• 제목/요약/키워드: Biomass Combustion

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Conversion of organic residue from solid-state anaerobic digestion of livestock waste to produce the solid fuel through hydrothermal carbonization

  • Yang, Seung Kyu;Kim, Daegi;Han, Seong Kuk;Kim, Ho;Park, Seyong
    • Environmental Engineering Research
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    • 제23권4호
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    • pp.456-461
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    • 2018
  • The solid-state anaerobic digestion (SS-AD) has promoted the development and application for biogas production from biomass which operate a high solid content feedstock, as higher than 15% of total solids. However, the digested byproduct of SS-AD can be used as a fertilizer or as solid fuel, but it has serious problems: high moisture content and poor dewaterability. The organic residue from SS-AD has to be improved to address these problems and to make it a useful alternative energy source. Hydrothermal carbonization was investigated for conversion of the organic residue from the SS-AD of livestock waste to solid fuels. The effects of hydrothermal carbonization were evaluated by varying the reaction temperatures within the range of $180-240^{\circ}C$. Hydrothermal carbonization increased the calorific value through the reduction of the hydrogen and oxygen contents of the solid fuel, in addition to its drying performance. Therefore, after the hydrothermal carbonization, the H/C and O/C atomic ratios decreased through the chemical conversion. Thermogravimatric analysis provided the changed combustion characteristics due to the improvement of the fuel properties. As a result, the hydrothermal carbonization process can be said to be an advantageous technology in terms of improving the properties of organic waste as a solid-recovered fuel product.

Recent developments in liquid-phase synthesis and applications of nanomagnesia

  • Hanie Abdollahzade;Asghar Zamani
    • Advances in nano research
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    • 제14권1호
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    • pp.103-115
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    • 2023
  • Recent developments in the synthesis of nanomagnesia of controlled sizes and shapes that are suitable for various applications are reviewed. Two main methods, based on liquid-phase synthesis, i.e., chemical methods and bio-based methods, are used to synthesize nanomagnesia. Conventionally, nanomagnesia was synthesized by chemical methods such as coprecipitation, sol-gel, combustion method, and so on using different chemical agents and stabilizers which later on become responsible for several biological risks because of the toxicity of used chemicals. Bio-based protocols are growing as another environmental friend method for the synthesis of various nanostructures especially nanomagnesia using biomass, plant extracts, alga, and fungi as a source of precursor material. The ideal method should offer better control of textural properties of nanostructures and decrease the necessity for purification of the synthesized nanoproducts, which sequentially removes the use of large amounts of chemicals and organic solvents and manipulation of products that are unsafe to the environment. Finally, the broad applicability of nanomagnesia in diverse areas is presented. Employment of nanomagnesia reported in several laboratory and industrial fields are valued from the standpoint of the significance of these issues for technological requests, as described in the literature. Nanomagnesia has various applications such as antimicrobial performance, removing pollutants, batteries application, and catalysis.

바이오가스의 성분 변화가 엔진 성능에 주는 영향 (Effects of Biogas Composition Variations on Engine Performance)

  • 박승현;박철웅;김영민;이선엽;김창기
    • 한국가스학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.25-30
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    • 2011
  • 바이오가스는 Biomass, 유기성 폐기물 등의 혐기소화 공정을 통해 얻을 수 있는 대표적인 신재생연료로 저발열량에도 불구하고 탄소중립적인 특성이 있기 때문에 이를 엔진에 적용하여 에너지를 생산하고자 하는 노력이 계속되어왔다. 바이오가스는 원료의 종류 및 혐기소화 공정 조건에 따라 그 연료 조성이 달라질 수 있는데, 이러한 조성 변화는 엔진 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 이번 연구에서는 다양한 발열량을 갖는 바이오가스를 연료 내 불활성가스 비율을 변화시켜 모사하고 이를 이용하여 바이오가스 내 불활성가스 비율의 변화, 즉 발열량의 변화가 엔진 성능 및 배기 특성에 주는 영향을 파악하였다. 실험결과로 각 불활성가스 함량에 따른 최적 점화시기를 결정하였으며, 발열량 변화가 엔진 출력, 효율, 배기 성능에 미치는 영향을 제시하였다.

DRUM impactor를 이용한 대기 입자상 물질 중 원소성분의 입경분포 특성 : 제주도 고산지역의 2002년 봄철 (3.29-5.30) 측정 연구 (Size Distributions of Trace Elements in Airborn Particulates Collected using Drum impactor at Gosan, Jeju Island : Measurements in Springtime 2002)

  • 한진석;문광주;류성윤;안준영;공부주;홍유덕;김영준
    • 한국대기환경학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.555-569
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    • 2004
  • Size -segregated measurements of aerosol composition using 8-stage DRUM impactor are used to determine the transport of natural and anthropogenic aerosols at Gosan site from 29 March to 30 May in 2002. Separation of ambient aerosols by DRUM impactor offers many Advantages over other standard filtration techniques. Some of the most important advantages are the ability to segregate into details by particle tire, to better preserve chemical integrity since the air stream doesn't pars through the deposit, to collect samples as a function of time, and to have a wide variety of impaction surfaces available to match analytical needs. Although the transport of Yellow sand is a well-known phenomenon in springtime, the result of measurement shows that not only soil dust but also anthropogenic aerosols, including sulfur, enriched trace metals such as Pb, Ni, Zn. Cu, Cr, As, Se, Br, are transported to Gosan in springtime. This study combines the size- and time-resolved aerosol composition measurements with isentropic, backward air-mass trajectories in order to identify some potential source regions of anthropogenic aerosols. As a result, during the NYS period, the average concentration of PM$_{10}$ was 46$\mu\textrm{g}$/㎥, Si, Al. S, Fe, Cl, K, Ca were higher than 1,000 ng/㎥ and Ti was about 100 ng/㎥. The concentrations of Zn, Mn, Cu. Pb, Br, Rb, V, Cr, Ni. At, Se ranged between 1 and 70 ng/㎥. More than 50% typical soil elements, tuck as Al, Si, Fe, Cd. Ti, Cr, Cu, Br. were distributed in a coarse particle range(5.0-12${\mu}{\textrm}{m}$). In other hand, anthropogenic pollutants, luck as S, N, Vi, were mainly distributed in a fine particle range (0.09-0.56${\mu}{\textrm}{m}$). During the YS period, PM$_{10}$ increased about 8 times than NYS period, and main soil elements, such as Al, Si, S, K, V, Mn, Fe also doubled in coarse particle range (1.15-12${\mu}{\textrm}{m}$). But Zn, As, Pb, Cu and Se, which distributed in the time aerosols (0.09-0.56${\mu}{\textrm}{m}$), were on the same level with or decreased than NYS period. Finally. except the YS Period, coarse particles (2.5-12${\mu}{\textrm}{m}$) are inferred to be influenced by soil, coal combustion, waste incineration, ferrous and nonferrous sources through similar pathways with Yellow Sand. But fine particles have different sources, such as coal combustion, gasoline vehicle, biomass burning, oil or coal combustion, nonferrous and ferrous metal sources, which are transported from China, Korea peninsula and local sources.ces.

Ultrafine Particle Events in the Ambient Atmosphere in Korea

  • Maskey, Shila;Kim, Jae-Seok;Cho, Hee-Joo;Park, Kihong
    • Asian Journal of Atmospheric Environment
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    • 제6권4호
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    • pp.288-303
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    • 2012
  • In this study, real time measurements of particle number size distribution in urban Gwangju, coastal Taean, and industrial Yeosu in Korea were conducted in 2008 to understand the occurrence of ultrafine particle (UFP) (<100 nm) events, the variation of its concentration among different sampling sites, and UFP formation pathways. Also, to investigate seasonal and long-term variation of the UFP number concentration, data were collected for the period of 5 years (2007, 2008, 2010, 2011, and 2012) in urban Gwangju. Photochemical and combustion events were found to be responsible for the formation of UFP in the urban Gwangju site, whereas only photochemical event led to the formation of UFP in the coastal Taean site. The highest UFP concentration was found in industrial Yeosu (the average UFP number fractions were 79, 59 and 58% in Yeosu, Gwangju, and Taean, respectively), suggesting that high amount of gas pollutants (e.g., $NO_2$, $SO_2$, and volatile organic carbon (VOC)) emitted from industries and their photochemical reaction contributed for the elevated UFP concentration in the industrial Yeosu site. The UFP fraction also showed a seasonal variation with the peak value in spring (61.5, 54.5, 50.5, and 40.7% in spring, fall, summer, and winter, respectively) at urban Gwangju. Annual average UFP number concentrations in urban Gwangju were $5.53{\times}10^3\;cm^{-3}$, $4.68{\times}10^3\;cm^{-3}$, $5.32{\times}10^3\;cm^{-3}$, $3.99{\times}10^3\;cm^{-3}$, and $2.16{\times}10^3\;cm^{-3}$ in the year 2007, 2008, 2010, 2011, and 2012, respectively. Comparison of the annual average UFP number concentration with urban sites in other countries showed that the UFP concentrations of the Korean sites were lower than those in other urban cities, probably due to lower source strength in the current site. TEM/EDS analysis for the size-selected UFPs showed that the UFPs were classified into various types having different chemical species. Carbonaceous particles were observed in both combustion (soot and organics) and photochemical events (sulfate and organics). In the photochemical event, an internal mixture of organic species and ammonium sulfate/bisulfate was identified. Also, internal mixtures of aged Na-rich and organic species, aged Ca-rich particles, and doughnut shaped K-containing particles with elemental composition of a strong C with minor O, S, and K-likely to be originated from biomass burning nearby agricultural area, were observed. In addition, fly ash particles were also observed in the combustion event, not in the photochemical event.

RapidEye 영상을 활용한 대형산불피해지의 온실가스 배출량 추정 (Estimation on Greenhouse Gases(GHGs) Emission of Large Forest Fire Area in 2013)

  • 원명수;김유승;김경하
    • 한국지리정보학회지
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    • 제17권3호
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    • pp.54-67
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    • 2014
  • 본 연구는 RapidEye 영상을 활용하여 2013년 발생한 대형산불 피해지역(울주, 포항, 봉화)을 대상으로 온실가스 배출량 추정하였다. 온실가스 배출량 추정은 2006 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 가이드라인에서 제시하는 추정식을 이용하였다. 본 연구에서는 최대 우도법을 기반으로 한 감독분류를 실시하여, 산불피해지역의 강도등급 및 피해면적을 산출하였으며, 현장정보와 비교하여 정확도 검증을 실시하였다. 산불피해 등급별 정확도 평가 결과는 평균적으로 전체정확도 73.93%과 Kappa 계수 0.67로 나타났다. 2013년 대형산불피해지의 온실가스 배출량 추정은 울주지역 $CO_2$ 63,260, CO 5.207, $CH_4$ 360, $N_2O$ 28.0, $NO_x$ $4.4g/kg^{-1}{\cdot}ha^{-1}$, 포항지역 $CO_2$ 28,675, CO 2.359, $CH_4$ 163, $N_2O$ 12.7, $NO_x$ $1.9g/kg^{-1}{\cdot}ha^{-1}$ 그리고 봉화지역 $CO_2$ 53,086, CO 1,655, $CH_4$ 114, $N_2O$ 23.5, $NO_x$ $3.6g/kg^{-1}{\cdot}ha^{-1}$로 나타났다.

DME 직접 합성공정 기술개발 (Development of Direct DME Synthesis Process)

  • 모용기;조원준;백영순
    • 한국가스학회지
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    • 제14권3호
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    • pp.41-45
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    • 2010
  • DME(Dimethyl Ether)는 물리적 성질이 LPG와 유사하여 청정하면서 LPG와 잘 섞이고, 세탄가가 디젤연료와 유사하여 디젤을 대체할 수 있는 환경 친화적인 차세대 대체에너지이다. DME는 천연가스, CBM, biomass 등 다양한 원료로부터 제조할 수 있으며 탄소-탄소 직접결합이 없어 연소시 배기가스중에 검댕이나 황산화물이 없다. 한국가스공사에서 개발한 DME 공정은 크게 4개의 section으로 구분할 수 있다. 먼저 합성가스를 제조하는 syngas section 에서는 다양한 합성가스 비율을 제조할 수 있다. 이것은 tri-reforming을 완성하는 과정에서 합성가스 비율을 약 4.0~1.0의 범위로 조절할 수 있다. 두 번째로 $CO_2$ removal section에서 제거되는 $CO_2$는 약 92~99%로서 DME 합성반응기로 유입되는 $CO_2$의 최대 농도는 8%를 넘지 않아야 한다. 세 번째로 DME synthesis section에서 DME 합성 반응기의 반응온도는 높을수록 활성이 좋지만 촉매의 장기 활성을 위해서는 적정한 온도를 유지하는 것이 바람직하다. 마지막으로 DME purification section에서는 99.5%이상의 고순도의 DME를 정제할 수 있다.

아세톤-용매분해반응에 의한 톱밥으로부터 액체 연료물질의 전환 특성 연구 (Conversion Characteristics of Liquid Fuels from Sawdust by Acetone-Solvolysis)

  • 윤성욱;이종집
    • 대한환경공학회지
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    • 제36권4호
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    • pp.231-236
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    • 2014
  • 톱밥은 목재부산물로 생산되는 바이오매스 자원으로 액화할 경우 가솔린에 함유된 고옥탄가 물질과 유사한 화학구조를 가지고 있기 때문에 액체 연료물질로서 사용할 수 있는 가능성이 높다. 본 연구에서는 톱밥의 열화학적 전환방법으로 아세톤-용매분해반응을 실시하여 반응온도, 반응시간, 용매의 종류가 미치는 영향과 분해 생성물 등과 같은 분해특성을 조사하였다. 아세톤-용매분해반응에 의해 톱밥으로부터 생성된 액상 생성물은 다양한 케톤, 페놀 및 퓨란 화합물이었다. 액상생성물의 연소열량은 7,824 cal/g이었으며, $350^{\circ}C$, 40분에서 액상생성물의 에너지 수율과 질량수율은 각각 60.8%, 386.4 g-oil/100 g-sawdust를 얻었다. 아세톤을 사용한 톱밥의 용매 열분해 반응시 생성된 주요물질은 4-methyl-3-pentene-2-one, 1,3,5-trimethylbezene, 2,6-dimethyl-2,5-heptadiene-4-one, 3-methyl-2-cyclopenten-1-one 등과 같은 케톤화합물로서 고옥탄가의 액체 연료로 사용 가능한 물질인 것으로 판단되었다.

안면도에서의 초미세먼지 유기성분 주요 영향원 평가 (Estimation of the major sources for organic aerosols at the Anmyeon Island GAW station)

  • 한상희;이지이;이종식;허종배;정창훈;김은실;김용표
    • 한국입자에어로졸학회지
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    • 제14권4호
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    • pp.135-144
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    • 2018
  • PMF 수용모델을 사용하여 안면도 측정소에서 2년간 측정한 초미세먼지의 유기성분의 주요 영향원을 파악하였다. 5개 또는 6개의 요인이 최적으로 나타났으며, 6개의 요인이 결과를 더 잘 해석하는 것으로 판단되었다. 이들 요인의 계절별 특성과 영향도 변화를 고려하여 결정한 주요 오염원은 이차유기성분(10.3%), 연소(12.0%), 자연적 생물성 기원(24.8%) 장거리이동식생소각(7.3%), 국지적 생체소각(26.4%), 장거리이동 오염원(19.2%)이다. 안면도 측정소는 배경지역의 특성인 자연적 생물성 기원, 이차유기성분과 장거리이동 오염원의 영향도가 크게 나타나면서도, 비도심의 특성인 국지적 식생소각과 연소 영향도 나타나고 있다. 이는 안면도 측정소에서는 인위적인 영향에 의한 유기성분 특성은 제한적임을 보여준다.

바이오가스 내의 불활성 가스 성분 변화가 SI 엔진 성능에 주는 영향 (Effects of Inert Gas Composition Variations in Biogas on the Performance of a SI Engine)

  • 이선엽;박승현;박철웅;김창기;이장희;우세종
    • 한국가스학회지
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    • 제16권5호
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    • pp.14-20
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    • 2012
  • 바이오가스는 Biomass, 유기성 폐기물 등의 혐기소화 공정을 통해 얻을 수 있는 대표적인 신재생연료로 저발 열량에도 불구하고 탄소중립적인 특성이 있기 때문에 이를 엔진에 적용하여 에너지를 생산하고자 하는 노력이 계속되어왔다. 바이오가스는 원료의 종류 및 혐기소화 공정 조건에 따라 그 연료 조성이 달라질 수 있는데, 이러한 조성 변화는 엔진 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 바이오가스 연료 내 불활성가스의 종류 및 비율을 변화시켜 모사하고 이를 이용하여 바이오가스 내 불활성가스 종류의 변화가 엔진 성능 및 배기 특성에 주는 영향을 파악하였다. 실험 결과로 각 불활성가스 종류 및 함량에 따른 최적 점화시기를 결정하였으며, 불활성 가스 조성 변화가 엔진 출력, 효율, 배기 성능에 미치는 영향을 제시하였다.