료의 점화특성의 변화에 대한 분석을 수행하였다. Combustion research unit (CRU) 장비를 사용하여 각 항공유의 점화지연시간을 측정하였으며, GC/MS 및 GC/FID를 사용하여 각 항공유를 구성하는 화합물에 대한 정성 및 정량적인 분석을 수행하였다. 그 결과, 모든 연료의 경우에서 온도와 압력이 증가할수록 점화지연시간이 짧게 측정 되었으며, 특히 압력보다 온도의 영향을 더 많이 받는 것을 확인하였다. 또한, 모든 측정 조건에서 Jet A-1의 점화지연시간이 가장 길게 측정되었는데 이는 Jet A-1을 약 22.48%의 비율로 구성하는 방향족화합물이 산화되는 과정에서 생성되는 benzyl radical이 구조적으로 매우 안정한 특성을 갖기 때문인 것으로 판단되었다. 이러한 benzyl radical은 negative temperature coefficient (NTC) 구간에 영향을 줄 수 있는 반응을 억제하여, Jet A-1의 경우에서는 온도가 증가함에 따라 점화지연시간이 짧아지는 정도가 감소하는 구간이 없는 것을 확인하였다. Jet A-1과 Bio-6308을 50:50 (v:v)으로 혼합한 연료의 점화특성은 Bio-6308 보다는 Jet A-1과 비슷한 경향을 나타내는 것을 통해 기존의 시스템을 변경하지 않고서도 실제로 적용이 가능함을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제15권3호
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• pp.154-164
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• 2009

2007년을 기준으로 울산에 위치한 사업장으로부터 발생된 유기성 폐수슬러지의 94%가 해양처분되었다. 유기성 슬러지의 해양처분은 2012년에는 완전 금지될 예정이다. 그러나 아직까지 울산에 위치한 사업장으로 부터의 유기성 슬러지는 소각 이외에 다른 대안이 없는 실정이며, 현재 울산석유화학산업단지의 사업장들은 슬러지의 육상처리 및 처분기술의 확보가 매우 중요한 과제이다. 본 연구에서는 울산의 석유화학사업장 슬러지와 하수처리 슬러지를 연료로 활용하기 위해 건조슬러지와 탄화슬러지의 재료적 측면에 대한 평가를 실시하였다. 연구결과 저위발열량 3,000 kcal/kg이상을 초과하는 테레프탈산, BTX, 프로필렌, 화학섬유 등을 생산하는 사업장으로부터의 건조슬러지와 탄화슬러지는 연료로서의 가능성이 높지만 건조할 경우 2,100 kcal/kg 이하, 탄화할 경우 1,100 kcal/kg 이하인 좀 더 무기성분이 많은 펄프, 제지, 메틸아민, 아마이드 등을 생산하는 사업장의 폐수슬러지는 연료로서의 가치가 적은 것으로 나타났다. 연구결과 대부분의 슬러지들이 에너지 측면에 있어서 탄화보다는 건조가 더 좋은 결과를 보여주었다.

• 유기물자원화
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• 제18권1호
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• pp.110-118
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• 2010

청정녹색 액체 연료를 생산하기 위하여, 에탄올에 Bulk-glycerol을 6:4로 혼합하여 용매로 사용한 경우, 반응시간 30 분 동안에 반응온도 $315{\sim}326^{\circ}C$범위에서 왕겨 80 %이상이 분해되어 액화된 것으로 나타났다. 특히 부탄올을 용매로 사용했을 경우 바이오매스 전환율이 84.4 %로 가장 높게 나타났다. Crude oil을 연료로 이용한 기존 온풍난방기의 난방특성을 분석한 결과 Crude oil의 발열량이 대체적으로 경유보다 약 24 % 낮았으며, 특히 오일온도가 낮을 경우 불안전연소로 인한 매연이 나타났으며 화염의 불꽃길이도 줄어들었음을 알 수 있었다. 온풍온도는 $63{\sim}65^{\circ}C$를 유지하였으며 배기가스온도는 $350{\sim}380^{\circ}C$의 범위를 나타났다.