• 새물리
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• 제68권12호
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• pp.1315-1323
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• 2018

본 연구에서는 폐 커피분말을 열처리 조건에 따른 탄화과정을 거쳐 리튬 이온 이차전지의 음극 활물질 재료로 응용하기 위한 실험을 진행하였다. 이차전지의 음극 활물질로 사용한 커피분말은 커피 껍질이 아닌 커피 알맹이로부터 얻은 것으로, 커피를 내리고 남은 커피분말을 공기 중에서 건조하고 $Ar/H_2$ 분위기에서 열처리하여 기공(pore)이 있는 활성 탄소 분말 형태로 얻을 수 있었다. 전기화학적인 특성을 조사한 결과 약 0.2 V에서 Li의 삽입, 0.01 V에서 Li의 탈리가 관찰되었다. $700^{\circ}C$에서 열처리된 시료에 대해 1000 mA/g의 전류밀도로 1000 사이클 충방전 후 측정된 비용량은 303 mAh/g 이었으며 99.5% 이상의 쿨롱(Coulomb) 효율을 나타내었다. 폐 커피분말을 이용한 리튬이온이차전지는 기공으로 인한 표면적 증가와 이온 및 전자전도 특성 개선으로 전기화학적인 성능 향상을 보였으며, 또한 재활용을 통한 전지 제조 가격을 낮출 수 있는 이점이 있다.

• 한국환경농학회지
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• 제36권1호
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• pp.22-28
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• 2017

본 연구는 커피찌꺼기의 환경친화적인 재활용 방안을 모색하기 위하여 커피찌꺼기 biochar를 제조하고, 제조된 biochar를 이용하여 구리에 대한 흡착특성을 평가하였다. 커피찌꺼기 biochar에 대한 구리의 흡착은 반응 2시간 이내에 급격하게 일어나는 것을 알 수 있었으며, 2시간 이후부터는 천천히 평형상태에 도달하는 것을 알 수 있었다. 등온흡착 실험의 결과 Langmuir 및 Freundlich 등온흡착식 모두에서 CB600이 CB300에 비해 높은 흡착능을 보였다. 커피찌꺼기 biochar에 대한 구리의 흡착능 예측을 위한 최적모델로는 동적흡착모델의 경우 유사이차속도반응식, 그리고 등온흡착모델의 경우 Langmuir 등온식이 더 적합하였다. 또한 SEM-EDS 분석결과 구리 흡착 후 biochar 표면에 구리가 매우 높은 농도로 흡착되어 있었으며, 이들의 흡착은 biochar 표면의 양이온 교환과 밀접한 관계가 있을 것으로 판단된다. 이상의 결과를 미루어볼 때, 커피찌꺼기는 biochar 제조를 위한 재료로 충분히 활용이 가능하며, 구리 흡착제로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제34권4호
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• pp.426-433
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• 2023

바이오 폐기물의 활용도를 높이기 위해 오일 추출 및 KOH 활성화를 통해 제조된 커피 찌꺼기 기반 활성탄소를 이용하여 슈퍼커패시터 성능을 고찰하였다. 커피 찌꺼기에 오일 추출은 노말헥산 및 아이소프로필 알코올 용매를 사용한 용매 추출로 수행되었다. 오일 추출 후 KOH 활성화를 통해 제조된 AC_CG-Hexane/IPA는 오일 추출 없이 KOH 활성화로만 제조된 AC_CG보다 비표면적은 최대 16% 및 평균 기공 크기는 최대 2.54 nm로 증가되었다. 또한, 커피 찌꺼기의 오일 추출함에 따라 제조된 활성탄소의 pyrrolic/pyridinic N 작용기는 증가되었다. 순환전압전류법 측정 실험으로부터, 10 mV/s의 전압 주사 속도에서 AC_CG-Hexane/IPA의 비정전용량은 133 F/g으로, AC_CG (100 F/g)의 비정전용량에 비해 33% 향상된 값을 나타냈다. 그 결과 커피 찌꺼기의 오일 추출을 통한 성분 제거를 통하여 활성탄소의 메조기공의 크기 및 비표면적의 부피 향상과 pyrrolic/pyridinic N 작용기가 전기화학적 활성으로 전기전도도를 증가로 인한 시너지 효과로 향상된 전기화학적 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 바이오 폐기물인 커피 찌꺼기의 재활용 방법 및 적용에 대해 제시하였으며, 고성능 슈퍼커패시터의 전극 재료로 활용할 수 있는 효율적인 방법 중 하나라고 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제18권1호
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• pp.39-44
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• 2016

최근 커피 이용량이 증가하면서 폐커피가루의 활용에 대한 관심이 환경공학 분야에서 높아지고 있다. 본 연구에서는 폐커피가루를 재활용하여 오염물질에 대한 흡착제로서의 사용 가능성을 평가하기 위하여 액상의 유기 오염물질(메틸렌 블루)에 대한 흡착평형실험 및 흡착속도실험을 수행하였고, 입상활성탄 및 분말활성탄을 이용한 실험결과와 비교하였다. 실험 결과, 흡착평형의 경우 세 종류의 흡착제 모두 Langmuir 식에 잘 맞는 것으로 확인되었으며, 최대흡착량은 분말활성탄(178.6 mg/g), 폐커피가루(60.6 mg/g), 입상활성탄(15.6 mg/g) 순으로 확인되었다. 흡착속도실험에서도 유사 1차식 및 유사 2차식 모두에서 폐커피가루가 입상활성탄보다 우수한 것으로 확인되었다. 이는 폐커피가루의 입자 크기가 입상활성탄보다 작으며 표면이 입상 및 분말활성탄과 같이 다공성 특성을 띄고 있기 때문인 것으로 판단되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권4호
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• pp.46-53
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• 2021

바이오매스는 자연에서 얻어진 화학적 에너지로 활용할 수 있으며 곡물, 식물, 동물과 미생물 등의 모든 유기체를 말한다. 별도의 처리과정을 거치지 않아도 재생 및 재활용이 가능하여 친환경적이며 주변에서 쉽게 얻을 수 있다는 이점이 있다. 한편, 바이오매스는 열분해 또는 발효 과정을 거쳐 바이오에너지 연료로 활용할 수 있다. 따라서 화석 연료의 고갈과 환경 영향 등의 문제 해결을 위한 대체 에너지 중 하나로 평가되고 있다. 본 연구에서는 바이오매스의 반탄화 처리가 가능한 523~573K의 온도 및 불활성 분위기 조건에서 다양한 바이오매스(톱밥, 볏짚, 쌀겨, 커피박, 폐목재) 내 탄소 함량을 높이는 공정을 진행하였다. 그리고, 반탄화한 바이오매스를 탄소 농도, 연소 거동 등을 조사하여 철강 산업 등에 활용할 수 있는 고체 연료로서의 가능성을 검토하였다.

• 유기물자원화
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• 제31권3호
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• pp.27-34
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• 2023

본 연구에서는 여러 종류의 식물성 바이오매스 폐기물을 리튬이온전지용 음극활물질로 재활용하고자 하였다. 수거한 바이오매스는 세척 및 분쇄 후 질소 환경(850℃)으로 탄화하였으며, 이를 FE-SEM, EDS, FT-IR을 사용하여 물리·화학적 특성을 비교하였다. 바이오매스 기반의 탄소 전구체로 왕겨, 밤껍질, 녹차 티백, 커피 폐기물을 사용했으며, 전구체의 성분에 따라 형태 및 탄소화 정도의 차이가 발생함을 확인하였다. 바이오매스 폐기물로 제조된 탄소를 음극재로 활용하여 전기화학 성능을 비교한 결과 각각 65.8, 80.2, 90.6, 104.7mAh g^-1의 방전용량을 나타내었으며, 커피 폐기물을 전구체로 제조한 탄소가 가장 높은 방전용량을 나타내었다. 이는 바이오매스의 원소 조성 및 구성성분 차이로 인해 탄화 정도가 달라지기 때문이다. 최종적으로, 환경오염을 유발하는 다양한 식물성 바이오매스를 탄화를 통해 효과적인 에너지 저장매체로 활용할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국폐기물자원순환학회지
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• 제35권7호
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• pp.587-599
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• 2018

The coffee grounds generated during the coffee extraction process contain several resources, but the technology for their recycling has not been commercialized yet, causing various environmental problems. Due to the recent increase in coffee consumption worldwide, the amount of coffee grounds produced has been continuously increasing, reaching more than 750 million tons. In Korea, about 120,000 tons of coffee waste are annually generated; however, most of them are landfilled or incinerated. Although there is still a shortage of coffee waste recycling technologies compared to the amount of coffee grounds produced, various recycling approaches are being actuated in many countries including Korea. In this study, the generation of coffee grounds at home and abroad, the status of coffee grounds recycling, and the associated technology development trends were investigated. The coffee grounds recycling has been studied in the fields of energy, adsorbent, construction, agriculture, and bio-foods. Research is most active in the energy and biotechnology areas; in particular, since the oil in the coffee grounds is valuable as a feedstock for biomass energy, the technology related to energy recovery is currently under development worldwide. Removed because confusing and unnecessary.