• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권5호
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• pp.568-574
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• 2013

퇴비공장 또는 공공시설에서 발생되는 악취폐가스의 대표적인 제거대상 오염원인 황화수소와 암모니아를 포함한 악취폐가스를 처리하기 위하여 여러 운전 조건 하에서의 Thiobacillus sp. IW 및 반송슬러지를 고정한 담체를 충전한 semi-pilot 바이오필터 시스템을 운전하였다. Semi-pilot 바이오필터 운전 초반 및 중반에서는 황화수소 제거효율은 암모니아 부하와 무관하였으나, 암모니아 제거효율은 황화수소 부하가 커짐에 따라서 감소하였다. 그럼에도 불구하고 semi-pilot 바이오필터 운전 후반에서는 황화수소 부하가 커짐에도 불구하고 암모니아 제거효율이 영향을 받지 않았다. 이것은 semi-pilot 바이오필터 운전 후반의 buffer solution의 지속적 투입으로 인하여 semi-pilot 바이오필터담체의 산성화가 크지 않음에 기인한다고 간주된다. Semi-pilot 바이오필터시스템으로 황화수소와 암모니아의 동시제거를 할 때에 황화수소와 암모니아의 최대 elimination capacity 값은 각각 약 58 및 $30g/m^3/h$이었다. 이와 같이 semi-pilot 바이오필터 운전에 의하여 황화수소와 암모니아를 동시 제거한 경우에는 실험실규모 바이오필터의 유사한 운전조건 하에서 둘 중의 하나만을 함유한 경우보다 제거용량이 각각 약 39와 46% 만큼 감소하여서, 황화수소와 암모니아를 동시 제거한 경우에 암모니아 최대제거용량이 황화수소 최대제거용량보다 7% 만큼 더 감소하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.443-450
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• 2019

본 연구에서는 유중건조 공정으로 커피찌꺼기 고형연료를 제조하기 위한 최적 조건을 선정하는 연구를 수행하였다. 유중건조 장비를 실험실 규모에서 파일럿 규모로 확장하여 효율을 비교 분석하였으며, 최적 조건을 선정하기 위하여 커피찌꺼기와 기름의 비율 선정, 세팅 온도, 비율별 시간에 따른 온도변화 및 함수율을 측정하였다. 또한 연구결과물(커피찌꺼기 유중건조물)의 특성분석을 위하여 칼로리미터와 TGA, 연소 장비, 연소 가스 측정기를 이용하여 생산한 고형연료의 특성분석을 하였다. 그 결과 기름과 커피찌꺼기의 비율은 4:1이었고 세팅 온도 $300^{\circ}C$로 설정 시 20분 이내에 함수율 10wt.% 이하에 도달하였다. 또한 6,273kcal/kg의 높은 발열량을 보였으나 커피찌꺼기의 경우 목재와 비슷한 성분을 지니고 있어 높은 휘도를 보이며 연소 가스에서 많은 CO를 생성하였다. 이로 인하여 화력발전소, 캠핑용 연료로는 부적합하다고 판단되나 초기 착화속도가 빠르며 발열량이 높아 현재 사용 중인 불쏘시개용 연료를 대체할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권12호
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• pp.1087-1093
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• 2010

독립영양탈질은 추가적인 질소 제거를 위해 메탄올과 같은 고가의 외부탄소원을 필요로 하지 않는다는 면에서 효과적이고 경제적인 방법이다. 본 연구에서는 고농도 질소 농도를 함유한 하수에 대한 황탈질 평가를 통해 설계 및 운영인자의 도출에 필요한 기초자료를 확보하고자 하였다. 입상황으로 충진된 황탈질조는 유동형 스폰지 담체를 이용하여 영양염류를 제거하는 고도처리 공정 후단에 파일럿 규모로 설치되었다($Q=18\;m^3/day$). 외부 알칼리 주입 없이 황탈질조 유입수 내 알칼리(평균 $169.4{\pm}20.8\;mg$ $CaCO_3/L$)만을 활용하였고, 2.45시간의 체류시간으로 운영된 황탈질조 내 추가적인 질산성 질소의 제거를 통해 최종 처리수의 총질소가 7.0 mg T-N/L 이하로 도출되었다. 파일럿 설비 평가를 통해 동절기 저수온($15^{\circ}C$ 이하)에서도 60~80%의 안정적인 황탈질 제거효율을 나타내었으며, 2.78 ppm 이내의 Alum 주입 시 황탈질 성능에 거의 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 황탈질조에서 제거된 질산성 질소 대비 소모된 알칼리도는 $4.09{\pm}1.29\;g$ $CaCO_3/g$ ${NO_3}^-$-N로 도출되었고(이론값 4.57 g $CaCO_3/g$ ${NO_3}^-$-N), 황탈질조 유입수 내 질산성 질소의 전환에 필요한 알칼리도 이상을 포함하였다. 입상황의 소모량은 943.8 g S/day로서, 구형입상황의 마모 및 역세 시의 유실 등에 의해 이론적 소모량인 400.1 g S/day 대비 2.4배 정도 높게 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권5호
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• pp.612-620
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• 2016

산화 칼슘 수용액을 통해 이산화탄소를 포집하는 수성 광물 탄산화 공정은 안정적으로 이산화탄소를 고립시킬 뿐 아니라 생성물의 부가 가치를 기대할 수 있는 대표적인 CCU (Carbon Capture & Utilization) 기술이다. 이 공정의 핵심은 고체 반응물인 산화칼슘의 용해 속도를 최대로 높이는 것인데, 이를 위해 반응기 전체에 고체 반응물이 균일하게 분포되도록 혼합하는 적절한 반응기의 설계가 필요하다. 본 논문에서는 하루에 40ton의 이산화탄소 포집이 가능한 파일럿 규모의 광물 탄산화 반응기를 대상으로, 반응기의 내부 구조 설계에 따라 고체 반응물의 분산도가 어떻게 변하는지에 대해 전산 유체 역학적 모델링(Computational Fluid Dynamics (CFD) modeling)을 통해 연구하였다. 교반 탱크 반응기(stirred tank reactor) 형태를 기반으로 외부 구조는 고정한 상태에서 교반기의 종류/갯수/지름/유격/회전 속도, 칸막이의 높이/너비를 변수로 선정하여 다양한 조합의 경우(case)들을 해석하였다. 각 설계 변수에 대한 민감도를 분석함으로써 각 변수의 영향을 파악하고, 중요한 변수를 판별할 수 있었다. 동시에 고체 부피 분율(solid volume fraction)의 높이 방향 표준 편차가 0.001에 가까운 균일한 분포를 만들 수 있는 내부 설계안을 제안하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권3호
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• pp.140-148
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• 2017

강우 초기 표면 유출에 의해 지표수로 전달되는 비점오염물질을 저감하기 위하여 고안된 초기우수처리 장치의 효율을 분석하였다. 장치는 파일럿 규모로서 실험실 수준의 분석 결과에 근거하여 설계되었다. 강우시 사전에 설정된 조건들에 따라 실험 장치로 채수를 실시하였으며, 24시간 동안 정치하여 침강에 의해 오염물질을 제거한 상등수의 수질을 측정하여 효과를 분석하였다. 총 9번의 강우에 대하여 평균적인 제거 효율은 총고형물질(Total Suspended Solid, TSS), 총인(Total Phosphorus, TP) 그리고 총질소(Total Nitrogen, TN)에 대하여 각각 87.4%, 75.3% 및 43.6%로 나타났다. 초기 강우 유출수 오염물질의 농도는 강우량과 강우강도가 증가함에 따라 증가되는 것으로 분석되었다. 이는 강우 초기 각 오염물질의 고형물질의 분율이 더 크기 때문인 것으로 판단된다. 본 연구에서는 초기 강우시 발생하는 유출수에 의한 오염부하의 상당부분을 단순한 침강만으로 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 검증하고자 하였으며, 특히 추가의 동력이나 화학물질의 투입 없이도 고형물질 분율이 높은 TSS와 TP의 제거 효율이 우수한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1073-1077
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• 2006

급속한 산업화로 인한 오염물질의 증가와 생물서식처의 감소는 수자원과 생태계를 위협하고 있다. 국내의 경우 수자원의 질을 개선하기 위해 '90년대 초부터 하수처리시설 등의 저감시설을 대폭 확충하였으나 현재까지 팔당호 등 주요상수원이 목표수질에 못 미치고 있으며 그 원인은 유입오염물질의 $22{\sim}37%$를 차지하는 비점오염원으로 지목되고 있다. 또한 생태.경관적 가치가 높은 수변지역은 각종 개발로 생물서식처가 급속도로 감소하여 종 다양성 보전 측면에서 대책마련이 시급한 실정이다. 이와 유사한 상황에 직면한 선진외국에서는 '하천회랑(river corridor)' 또는 '토양 및 생태시스템을 포함하는 수역과 육역의 점이(漸移)지대'를 의미하는 이른바 '수변완충지대(Riparian Buffer Zones)'의 오염정화 및 생태조성 효과 등의 연구를 통해 효율적 조성방안을 제시하고 있으며 다양한 형태로 현장에 적용하고 있다. RBZs의 일반적인 기능으로는, 유사나 오염물질의 여과 및 차단(필터링 효과), 영양염류의 저감, 하천변 식생을 통한 수자원의 정화 및 강턱의 안정화, 홍수로 인한 하천침식의 방지, 수변 생물 서식처 제공, 수변 그늘 제공에 의한 수온상승 방지, 심미 교육 위락 공간 제공 등이다. 본 연구에서는 외국의 RBZs(Riparian Buffer Zones)가이드라인을 참고하여 국내실정에 맞는 파일럿 규모의 시험완충지를 설계 및 조성하였다. 시험완충지는 남한강 연안에 초본류, 갈대류, 관목류, 자연식생, 혼합식생 등 5가지 'dry biotope'형태로 설치하여 1년간 계절별로 운영하였다. 또한 실험의 정량화와 다양한 조건변화를 위해 차수막, 위어, 유량.농도 조절장치, 라이시미터 등 보조시설을 설치하였고, 정기적인 모니터링을 실시하였다. 조사결과 외국사례를 살펴보면 RBZs의 적정 폭은 수질정화기능의 경우 $15{\sim}30m$, 생태서식처 기능은 최소 90m이상으로 제시되며, 시험완충지의 수질정화효과는 SS, T-N, T-P, TOC의 평균저감율이 각각 50%이상으로 나타났다. 식생모니터링 결과, 환삼덩굴 등 우점종의 잠식속도는 약 15일이며 갈대와 갯버들의 경우 우기시 인공목책호안과 동일한 침식방지 효과를 보이는 것으로 관찰되어 식생의 주기적인 모니터링과 지역 특성에 적합한 우점종 선정이 매우 중요한 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제22권2호
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• pp.96-104
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• 2013

석탄가스화 기술은 청정석탄에너지 기술 중에서 아주 중요한 대안으로 인식되고 있으며, 이에 전 세계적으로 차세대 석탄가스화기라고 할 수 있는 고효율 저비용 석탄가스화기를 개발하고 있다. 본 연구에서도 이러한 목적의 달성을 위하여 저비용으로 구현이 가능한 컴팩트 석탄가스화기를 개발하고 있으며, 다수개의 공급부로 이루어진 일체형 이중선회형 버너를 개발하였다. 개발된 버너의 가스화 운전조건을 확보하기 위하여 미분탄 분배기와 함께 기존의 석탄가스화기 몸체에 설치하여 가스화 실험을 수행하였다. 인도네시아산 아역청탄인 ABK 탄을 사용하여 1.5톤/일의 파일럿 규모로 $6.4{\sim}7.2kg/cm^2$, $1170{\sim}1300^{\circ}C$ 조건에서 운전을 수행하였다. 우선 성능평가보다는 안정적인 가스화기 운전조건을 확보하는데 중점을 두었다. 그 결과, 안정적인 운전조건에서 탄소전환율은 84.0%, 냉가스 효율 52.1%를 확보할 수 있었다.

• 분석과학
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• 제31권5호
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• pp.185-194
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• 2018

2010년 11월말 5번째 구제역이 발생하여 가축 매몰지로 인한 악취물질, 지하수, 음용수 등에 2차 환경오염 발생 가능성에 대한 문제제기 등 환경영향 저감 방안 마련이 필요하다. 본 연구의 목적은 축종별, 토성별 파일럿 규모 가축매몰지 5기를 설치하여 2012년 2월부터 2015년 2월까지 약 3년 동안 침출수를 채취하여 90 항목을 분석하였으며, 매몰사체의 유기물 분해특성, 사체관련 미량원소 특히 대사체 물질 농도변화, 사체분해정도 등을 정밀 조사하였다. 그 결과 비소, 카드뮴 등 대부분의 중금속은 검출되지 않았으며 토성에 따른 축종별 분해정도를 파악한 결과 돼지보다는 소가 더 빨리 분해되고 사질 > 식양질 > 사양질 토양 순으로 사체분해가 이루어지는 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권2호
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• pp.191-198
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• 2014

퇴비공장 또는 공공시설에서 발생되는 악취폐가스의 대표적인 제거대상 오염원인 황화수소와 암모니아를 포함한 악취폐가스를 처리하기 위하여 여러 운전 조건 하에서 바이오필터와 광촉매반응기로 구성된 semi-pilot 하이브리드시스템을 운전하였다. 황화수소 및 암모니아를 동시 처리하는 바이오필터시스템에서는 황화수소의 처리성능과 다르게 암모니아의 처리성능은 암모니아만을 처리하는 바이오필터시스템보다 훨씬 떨어졌다. Semi-pilot 하이브리드시스템의 황화수소와 암모니아에 대한 제거효율은 각각 약 83% 및 약 65% 정도이었다. 따라서 semi-pilot 바이오필터시스템의 경우보다 황화수소 및 암모니아에 대한 제거효율은 각각 4 및 30% 정도 증가하였다. 또한 황화수소와 암모니아의 동시제거를 할 때에 황화수소와 암모니아의 최대 제거용량은 각각 약 60 및 $37g/m^3/h$이었다. 따라서 semi-pilot 바이오필터시스템의 경우보다 황화수소 및 암모니아에 대한 최대 제거용량은 각각 약 9.1%와 약 23.3% 증가하였다. 그러므로 본 semi-pilot 하이브리드시스템은 semi-pilot 바이오필터시스템을 기준으로 황화수소보다 암모니아의 제거율과 최대 제거용량 제고에 더욱 기여하였다.

• 청정기술
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• 제23권3호
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• pp.331-342
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• 2017

하수 슬러지 고형연료 및 우드 펠렛의 연소 특성을 평가 하기 위하여 열중량 분석(TGA), 회 융점(AFT) 분석, 그리고 회분 성분 분석을 수행하였다. TGA 분석 결과, 하수 슬러지 고형연료의 연소성이 우드 펠렛에 비해 상대적으로 좋지 않았다. 또한 AFT 분석을 통해 하수 슬러지 고형연료의 슬래깅 가능성이 매우 높은 것을 확인하였다. 또한 연소성 평가를 위해 pilot-scale 기포 유동층 반응기를 적용하였으며, 장치는 예열기, 유동층 반응기, 연료 공급장치, 사이클론, 회분 포집 장치, 그리고 가스분석기로 구성되었다. 반응기는 직경 400 mm, 높이 4300 mm이며, 하수 슬러지는 $54.5{\sim}96.5kW_{th}$의 열량으로 실험을 수행하였고 우드 펠렛은 $96.1kW_{th}$ 실험을 수행하였다. 실험 결과, 하수 슬러지 고형연료 연소의 경우 평균적으로 우드 펠렛의 연소 보다 배기가스 중 $NO_x$는 10.1배, CO는 3.5배 높았다. 또한 사이클론에서 포집한 회분을 분석한 결과, 모든 실험 조건에서 연소 효율은 99% 이상이었고, 회분의 성분 분석을 통해 슬래깅/파울링 가능성이 높은 것을 확인하였다.