• Proceedings of the Korean Society of Disaster Information Conference
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• 2022.10a
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• pp.290-291
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• 2022

본 논문에서는 우리나라 2030년 국가 온실가스 감축목표(NDC*, 291백만톤 감축)달성 및 2050년 탄소중립 목표 달성을 위해 필연적으로 수반되는 천연가스 내 수소 혼입에 따른 안전성확보 방안과 수소혼입에 따른 국민 불안감 해소 및 수용성 제고를 위한 대안을 제시하고, 해외 사례를 연구 하였다. 탄소중립은 온실가스(이산화탄소 등)의 배출량을 최대한 줄이고, 남은 온실가스를 흡수, 제거해서 실질적인 배출량이 "0"이 되는 것을 의미하고, 수소혼입은 도시가스의 주성분인 메탄 연소시 발생하는 CO₂를 최소화하기 위해 수소(H₂)를 도시가스에 일정비율 혼합하는 것을 말한다. 본 연구에서는 수소 혼입 시 우려되는 수소취성 및 배관내구성 문제와 수소 특성인 작은 입자로 인한 누출 위험성, 고층에서 메탄과 수소가 분리되는 현상 등에 따른 문제를 도출하고 이에 대한 안전관리 방안도 함께 제시하였다. 또한, 도시가스 배관에 수소 혼입시 천연가스 대체를 통한 온실가스 감축 및 기존 배관망 사용을 통한 경제성 분석결과와 국가 온실가스 감축에 어느 정도 기영할 수 있는지도 함께 기술하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.466-466
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• 2023

전세계적으로 2050년까지 탄소 배출량을 0으로 만들기 위한 탄소중립을 선언하였고, 우리나라에서는 온실가스 감축 목표 달성을 위해 논물관리기술 확산, 가축분뇨 자원순환 등 농업 분야 탄소 저감 계획을 수립하였다. 특히, 논물관리기술을 통한 탄소 저감 목표를 달성하기 위해서는 지역별 적합한 논물관리기술 모델이 개발되어야 한다. 이에 본 연구에서는 강원도 지역에 적합한 논물관리기술 모델 개발을 위해 강원도 원주시 일대 6개의 시험포를 조성하여 메탄 발생량을 모니터링 하였다. 각 시험포는 상시담수(S1), 4주 중간 물떼기+얕게 걸러 대기(S2), 4주 중간 물떼기+얕게 대기(S3), 3주 중간 물떼기+얕게 걸러 대기(S4), 2주 중간 물떼기+얕게 걸러 대기(S5), 2주 중간 물떼기+얕게 대기(S6)로 논물관리기간을 다르게 설정하였다. 그리고 각 시험포에는 메탄 발생량 모니터링을 위해 각각 3개의 챔버와 논물관리를 위한 자동물꼬조절장치를 설치하였다. 메탄발생량 모니터링은 2022년 5월부터 2022년 9월까지 총 5개월 동안 25회 진행하였다. 메탄 발생량 모니터링 결과 S1은 423.1 kg/ha, S2는 348.4 kg/ha, S3은 396.4 kg/ha, S4는 164.7 kg/ha, S5는 347.9 kg/ha, S6은 234.1 kg/ha 의 메탄이 배출된 것으로 분석되었다. 분석결과와 같이 S1에서 메탄 발생량이 가장 많았으며, S4에서 가장 적게 발생한 것으로 분석되었다. 논에서 발생되는 메탄에 영향을 주는 인자는 토양 유기물, 토양 산도 등이 중요한 요인으로 알려져 있으며, 이앙 전과 수확 후 토양분석을 진행한 결과 시험포별 인자별 변화량 차이가 나타났다. 따라서 장기적인 모니터링을 통해 논물관리기술에 따른 토양유기물 및 토양 산도 변화에 대한 보완이 필요할 것으로 판단되며, 지속적인 메탄 발생량 모니터링을 통해 강원도 지역에 적합한 논물관리기술을 적용해야 할 것으로 보여진다.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.34 no.3
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• pp.316-326
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• 2023

Development of carbon-neutral fuel production technologies to solve climate change issues is progressing worldwide. Among them, methane can be produced through the synthesis of hydrogen produced by renewable energy and carbon dioxide captured through a CO₂ methanation reaction, and the fuel produced in this way is called synthetic methane or e-methane. The CO₂ methanation reaction can be conducted via biological or thermochemical methods. In this study, a 30 Nm³/h thermochemical CO₂ methanation process consisting of an isothermal reactor and an adiabatic reactor was used. The CO₂ conversion rate and methane concentration according to the temperature measurement results at the center and outside of the adiabatic reactor were analyzed. The gas flow into the adiabatic reactor was found to reach equilibrium after about 1.10 seconds or more by evaluating the residence time. Furthermore, experimental and analysis results were compared to evaluate performance of the reactor.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.191-191
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• 2023

기후변화 대응을 위한 탄소 중립의 중요성이 대두되는 요즘, 생태계의 가장 큰 메탄 저장소로서 지구의 탄소 순환에 주요한 영향을 미치는 습지에 대한 이해는 필수적이다. 전지구 지면 모델인 Community Land Model(CLM)에 Functionally Assembled Terrestial Ecosystem Simulator(FATES) 외부 모듈을 함께 구동한 지면 생태계 모델 CLM-FATES는 지면 heterogeneity와 다양한 식생 종류를 고려하여 에너지 플럭스, 토양 수문, 생화학적 과정 등을 모의함으로써 탄소 동태 변화를 포함한 장기적 생태계 동태 변화 모의를 가능하게 한다. 본 연구는 CLM-FATES 모델을 미국 캘리포니아주 Mayberry Wetland (US-Myb)와 Twitchell East End Wetland (US-Tw4)에 적용하였다. 모델의 대기 입력 자료로는 FLUXNET-CH4에서 제공하는 에디 공분산 기반 플럭스 관측 자료를 사용하였다. 기존 CLM-FATES 모델은 토양이 장기간 포화 혹은 침수되어 지표 위 혹은 지표면 가까이 발달한 지하수면을 가지고 있는 습지의 수문학적 특성을 잘 반영하지 못해 정밀한 습지 생태계 동태 변화 모의에 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 CLM-FATES를 통한 보다 정확한 습지 생태계 모의를 위해 모델 내 토양 수문 관련 모듈을 수정하여 모델이 습지의 수문학적 특성을 반영할 수 있도록 하였다. 모델 구동 결과 도출한 잠열, 총일차생산량(Gross Primary Production: GPP)과 순생태계생산량(Net Ecosystem Production, NEP) 플럭스, 메탄 플럭스, 엽면적지수(Leaf Area Index; LAI)와 지표수 높이에 대해 관측값 대비 RMSE 및 R² 값을 계산하여 모의 결과의 적절성을 분석하였다. 이러한 모델 개선 경험을 바탕으로 추후 우리나라 습지 사이트에 모델을 적용하여 습지 탄소 동태 예측에 활용할 계획이다.

• Clean Technology
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• v.28 no.3
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• pp.238-248
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• 2022

The world is striving to transition to a carbon-neutral society. It is expected that using hydrogen instead of hydrocarbon fuel will contribute to this carbon neutrality. However, there is a need for combustion technology that controls the increased NOx emissions caused by hydrogen co-firing. Flameless combustion is one of the alternative technologies that resolves this problem. In this study, a numerical analysis was performed using the 1D opposed-flow diffusion flame model of Chemkin to analyze the characteristics of flameless combustion and the chemical reaction of methane-hydrogen fuel according to its hydrogen content and flue gas recirculation rate. In methane combustion, as the recirculation rate (K_v) increased, the temperature and heat release rate decreased due to an increase in inert gases. Also, increasing K_v from 2 to 3 achieved flameless combustion in which there was no endothermic region of heat release and the region of maximum heat release rate merged into one. In H₂ 100% at K_v 3, flameless combustion was achieved in terms of heat release, but it was difficult to determine whether flameless combustion was achieved in terms of flame structure. However, since the NOx formation of hydrogen flameless combustion was predicted to be similar to that of methane flameless combustion, complex considerations of flame structure, heat release, and NOx formation are needed to define hydrogen flameless combustion.

• Journal of Institute of Convergence Technology
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• v.12 no.1
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• pp.19-23
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• 2022

Interest in hydrogen production to respond to climate change is increasing. Until now, hydrogen has been mainly produced through the SMR (Steam Methane Reforming) process using natural gas. A large amount of CO₂ is emitted in the hydrogen production process through SMR, and the gas flow including CO₂ generated in the SMR process has different characteristics for each emission source, so it is important to apply a suitable CO₂ capture process. In the case of PSA tail gas or synthesis gas, the applicability of an amine-based process has been confirmed or demonstrated close to a commercial level. However, in the case of the flue gas generated from the reformer, it is still difficult to apply the conventional amine-based process because the partial pressure of CO₂ is relatively low. Energy-saving innovative absorbents such as phase separation absorbents can be a solution to these difficulties.

• Resources Recycling
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• v.33 no.1
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• pp.58-68
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• 2024

Critical minerals such as nickel, cobalt and lithium, are known as materials for cathodic active materials of lithium ion batteries. The consumption of the minerals is expected to grow with increasing the demands of electric vehicles, resulting from carbon neutrality. Especially, the demand for LIB (lithium ion battery) recycling is expected to increase to meet the supply of nickel, cobalt and lithium for LIB. The recycling of EOL (end-of-life) LIB can be achieved by leaching EOL LIB using inorganic acid such as HCl, HNO₃ and H₂SO₄, which are regarded as hazardous materials. In the present study, the potential use of MSA (Methanesulfonic acid), as an alternative lixiviant replacing sulfuric acid was investigated. In addition, leaching behaviors of NCM black mass leaching with MSA was also investigated by studying various leaching factors such as chemical concentration, leaching time, pulp density (P/D) and temperatures. The leaching efficiency of nickel (Ni), cobalt (Co), lithium (Li), and manganese (Mn) from LIB was enhanced by increasing concentration of lixiviant and reductant, leaching time and temperature. The maximum leaching of the metals was above 99% at 80℃. In addition, MSA can replace sulfuric acid to recover Ni, Co, Li, Mn from NCM black mass.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.12
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• pp.804-815
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• 2019

Due to the depletion and environmental problems of fossil fuel, biomass has arisen as an alternative energy source. Biomass is a renewable and carbon-neutral source. However, it is moister and has lower energy density. Therefore, biomass needs thermal chemical conversion processes like gasification, and it does not only produce a flammable gas, called 'syngas', which consists of CO, H2, and CH4, but also some unwanted byproducts such as tars and some particulates. These contaminants are condensed and foul in pipelines, combustion chamber and turbine, causing a deterioration in efficiency. Thus this work attempted to find a method to remove tars and particles from syngas with a filter which adopts a pre-coating technology for preventing blockage of the filter medium. Hydrated limestone powder and activated carbon(wood char) powder were used as the pre-coat materials. The removal efficiency of the tars was 86 % and 80 % with activated carbon(wood char) coating and hydrated limestone coating, respectively.