• 멤브레인
• /
• 제24권3호
• /
• pp.213-222
• /
• 2014

자동차 연료용 바이오가스의 고순도 메탄 분리정제를 위해 2단 재순환 분리막 공정을 연구하였다. 2단 재순환 분리막 공정을 개발하기 위해 폴리설폰(Polysulfone) 중공사 모듈을 채택하여 이산화탄소, 메탄의 순수투과도를 측정하였다. 또한 모델 혼합가스를 대상으로 모듈의 메탄농도와 압력에 대해 투과실험을 수행하여 메탄의 농도와 회수율에 대한 연구를 수행하였다. 그 결과를 토대로 2단 재순환 분리막 파일럿 플랜트를 제작하였으며 현장에서 발생되는 바이오가스를 대상으로 공정변수에 대한 메탄 회수율과 농도에 관한 투과실험을 수행하였다. 제습기와 탈황설비 등의 전처리설비를 거쳐 가스 내의 수분을 500 ppm 이하, 바이오가스내의 황화수소 농도를 20 ppm 이하로 제거하였으며 그 정제된 혼합가스를 대상으로 파일럿 분리막 공정의 막면적비에 따른 운전결과를 알아보기 위하여 1, 2단의 막면적비가 각각 1:1, 1:3, 2:2가 되도록 구성하여 실험을 진행한 결과, 1단의 막면적은 $1m^2$로 동일하고 2단의 면적비가 $1m^2$에서 $3m^2$로 증가하였을 경우 최종 공급유량은 6.6 L/min에서 80.7 L/min로 그리고 메탄 회수율은 메탄순도 95%에서 47.1%에서 92.5%로 증가하였다. 또한, 막 면적비가 1:1로 동일한 경우 전체 면적이 2배로 증가함에 따라서 유량은 6.6 L/min에서 100.8 L/min로 회수율은 47.1에서 88.3%를 나타내었다. 1:3 면적비에서 공급유량이 증가하는 경우, 최종 메탄 순도는 감소하고 메탄 회수율은 증가하는 것을 알 수 있었다. 운전압력이 증가할수록 공급유량은 증가하고 회수율은 다소 감소하는 것으로 나타났다. 실험을 통해 유효막면적, 공급압력과 공급유량의 변화가 공정 성능향상에 중요한 영향을 미친다는 것을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제36권8호
• /
• pp.534-541
• /
• 2014

본 논문은 먹는물 처리공정에 적합한 고도산화공정 중 하나인 자외선/과산화수소공정의 효율적인 운전을 위한 최적 운전 조건을 도출하는 방법을 연구하였다. 자외선/과산화수소 공정에서 대상물질의 제거효율을 예측하고 그에 따른 운전조건을 도출하기 위한 핵심 인자인 수산화라디칼 소모인자를 보다 쉽고 빠르게 측정하기 위해 새로운 지표물질인 로다민 비(Rhodamin B, RhB)를 선정하여 검증하였다. 그 결과, 기존 지표물질인 para-Chlorobenzoic acid (pCBA)와 비교해 약 1.1% 이하의 오차율로 높은 신뢰성을 가진 것을 확인하였다. 검증된 RhB를 이용하여 측정한 수산화라디칼 소모인자 및 모델링을 통해 대상물질(Ibuprofen)의 제거효율 예측 가능성을 평가한 결과, 실제 실험값과 평균 오차율 약 5% 내외로 거의 일치하였다. 약 8개월간의 자외선/과산화수소공정 파일럿 플랜트 유입수의 수산화라디칼 소모인자 모니터링 결과, 최대 두 배 정도의 차이로 크게 변화하였다. 이 차이는 미량오염물질 중 하나인 Caffeine의 목표 제거율을 만족하기 위한 자외선 에너지를 약 1.7배 증가시켜야 할 정도로 큰 값이다. 이상의 결과를 통해 자외선/과산화수소 공정을 안전하고 효율적으로 운전하기 위해서는 수산화라디칼 소모인자의 측정이 매우 중요하며, 측정된 소모인자, 자외선 흡광도($A_{254}$), 대상물질의 정보만 입력하면 자외선/과산화수소 공정을 쉽게 제어할 수 있음을 확인하였다.

• 청정기술
• /
• 제25권4호
• /
• pp.302-310
• /
• 2019

호기조와 혐기/무산소조를 직렬로 연결한 인공습지를 이용하여 크게 오염된 하천수를 처리하였다. 호기조는 자연 공기 배출 시스템을 통하여 공기가 연속적으로 공급되어 호기성 상태가 유지되었다. 인공습지의 성능에 영향을 미치는 최적의 영향인자를 조사하기 위하여 체류시간을 다르게 한 5개의 파일럿 플랜트를 사용하였다. 호기조에서 BOD (biochemical oxygen demand)와 COD (chemical oxygen demand)의 제거율은 1차 반응 속도식을 나타내었고, COD 제거 속도 상수는 BOD보다 약간 낮았다. 온도 의존성은 COD (θ = 1.0079)와 BOD (θ = 1.0083)제거에 대한 값이 거의 동일했으나 T-N 제거의 온도 의존성(θ_N)은 1.0189로 다소 높게 나타났다. SS제거율은 98%로 높았고 수력학적 부하 속도(Q/A)가 증가함에 따라 제거 효율이 증가하는 경향을 보였다. 혐기/무산소조에서 BOD와 COD 제거의 주요 메커니즘은 호기조와 완전히 다르게 나타났다. 혐기/무산소조에서 COD와 COD는 생물학적 탈질을 위한 탄소원으로 공급되었고 T-P는 혐기/무산소조 내의 orthophosphate와 자갈 사이의 양이온 교환에 의해 제거되는 것으로 조사되었다. 인공습지는 여과된 고형물에 의해 막힘 없이 성공적으로 운영되었고 고형물들은 매우 빠르게 연속적으로 분해되었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제38권1호
• /
• pp.34-41
• /
• 2016

UF (ultrafiltration)-SWRO (seawater reverse osmosis) 공정을 이용하여 해수와 기수의 유입수 블렌딩(pre-blending)이 보론(boron)과 휴믹산(humic acid)의 제거에 미치는 영향을 조사하였다. 유입수 블렌딩은 TDS (total dissolved solids) 농도를 기준으로 15,000 mg/L~27,000 mg/L까지 설정하였으며, RO에서의 보론 제거특성을 분석하였다. 또한, 동일한 TDS 농도범위에서 휴믹산을 주입하여 유기물 제거 특성을 알아보았다. 보론은 TDS 농도가 높아질수록 제거율은 76.60% - 83.27%로 높게 나타났지만, 최종 생산된 생산수의 보론 농도는 0.48 mg/L-0.69 mg/L로 높아져 유입수 내 보론 농도가 다량 유입될 시 유입수 블렌딩이 필요할 것으로 판단된다. 휴믹산의 경우 10 mg/L 수준일 경우 TDS 농도 22,500 mg/L가 27,000 mg/L 보다 제거율이 높게 나타났지만, 휴믹산이 5 mg/L 수준일 경우 TDS 농도 18,000 mg/L가 15,000 mg/L보다 높게 나타났다. 한편, 휴믹산이 주입되었을 때 UF-SWRO 공정에서는 오히려 플럭스(flux)와 회수율(recovery rate)이 증가하는 효과를 나타내었는데, 이는 파울링 물질이 $Ca^{2+}$와 휴믹산의 결합에 의해 대부분 제거되어 나타난 것으로 판단된다. 따라서 UF-SWRO를 이용한 해수 담수화 시 보론 농도와 휴믹산 제거측면에서 TDS 농도가 낮을수록 유리하다고 판단된다.

• 유기물자원화
• /
• 제24권2호
• /
• pp.51-58
• /
• 2016

일체형 2상 혐기성소화 방식은 기존 분리형 2상 혐기성소화의 단점을 보완할 수 있는 기술로 산발효조와 메탄발효조가 병합된 형태의 일체형으로 구성되어 유기물 부하변동 대처 용이, 설치부지면적 감소 등의 이점이 있다. 본 연구는 음폐수를 기질로 일체형 2상 혐기성소화의 유기물 분해효율 및 바이오가스 생산량 등에 대한 실험을 실시하여 기존 분리형 2상 혐기성소화와의 효율 비교를 통해 대규모 플랜트 설치의 타당성 여부를 검토하였다. 5ton/일 규모의 Pilot Plant를 구성하여 약 130일 간 소화조 내 유기물 변화, 바이오가스 생산량 및 메탄함량 등의 실험을 실시하였다. 실험 결과, 평균 음폐수 투입량은 $4.1m^3$/일이었으며, 이때 VS 제거효율은 약 77%로 나타났다. 바이오가스는 평균적으로 투입 음폐수 ton당 약 $63.0m^3$($0.724m^3/kg-VS_{added}$)가 발생되었으며, 메탄함량은 약 61.3%로 분석되었다. 일체형 2상 혐기성소화는 기존 산발효조와 메탄발효조가 분리된 소화방식과 유기물 제거 측면에서 다소 높게 나타났다. 결과적으로 일체형 2상 혐기성소화 방식은 충분히 고농도 유기성 폐수인 음폐수 처리에 있어서 상용화가 가능하다는 결론을 내릴 수 있었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제35권9호
• /
• pp.624-629
• /
• 2013

본 연구는 해수담수화 전처리 기술로서 개발된 가압식 정밀여과(microfiltration: MF) 중공사막 모듈(막 면적 $35m^2$)의 성능평가를 목적으로 $1,000m^3/day$ 규모 해수담수화 파일럿플랜트를 대상으로 하였다. 약 3개월 동안 용존공기부상법으로 처리한 원수를 공급하여 $1.5m^3/m^2{\cdot}day$ 정유량 조건에서 여과주기, 유지 세정(chemically enhanced backwash: CEB) 농도와 세정 주기 변화 등에 따른 여과성능과 비용을 분석하였다. MF 막 성능 유지를 위한 유지 세정 시 약품 농도에 의한 영향보다는 반복 세정(4회/일)이 효과적이었으나, 경제적 측면에서는 회수율 제고를 위한 단일 세정 방식이 적절한 것으로 나타났다. 막간차압 및 비용분석을 통해 4가지 운전방식 중 1일 1회 NaOCl 100 mg/L 세정 방식을 최적 운전조건으로 도출하였다. MF 전처리 공정의 유지관리 조건 도출 시에는 성능 평가와 함께, 운전방식에 따른 경제성을 함께 고려하는 것이 적절할 것으로 판단된다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제26권5호
• /
• pp.97-104
• /
• 2017

핵연료 피복관(지르코늄 합금)은 필거링, 세정, 산 세정 및 열처리공정을 거쳐 만든다. 튜브 표면의 산화층과 불순물을 제거하기 위하여 산 세정(酸 洗淨, Acid pickling) 공정이 요구된다. 이때 산세 공정 중 불산과 질산의 혼합 산(酸) 용액으로부터 용해된 Zr이 농축된 폐산은 중화반응을 거쳐 전량 폐기 처리 된다. 본 연구에서는 $BaF_2$ 침전 공정을 통해 재생산된 산세 용액의 잔존 불순물(Ba)이 산세에 미치는 영향을 관찰하였다. 이와 더불어 실제 핵연료 피복관의 산세 공정에 적합한 재생산 제조를 위한 잔존 Ba 및 Zr의 농도 저감 실험을 실시하여 최적 침전 공정 조건을 도출하였으며, 핵연료 피복관의 산세 공정을 모사한 파일럿 플랜트 산세공정 장치에서 재생산된 산세용액을 사용하여 피복관의 산세 효율을 AFM 분석을 통해 관찰하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제57권6호
• /
• pp.781-789
• /
• 2019

연구실 실험, 파일럿 플랜트 및 반응기 운전 중 화학물질에 의한 안전사고가 발생하고 있다. 합성 실험을 시작하기전 사고예방을 위해 관련 정보들을 찾아볼 필요가 있으며, 공정설계 단계에서도 반응 폭주 예방을 위한 반응정보의 확보는 필수적이다. 합성반응 관련 정보는 인터넷을 포함해 다양한 source가 존재하지만, 검색에 오랜 시간이 걸리고, 합성법마다 사용되는 물질도 달라 적정경로 선택의 어려움이 있다. 연구자들의 합성경로 검색시간단축과 합성 시 존재할 수 있는 위험성 및 중간생성물질들의 확인에 도움을 주고자 본 연구는 스마트 합성경로 탐색시스템을 제안하였다. 제안한 탐색시스템은 Python 패키지인 Selenium을 사용한 Web scraping 및 Web crawling을 통해 인터넷에 존재하는 정보를 수집하여 DB를 자동으로 갱신한다. 경로 탐색 알고리즘은 depth-first search에 기반하여 목표 물질을 기준으로 탐색을 진행하고, 유해화학물질 등급, 수율 등을 구분하여, 제한된 경로 단계 수치내에 있는 모든 합성 경로를 제안한다. 또한 각자의 연구 목적에 맞게 연구원들이 가진 비공개 데이터를 형식을 맞춰 DB에 등록하여 확장할 수 있다. 시스템은 차후에 무료 사용이 가능하도록 open source로 공개할 예정이다. 개발 시스템은 연구자들이 제안된 경로를 참고하여 더 안전한 반응 방법을 찾고, 사고의 예방에도 도움을 줄 것으로 기대된다.