• 태양에너지
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• 제18권3호
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• pp.197-203
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• 1998

A 5 ton/day pilot scale two-phase anaerobic digester was constructed and tasted to treat Korean food wastes in Anyang city. The process was developed based on 3 years of lab-scale experimental results on am optimim treatment method for the recovery of biogas and humus. Problems related to food waste are ever Increasing quantity among municipal solid wastes(MSW) and high moisture and salt contents. Thus our food waste produces large amounts of leachate and bed odor in landfill sites which are being exhausted. The easily degradable presorted food waste was efficiently treated in the two-phase anaerobic digestion process. The waste contained in plastic bags was shredded and then screened for the removal of inert material such as fabrics and plastics, and subsequently put into the two-stage reactors. Heavy and light inerts such as bones, shells, spoons and plastic pieces were again removed by gravity differences. The residual organic component was effectively hydrolyzed and acidified in the first reactor with 5 days space time at pH of about 6.5. The second, methanization reactor part of which is filled with anaerobic fillters, converted the acids into methane with pH between 7.4 to 7.8. The space time for the second reactor was 15 days. The effluent from the second reactor was recycled to the first reactor to provide alkalinities. The process showed stable steady state operation with the maximum organic rate of 7.9 $kgVS/m^3day$ and the volatile solid reduction efficiency of about 70%. The total of 3.6 tons presorted MSW containing 2.9 tons of food organic was treated to produce about $230m^3$ of biogas with 70% of methane and 80kg humus. This process is extended to full scale treating 15 tons of food waste a day in Euiwang city and the produced biogas is utilized for the heating/cooling of adjacent buildings.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권8호
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• pp.2353-2357
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• 2013

The objective of this study was to develop a simple, less time-consuming and accurate sampling technique based on solid-phase sorption with activated carbon as the sorbents. The results from solid-phase sorption techniques were compared to that from a conventional solvent impinger-based technique to confirm the efficacy of the proposed method. The laboratory results indicated that the solid-phase sorption method was suitable for the determination of siloxanes as the measured concentrations were similar to that from a solvent impinge method. The data from solid-phase sorption method showed excellent recovery and reproducibility while the sampling was less labor intensive and less time consuming than the solvent impinge method. Following the laboratory tests, the solid-phase sorption technique was successfully applied to sampling biogas from a field site. This study shows that the activated carbon-based solid-phase sorption can be a reliable and less time-consuming option for the sampling and collection of siloxanes under various different landfill conditions.

• 플랜트 저널
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• 제18권4호
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• pp.58-65
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• 2023

본 연구에서는 난지물재생센터에서 공급되는 바이오가스의 메탄 함량을 높이고 불순물을 정제하기 위해 3단 분리막 정제 공정을 설계하고 설치하여 실증 운전하였다. 2 Nm³/h 정제 공정에서 생산되는 바이오메탄의 메탄농도를 95%, 96.5%, 98%의 3가지 경우로 설정하고 분리막의 막면적비를 1:1, 1:2, 1:1:1, 1:2:1, 1:2:2의 5가지로 변경하여 분리막의 막면적에 대한 최적조건을 도출하였다. 2 Nm³/h의 최적조건을 반영하여 30 Nm³/h 규모의 3단 분리막 공정을 설치하였으며 메탄농도 98% 이상의 바이오메탄 생산을 실증하였다. 2 Nm³/h의 정제장치 운전결과 메탄 설정농도 98%에서 메탄 회수율은 분리막 2단 운전결과 막면적비가 1:1인 경우 95.6%이며 1:2에서 메탄의 회수율은 96.8%로 증가하는 결과를 나타내었고 분리막 3단 운전의 메탄 회수율은 막면적비를 1:2:1로 운전하였을 때 96.8%로 가장 높게 나타났다. 이산화탄소 제거율은 2단공정 막면적비 1:1에서 96.4%이며 1:2에서 95.7%였다. 3단공정에서 막면적비 1:2:1에서 95.4%로 2단공정이 3단공정보다 높은 결과를 보였다. 30 Nm³/h 규모의 바이오가스 정제 실증운전에서 정제 후 메탄농도는 98%이었으며, 메탄의 회수율은 97.1 %, 이산화탄소의 제거율은 95.7%이며 부식의 원인인 황화수소는 검출되지 않았으며 막면적비 1:2:1의 실증운전에서 메탄농도 98%이상의 바이오메탄 생산이 가능했다.

• 유기물자원화
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• 제27권4호
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• pp.25-33
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• 2019

하수슬러지로부터 바이오가스를 생산하기 위한 30 L 규모의 미생물전기분해전지 시스템의 초기 운전특성에 관한 연구를 수행하였다. 32일간의 식종기간동안, 운전시간이 경과함에 따라 이산화탄소 농도는 감소하고 메탄농도가 증가하였으며, 69.1%의 농도를 가진 메탄가스가 171.6 mL CH₄/L·d의 속도로 얻어졌다. 식종이 끝난 후에 6회의 운전 사이클동안 이루어진 회분식 실험에서, 66.5~77.2%의 농도를 가진 메탄을 184.9~372.9 mL CH₄/L·d의 생산속도로 얻어졌다. COD의 제거효율은 28.2~42.1%의 범위를 가지며, TS와 VS의 제거효율은 각각 20.7~37.5%와 18.5~36.9%의 범위를 가지는 것으로 나타났다. 식종 후 운전 사이클이 반복됨에 따라 시스템의 안정화가 이루어지는 것이 관찰되었다. 마지막 운전 사이클에서 메탄의 발생량과 수율은 각각 5221 mL/L와 316.7 L CH₄/kg COD_rem이었으며 에너지회수율은 73%이었다.

• 에너지공학
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• 제28권2호
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• pp.18-35
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• 2019

한국지역난방공사에서 난지 물재생센터의 하수처리 설비로 부터 발생하는 $45,300m^3$/일의 바이오가스를 연료로 1,500 kW, 2대 규모의 엔진 발전기를 운영하고 있다. 그러나 바이오가스 발전 플랜트의 실제 운영 경험이 미미하고, 축적된 기술 및 노하우 부족으로 가스엔진의 잦은 고장과 정지로 많은 경제적 손실이 발생하고 있다. 따라서 이 발전 플랜트의 안정적인 운영을 위한 기술적 근본 대책 마련이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 난지 물재생센터의 하수처리장에서 발생하는 바이오가스를 이용한 가스엔진 플랜트의 일련의 공정상의 문제점을 확인하고, 각 단계별 문제점을 최소화 하여 실제 운전의 최적화 방안을 마련하였다. 먼저 고장 정지의 주요 원인인 발생가스의 정제를 위해 현재 사용 중인 활성탄에 대한 성분분석 및 흡착실험을 통해 활성탄의 흡착능력 품질 기준 마련을 위한 여건을 조성하였다. 또한, 불순물을 최소화하기 위한 활성탄의 교체주기의 기준수립, 황화수소 측정주기 강화, 활성탄 국산화, 설비개선 등 바이오플랜트 운영기준 강화 및 개선방안을 적용하여 실제운전에 적용하였다. 그 결과 가스엔진 1호기는 530%, 2호기는 250%의 정상운전 가동시간이 증가되는 운영실적을 보였다. 또한 통풍구의 설비개선을 통해 작업공정을 줄이고, 정상 운전시간과 가동률을 높일 수 있었다. 경제적으로도 77,000천원/년의 매출증대 효과를 나타냈다, 이와 같이 운영기준의 강화 및 개선방안을 적용하여, 바이오가스 플랜트의 고장 정지를 줄이고 가동률을 높여, 안정적인 운영을 하는 것이 현실적인 바이오가스 플랜트의 최적 운영방안으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권8호
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• pp.5-15
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• 2016

국내 하수처리장의 증가 및 방류수 수질기준 강화 등에 따라 하수 슬러지의 발생량은 지속적으로 증가하는 추세이다. 기존 하수 슬러지는 소각과 해양배출 등으로 처리하였지만, 대기오염과 해양배출 금지 등에 따라 최근에는 자원화 또는 에너지화 방법 등을 연구하고 있다. 그러나 전반적인 기술의 수준 및 적용기술에 대한 체계적인 분석 등이 부족하여 관련 기술에 대한 향후 분석이 필요한 실정이다. 본 논문은 슬러지 처리기술, 고체연료화 및 바이오가스 증산 활용기술을 대상으로 관련 특허, 논문 동향을 조사하였다. 또한, 국내 외 연구개발 추이를 분야별 5개 국가별(한국, 일본, 중국, 미국, 유럽)로 조사 및 분석하였다. 향후 슬러지의 효과적 처리를 위해 필요한 기술 분야를 제시하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.465-469
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• 2006

Two mesophilic trickling bed bioreactors filled with two different types of media, hydrophilic- and hydrophobic-cubes, were designed and tested for hydrogen production via anaerobic fermentation of sucrose. Each reactor consisted of a column packed with polymeric cubes and inoculated with heat-treated sludge obtained from anaerobic digestion tank. A defined medium containing sucrose was fed with changing flow rate into the capped reactor, hydraulic retention time and recycle rate. Hydrogen concentrations in gas-phase were constant, averaging 40% for all conditions tested. Hydrogen production rates increased up to $10.5 L{\cdot};h^{-1}{\cdot}L^{-1}$ of reactor when influent sucrose concentrations and recycle rates were varied. Hydrophobic media provided higher value of hydrogen production rate than hydrophilic media at the same operation conditions. No methane was detected when the reactor was under a normal operation. The major fermentation by-products in the liquid effluent of the both trickling biofilters were acetate and butyrate. The reactor filled with hydrophilic media became clogged with biomass and bio gas, requiring manual cleaning of the system, while no clogging occurred in the reactor with hydrophobic media. In order to make long-term operation of the reactor filled with hydrophilic media feasible, biofilm accumulation inside the media in the reactor with hydrophilic media and biogas produced from the reactor will need to be controlled through some process such as periodical backwashing or gas-purging. These tests using trickling bed biofilter with hydrophobic media demonstrate the feasibility of the process to produce hydrogen gas in a trickle-bed type of reactor. A likely application of this reactor technology could be hydrogen gas recovery from pre-treatment of high carbohydrate-containing wastewaters.

• Advances in environmental research
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• 제3권2호
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• pp.173-183
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• 2014

A comprehensive mathematical model was developed for this study to estimate on-site and off-site GHG emissions from wastewater treatment plants (WWTPs). The model was applied to three different hybrid WWTPs (S-WWTP, J-WWTP, and T-WWTP) including anaerobic, anoxic, and aerobic process, located in Seoul City, South Korea. Overall on-site and off-site GHG emissions from S-WWTP, J-WWTP, and T-WWTP were $305,253kgCO_2e/d$, $282,682kgCO_2e/d$, and $117,942kgCO_2e/d$, respectively. WWTP treating higher amounts of wastewater produced more on-site and off-site GHG emissions. On average, the percentage contribution of on-site and off-site emissions was 3.03% and 96.97%. The highest amount of on-site GHG emissions was generated from anoxic process and the primary on-site GHG was nitrous oxide ($N_2O$). Off-site GHG emissions related to electricity consumption for unit operation was much higher than that related to production of chemicals for on-site usage. Recovery and reuse of biogas significantly reduced the total GHG emissions from WWTPs. The results obtained from this study can provide basic knowledge to understand the source and amount of GHG emissions from WWTPs and strategies to establish lower GHG emitting WWTPs.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.210-213
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• 2008

The purpose of this study is to investigate the performances of organic removal and methane recovery in the full scale two-phase anaerobic system. The full scale two-phase anaerobic system was consists of an acidogenic ABR (Anaerobic Baffled Reactor) and a methanognic UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactor. The volume of acidogenic and methanogenic reactors is designed to 28.3 $m^3$ and 75.3 $m^3$. The two-phase anaerobic system represented 60-82% of COD removal efficiency when the influent COD concentration was in the range of 7,150 to 16,270 mg/L after screening (average concentration is 10,280 mg/L). After steady-state, the effluent COD concentration in the methanogenic reactor showed 2,740 $\pm$ 330 mg/L by representing average COD removal efficiency was 71.4 $\pm$ 8.1% when the operating temperature was in the range of 19-32$^{\circ}C$. The effluent SCOD concentration was in the range of 2,000-3,000 mg/L at the steady state while the volatile fatty concentration was not detected in the effluent. Meanwhile, the COD removal efficiency in the acidogenic reactor showed less than 5%. The acidogenic reactor played key roles to reduce a shock-loading when periodic shock loading was applied and to acidify influent organics. Due to the high concentration of alkalinity and high pH in the effluent of the methanogenic reactor, over 80% of methane in the biogas was produced consistently. More than 70 % of methane was recovered from theoretical methane production of TCOD removed in this research. The produced gas can be directly used as a heat source to increase the reactor temperature.

• 멤브레인
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• 제30권5호
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• pp.326-332
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• 2020

본 연구에서는, 혐기성 처리수에 용해된 바이오가스의 회수를 위해 불화 실리카/고분자 중공사 복합막을 제조하고 막접촉기에서의 성능을 평가하였다. 복합막은 상용 폴리에테르이미드인(PEI) Ultem^®을 이용하여 만든 중공사막 표면에 불화 실리카를 강력한 공유 결합을 통해 코팅하는 방법으로 제조되었다. 막접촉기는 바이오가스로 포화된 수용액을 중공사의 외부에 공급하고, 중공사 내부로 기체를 투과시키는 방법으로 운전하였다. 높은 공극률을 가진 중공사막(PEI-fSiO₂-A)은 액상 속도가 0.03 m/s일 때 메탄 회수 유량이 8.25 × 10^-5 ㎤ (STP)/㎠·s에 달했고 불화 실리카에 의해 표면 소수성이 매우 높아져 물과의 접촉각이 75.6°에서 120~122°로 향상되었다. 본 연구에서 제조된 복합막은 바이오가스의 투과 속도와 소수성 모두에서 탈기용으로 제조된 상용 폴리프로필렌 막보다 우수한 성능을 나타냈다.