화학적 CO2 흡수 공정에 많이 사용되는 모노에탄올아민(MEA)을 사용하여 매립지가스(LFG)에서 이산화탄소(CO2)를 포집하여 매립지가스를 이용한 발전용 엔진의 열효율을 증가시키고자 하는 것이 본 연구의 목적이다. LFG를 에너지원으로 사용하는 것은 온실가스 배출량을 줄이는 수단이 될 수 있기 때문에 MEA를 이용하여 LFG 중의 CO2를 줄이고 CH4의 농도를 높여 발전 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 본 연구에서는 MEA 용액에서 CO2와 CH4의 용해도를 측정하고 다양한 조건에서 용해도를 높이고 용해 특성을 분석하기 위해 실험을 수행했다. 그 결과 반응 가스에 대한 MEA의 비율이 증가함에 따라 CO2 흡수율이 증가하는 것으로 나타났다. CO2 용해도를 최대화하기 위한 최적의 MEA 농도가 있으며, 이 농도 이상으로 농도를 높여도 용해도가 크게 향상되지 않았다. 본 연구는 온실가스 배출량을 줄이면서 LFG에서 CO2를 포집하고 CH4의 농도를 높여 보다 실용적인 연료를 개발할 수 있는 기반 연구를 수행했다.
This study is to identify quantitatively the function of carbon dioxide emissions reduction due to temperature and energy reduction according to direct carbon dioxide storage, shade provision, and evaportanspiration of urban park. According to the result of study, landscape tree indicated high carbon dioxide storage effect compare to bush, in which broadleaf tree indicated higher storage function than coniferous tree. It is believed to be the storage of carbon dioxide can be increased by increasing the composition rate of forest plants in the urban park. According to the direct estimation result of carbon dioxide storage in terms of example area, storage of carbon dioxide is estimated to be "seoul a zone" $476,818.8kg{\cdot}CO_2/m^2yr$, "anyang b zone" $186,435.7{\cdot}CO_2/m^2yr$, "daejeon c zone" $262,826{\cdot}CO_2/m^2yr$, "kwangju d zone" $231,657.8{\cdot}CO_2/m^2yr$. The carbon dioxide storage per unit area estimated to be "seoul a zone" $3.4{\cdot}CO_2/m^2yr$, "anyang b zone" $5.0{\cdot}CO_2/m^2yr$, "daejeon c zone" $2.6{\cdot}CO_2/m^2yr$, "kwangju d zone" $5.6{\cdot}CO_2/m^2yr$. The result of indirect carbon dioxide reduction effect estimated to be "seoul a zone" $291,603.4{\cdot}CO_2/m^2yr$, "anyang b zone" $165,462.4{\cdot}CO_2/m^2yr$, "daejeon c zone" $141,719.2{\cdot}CO_2/m^2yr$, "kwangju d zone" $154,803.4{\cdot}CO_2/m^2yr$. Carbon dioxide reduction potential amount through the urban park was increased to 1.6 times to 1.8 times when calculated to the indirect effect.
본 연구에서는 고단백질 식품소재로서 밀웜의 활용성을 높이기 위해 탈지 분말 및 분리단백 제조 시, 기존의 압착이나 용매 탈지의 대안으로 초임계이산화탄소(SCO2) 탈지의 활용 가능성을 조사하였다. 이를 위해 41.37 MPa, 40℃의 SCO2로 유지를 추출하여 탈지 분말을 제조하고 이로부터 알칼리 추출 및 등전점 침전을 이용해 분리단백을 제조한 후 단백질 함량 변화 및 수율, 색도, 단백질 용해도, 거품 형성력과 안정성, 유화력과 안정성 등의 품질지표를 측정하고 이를 압착과 헥산탈지로 얻은 탈지 분말 및 분리단백과 비교하였다. SCO2로 밀웜을 탈지하면 단백질 함량(71.66%)이 헥산탈지 분말과 유사한 수준의 탈지 분말을 얻을 수 있었고, 분리단백 추출률도 헥산탈지(37.10%)나 압착탈지(22.39%) 분말보다 높았다. 또한 분리단백의 단백질 수득률도 압착탈지 분리단백보다 높고 헥산탈지 분리단백과 유사하였다. SCO2탈지 분말과 분리단백은 압착탈지 시료보다 밝은 색상을 보이며 헥산탈지 시료에 가까운 값 L⁎, a⁎, b⁎값을 보였다. 탈지방법에 상관없이 pH에 따른 탈지 분말 및 분리단백의 단백질 용해도는 pH 5에서 최소였으며 산과 염기로 갈수록 증가하였고 분리단백이 더 높은 용해도를 보였다. 수분 흡착력은 분리단백에서 증가하였으며 SCO2탈지 분리단백에서 가장 높았다. SCO2탈지 분말의 유지 흡착력은 압착탈지 분말보다 높고 헥산탈지 분말과 유사하였다. 거품 형성력은 분리단백에서 더 높았으며 SCO2탈지는 헥산탈지와 유사하였다. 유화력은 다른 탈지 분말 및 분리단백에 비해 SCO2탈지 분말과 분리단백이 약 1.6배 정도 높았다. 이상의 결과로부터 밀웜의 탈지 분말이나 분리단백 제조 시, 단백질 함량, 수율 및 여러 품질 특성에서 SCO2탈지가 압착탈지보다 전반적으로 우수하였으며 헥산탈지와는 유사하거나 일부 특성에서는 더 우수한 것으로 나타났다.
여름철 토마토 시설 재배 시 CO2 시용에 의한 고온적응성 향상을 구명하고 그 가능성을 검토하고자 실시하였다. CO2 시용 농도별 엽록소 형광을 측정한 결과 Fm/Fo과 Fv/Fm은 1000ppm 처리가 타 처리에 비하여 높았으며, Fo은 낮았다. 이는 1000ppm의 CO2 처리는 다른 처리에 비하여 고온 적응성이 높았음을 보여 주고 있다. 동일한 기온 조건하(30℃, 40℃)에서 광합성률은 CO2 농도에 따라 증가하였으며, 고온상태인 40℃ 조건하에서도 1000ppm의 CO2 시용은 30℃ 조건보다 광합성률은 낮았으나 그 값은 약 18.5μmolm-2s-1이였다. 슈퍼 도태랑(모모타로), 미니 찰 두 품종 모두 CO2 농도가 높을수록 항산화 효소인 Superoxide Dismutase 와 Peroxidase의 활성은 높았다. 미니찰 품종에서 CO2 농도와 온도변화에 따른 엽록소 형광 Fo의 변화양상을 조사하여 고온한계 온도를 추정한 결과 500ppm은 41℃, 1000ppm은 43℃였다.
본 연구에서는 초임계 이산화탄소와 공용매 첨가물을 이용하여 실리콘 웨이퍼 표면의 $Si_3N_4$ 파티클을 제거하는 기술을 조사하였다. 우선, 몇 가지 계면활성제와 첨가제에 관한 초임계 이산화탄소 용해도 및 파티클 분산성 평가를 통하여 초임계 공정에 대한 적합성을 확인하였다. 다양한 변수를 조정하여 파티클 세정 실험을 진행하여 최적의 제거 조건을 확립하였다. 실험에 사용된 계면활성제는 파티클 제거 효과가 떨어졌으며, 실험 후 이차 오염물이 형성됨을 확인하였다. 반면 trimethyl phosphate는 IPA공용매와 미량의 HF와 혼합된 세정 첨가제로서 초임계 이산화탄소에 5 wt%로 포함한 유체로 온도 $50^{\circ}C$, 압력 2000 psi에서 $15mL\;min^{-1}$의 유속으로 4분 간 세정한 결과, 85%의 파티클 제거 효율을 나타내었다.
본 연구는 L-alanine을 적용한 스크러버의 주류공장 내 CO2 제거효율, 모니터링 데이터 분석/평가 및 에너지 저감효율을 평가하였다. 스크러버의 평균 제거율은 90.45%로 10,000 ppm이상의 고농도 CO2가 유입됨에도 제거효율이 뛰어난 것을 확인하였다. 스크러버 작동 후 작업장 내 CO2는 2,000ppm 이하로 유지하여 약 74% 이상의 이산화탄소 저감 효율을 확인하였다. 또한 소비되는 전력량을 측정한 결과 스크러버 작동 후 230 kWh로 약 7.26%의 에너지가 절감되는 것으로 나타났다. 즉, 본 개발제품을 적용한 결과로 작업장 내 이산화탄소 농도를 외기유입 없이 낮은 농도로 유지함에 따라 근무자의 작업환경을 개선시킬 수 있었으며 에너지 소비량 또한 저감할 수 있었다. 그러므로 식품, 주류공장 내 고농도 CO2 제거 공정으로써 스크러버가 유용할 것으로 기대된다.
전 세계 화석 연료 사용이 지속적으로 증가함에 따라 공기 중 이산화탄소(CO2) 농도가 수 세기에 걸쳐 증가하고 있다. 대기로의 CO2 배출을 줄이기 위한 방법으로, 주요 배출원인 발전소와 공장에 적용할 수 있는 이산화탄소 포집 및 저장(carbon capture and sequestration, CCS) 기술이 개발되고 있다. 기후 변화 완화 정책에 따라 negative emission 기술로 언급되는 공기 중 CO2 직접 포집 기술(direct air capture, DAC)은 CO2 농도가 0.04%로 매우 낮기 때문에 기존의 CCS 기술에 적용된 기술과 달리 흡착제를 이용한 저농도 CO2 포집 연구에 집중되어 있다. DAC 분야는 주로 CO2의 흡착을 이용한 습식 흡착제, 건식 흡착제, 아민 기능화된 소재, 이온교환 수지 등이 연구되었다. 흡착제 기반 기술은 흡착제 재생에 따른 고온 열처리 공정이 필요하기 때문에 추가적인 에너지 소모가 없는 분리막 기반의 공기 중 CO2 포집 기술의 잠재력이 크다. 분리막은 특히 실내 공기 CO2 저감 환기 시스템 및 실내용 스마트팜(smart farm) 시스템의 연속적인 CO2 공급에 사용될 수 있을 것으로 기대된다. CO2 처리 기술은 기후 변화를 완화하기 위한 수단으로 개발이 지속되어야 하며 효율적인 공정 설계와 소재 성능 향상을 통해 공기 중 CO2 포집의 효율을 높일 수 있을 것이다.
건설 분야 중 건설 재료와 건자재 산업에서 발생하는 $CO_2$는 약 6,700만톤으로 건설 분야에서 발생하는 $CO_2$의 약 30 %를 점유하고 있다. 건설 분야에서 $CO_2$ 저감은 건자재 산업에서 $CO_2$를 발생시키는 2차, 3차 양생을 줄여 소비되는 화석연료 사용과 배출가스 저감의 조절이 필수적이다. 따라서 본 연구는 시멘트 결합재를 기초로 하여 결합재를 40 % 까지 대체하여 모르타르를 제조한 후 양생방법을 달리하여 응결 및 강도 특성을 분석하였다. 결합재 치환율에 따른 강도 특성 결과 증기양생 후 고로슬래그와 CSA 15%, CAMC 5%를 치환한 시험체의 강도 증진이 활발하였다. 특히 고로슬래그 50%, CSA 15%, CAMC 5%를 치환한 시험체가 가장 높게 강도가 증진되었다. 하지만 CAMC 10%의 경우 열팽창에 의한 균열과 온도차에 의한 건조수축, 과도하게 생성된 에트린가이트에 의해 강도가 저하되는 결과를 가져왔다.
본 실험에서는 고로슬래그 미분말 치환율에 따른 이산화탄소 양생 모르타르의 기초 물성을 확인하였다. 실험 결과, 이산화탄소 양생은 CaCO3의 생성을 촉진하며 공극 감소와 조기 강도 발현에 영향을 준다. Ca(OH)2가 CaCO3보다 주된 강도 발현에 영향을 주며 고로슬래그 미분말 치환율이 높은 배합일수록 Ca(OH)2 생성이 감소한다. 하지만 Ca(OH)2가 소모된 이후에도 CaCO3를 통해 강도가 유지되며 이산화탄소 양생 이후 대기 중에 노출하여도 소요의 성능을 유지할 수 있을 것으로 전망된다. 고로슬래그 미분말 치환율이 50%를 초과할 경우 이산화탄소에 의한 성능 저하를 유발하므로 치환 비율을 조정할 필요가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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