• 한국가스학회지
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• 제5권2호
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• pp.36-42
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• 2001

가정에서 일어나는 가장 일반적인 사고 중의 하나는 실내 가연성 가스누출에 의한 폭발 사고이다. 이러한 폭발 사고현장의 분석에 의하면 경우에 따라서 누출가스가 실내를 완전히 연소 하한계의 농도로 채올 수 있는 양보다 매우 작은 가연성 가스 양에 의하여 발생할 수 있다. 따라서 폭발이 일어날 수 있는 최소한의 가스 양은 실내 누출된 가스농도의 불균일한 정도에 의존하게 된다. 일반적으로 메탄과 같은 공기보다 가벼운 가스는 천장에서 축적되는 경향이 있고, 프로판의 경우에는 바닥에 축적되는 경향이 있다 본 논문에서는 매우 작은 양의 가스 누출에서 폭발 위험성 분석을 위한 가우스분포폭발 모델을 제시하였다. 이 모델은 연소한계농도에 기초를 두고, 특정 폭발 압력이 나타날 수 있는 최소한의 가스 누출량을 예측하는데 사용할 수 있다. 가우스모델을 이용하여 분석하면, 가정집에서 누출된 가스의 부피가 실내 부피에 비하여 $0.5\%$ 이하에서도 건물이 붕괴되는 폭발사고가 일어날 수 있다. 본 모델은 가스안전기기 개발을 위한 가스폭발 위험성 분석과 가정집에서 폭발사고 원인조사에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제8권2호
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• pp.154-160
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• 2000

LFG 활용 가능성을 평가하기 위하여 매립 가스 발생량 모델을 적용한 결과 Scholl Canyon 모델이 가장 효과적 인 것으로 나타났다. 종료 매립지의 매립가스 활용을 위하여 자연 발생량 이상의 매립가스의 과도한 추출은 외부 공기의 유입으로 인하여 메탄 농도의 감소 및 산소 농도의 증가를 야기하여 매립가스의 활용을 방해하는 것으로 나타났다. 따라서, 매립가스 추출을 통한 안정화 방법은 비효과적이며, LFG 추출은 모델에 의해서 산정된 LFG 자연발생량 이하로 추출하는 것이 바람직하다. 8년이 경과한 시점에서 종료 매립지의 매립가스를 활용하는 방안은 자연발생량이 급격히 감소하여 매립종료 직후보다 비경제적이나 자연 발생량 이하로 소규모 이용시에는 타당성이 있는 것으로 나타났다.

• 에너지공학
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• 제22권4호
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• pp.347-354
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• 2013

생물학적방법으로 이산화탄소를 에너지원인 메탄으로 전환하고자 hydrogenotrophic methanogen이 우점화된 실험실규모의 연속운전 반응기를 이용하여 수소의 주입비율과 EBCT에 따른 실험을 진행하였다. 수소와 이산화탄소의 주입비율을 4:1과 5:1(mol/mol)로 달리한 실험결과 두 조건 모두 주입된 수소가 대부분 소모되며 99% 이상의 전환율을 보였다. 이산화탄소의 경우 4:1에서는 $74.45{\pm}0.33$%, 5:1에서는 $95.8{\pm}10.7%$의 전환율로 이산화탄소를 모두 전환시키기 위해서는 양론식에 비해 더 많은 양의 수소가 필요한 것으로 확인되었다. 이는 hydrogenotrophic methanogen의 생장유지에 필요한 에너지원인 수소가 사용된 것에 기인한 것으로 사료된다. 체류시간별로 처리효율을 확인한 결과, 임계처리용량은 EBCT 3.3시간에서 수소(99.9%)와 이산화탄소(96.23%)의 안정적인 전환율을 보이며 $1.15{\pm}0.02m^3{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 메탄생산속도와 $2.01{\pm}0.04kg{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 이산화탄소 고정화속도를 나타내었다.

• 유기물자원화
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• 제26권2호
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• pp.95-103
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• 2018

바이오가스 이용 최적화를 위해 탈황 및 제습 전처리시설 가이드라인으로 $H_2S$ 농도는 철염으로 처리가능한 150 ppm으로 설정하고, 제습은 발전기 운전 적정수분 값이며 EU회원국에서 바이오가스 활용 시 적용하는 상대습도 60 %로 설정하였다. 국내 바이오가스 평균 온도인 $31^{\circ}C$에서 상대습도 60 %으로 적용한다면 노점온도 $22^{\circ}C$, 절대습도 $20.57g/m^3$으로 나타낼 수 있으며, 전처리 설비가 적절히 가동된다면 가이드라인에 만족하여 바이오가스의 이용이 최적화 될 것으로 사료된다. 바이오가스 이용 최적화를 위해 발전기 설비 가이드라인을 설정하고자 하였다. 바이오가스 적정 이용량으로는 전체 가스 발생량의 90 % 이상을 이용해야하며, 발전기 시설의 용량은 여유율을 10~30 %로 설정해야 한다. 발전기에 유입가스의 압력을 균등화하기 위해서는 가스 균등조(buffer tank)를 설치하며, 발전실 평균온도는 $45^{\circ}C$이하로 유지한다. 소화조에서 일정한 메탄농도로 가스가 생성되지 않아 효율이 저하되므로 메탄농도에 변화에 따른 공기연료비 제어시스템을 설치가 요구된다. 본 연구에서는 유기성폐자원의 바이오가스 생산 및 이용을 최적화를 위해 현장시설의 정밀모니터링과 시설별 에너지수지를 분석하고, 현장문제 해결방안에 대해서 조사하여 전처리시설 및 발전기 등의 설계 및 운전 가이드라인을 제시하고자 한다.

• KSBB Journal
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• 제8권5호
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• pp.431-437
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• 1993

적은 에너지로 적절한 유동충을 유지하기 위한 가 장 좋은 지지체는 bulk 빛 wet밀도가 가장 작은 활 성탄이며 최소및최적유동화속도가각각0.03cm/sec, 0.25cm/sec로 나타났다. 메탄 발효에 대한 유 기물 부하의 증가에 따라 모든 지지체의 CODe, 제 거율은 감소하였으나, 활성탄은 본 실험범위의 유기 물 부하에서 90% 이상의 제거율을 보였다. 이는 매 우 큰 비표면적을 가지는 활성탄에 많은 미생물이 흡착된 때문으로 사료된다. 유기물 부하 $16gCOD_{cr}/\ell.day$16gCODcr/day에서 흡착된 마생물의 양은 157mg/g이다. 천연 제올라이트와 Roast Celite를 비교하면 바표 면적만에 비례하여 미생물의 양이 증가하지는 않음 을 알 수 았으며, 동엘한 비표면적을 가지는 Roast Celite와 부석을 비교하면, 유기물 제거능이 Roast Celite가 우수한데 이로부터 표면의 거칠기가 상대적으로 크고 표면전하가 양전하를 띠는 것이 마생물 흡착에 중요한 것으로 사료된다. 혐기성 유동층 반 응기에 이용할 지지체는 유체의 shear stress를 감소 시켜서 미생물 흡착을 증대시키기 위하여 될 수 있으면 작은 wet밀도와 작은 유동화 속도를 가져야 한다고 사료된다.

• 한국산림과학회지
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• 제105권1호
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• pp.1-11
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• 2016

흰개미는 전세계적으로 2600여종 이상이 보고되었으며, 집을 형성하고 군체를 이루는 등 각종 생존 전략을 바탕으로 다양한 생태계에서 살아가고 있다. 그런데 근래 흰개미 활동이 육상 생태계의 탄소 순환에 중요한 역할을 하는 것으로 알려지면서 이에 대한 연구가 진행되고 있다. 관련 연구 결과를 분석한 결과, 흰개미의 활동은 토양 유기탄소 농도 변화, 메탄 발생 및 유기물 분해 등을 조절하여 탄소 순환에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 흰개미집은 흰개미 생물량이 집중된 지점으로 일반 토양에 비하여 평균 1.8배 많은 유기탄소를 함유하며, 열대 산림 및 사바나 지역에서 연간 $0.0-6.0kg\;ha^{-1}$의 메탄을 방출하는 메탄의 점 발생원이었다. 또한 흰개미의 섭식 활동은 고사목의 부피 대비 표면적의 비율을 증가시켜 고사목 분해를 가속화하였다. 이 중에서도 Rhinotermitidae과 흰개미에 의한 고사목 분해는 온대 산림의 탄소 순환에서 중요한 것으로 보고되고 있다. 그러나 이에 대한 연구는 극히 부족한 실정이므로 온대 산림에서의 흰개미에 의한 고사목 분해 연구가 필요하다. 흰개미에 의한 고사목 분해는 고사목을 결의 수직 방향으로 잘라 만든 단판 시료에 흰개미의 접근을 차단한 후 분해되도록 하고, 처리하지 않은 시료의 분해율과 비교함으로써 연구할 수 있다. 흰개미에 의한 고사목 분해 연구를 통하여 육상 생태계 중 특히 온대 산림에서의 탄소 순환을 보다 명확히 이해할 수 있을 것으로 기대된다.

• 유기물자원화
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• 제23권4호
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• pp.40-51
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• 2015

본 연구에서는 국내 폐기물매립지에서 배출되는 온실가스를 저감하기 위한 호기성 안정화 기술의 적용 가능성을 평가하였다. 대상매립지는 국내 Y 매립지로 LandGEM 모델을 이용하여 메탄 배출량을 산정하였으며, 온실가스 저감량($CO_2eq$)은 혐기성 조건(베이스라인)과 호기성 조건에서의 배출량을 비교하여 산정하였다. 호기성 조건에서의 온실가스 저감은 폐기물매립지 내부로 공기를 주입 시 혐기성에서 호기성으로 전환되면서 부산물로 메탄대신 이산화탄소가 발생되기 때문이다. 평가결과 호기성 안정화 기술은 기존 혐기성 대비 86.6%의 온실가스를 감축하는 것으로 나타났으며, 이는 조기안정화를 통한 주변 환경오염 저감과 동시에 온실가스를 대폭 저감시킬 수 있는 것을 의미한다. 따라서 호기성 안정화 기술은 지속가능한 매립관점에서 보았을 때 국내 폐기물매립지에 적용할 수 있는 가장 적합한 기술 중 하나로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제25권1호
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• pp.35-45
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• 2017

본 연구는 하수슬러지의 혐기소화 효율 향상을 위하여 유기물 가용화를 위한 수열탄화 최적 온도조건을 규명하고자 170, 180, 190, 200, 210, $220^{\circ}C$의 수열탄화 반응에서 생성된 수열탄화액의 메탄퍼텐셜을 분석하였으며, 병열 1차 반응식(Parallel first order kinetics model)을 적용하여 수열탄화액의 유기물을 이분해성, 분해저항성, 난분해성 유기물로 분획하여 유기물의 구성 특성을 추정하였다. 하수슬러지의 누적 메탄생산곡선은 회분식 혐기반응기 운전 후기까지 지속적으로 증가하는 양상을 보였으며 병열 1차 반응식을 적용하여 합리적인 최종메탄퍼텐셜($B_u$)의 분석이 가능하였다. 하수슬러지 수열탄화액의 최종 메탄퍼텐셜은 수열탄화온도가 170, 180, 190, 200, 210, $220^{\circ}C$로 증가함에 따라 각각 0.39, 0.39, 0.40, 0.44, 0.45, $0.46Nm^3/kg-VS_{added}$로 증가하였으며, 수열탄화 반응온도의 상승은 하수슬러지의 유기물을 가용화 시켜 생분해성 유기물($VS_B$)의 함량을 증가시키는 것으로 나타났다. 이분해성 유기물($VS_e$) 함량은 수열탄화 반응온도 $200{\sim}210^{\circ}C$에서 가장 높게 나타나 하수슬러지의 유기물 가용화를 위한 최적 수열탄화 반응온도는 $200{\sim}210^{\circ}C$의 범위로 나타났다. 또한 수열탄화 반응으로 얻어지는 하수슬러지 수열탄화액에서 생분해성 유기물($VS_B$)과 이분해성 유기물($VS_e$)의 양은 수열탄화 반응온도 $200^{\circ}C$에서 가장 높게 나타나 $200^{\circ}C$의 수열탄화 반응온도가 하수슬러지의 가용화에 최적 온도조건으로 판단되었다.

• 한국가스학회지
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• 제19권3호
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• pp.9-17
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• 2015

한국에서 소비되는 대부분의 천연가스는 배관을 통한 수송을 위하여 높은 압력으로 압축되고, 수요처에 공급되기 전에 정압기지에서 다시 감압된다. 감압과정에서 간단하고 효율적인 설치를 위해 팽창밸브가 사용되었으나 팽창밸브에서는 압축을 통해 회수되는 에너지가 없다. 따라서 팽창밸브와 동일한 감압 기능을 수행하면서 압력에너지를 축일로 회수하여 전력을 생산할 수 있는 터보팽창기가 팽창밸브의 대안으로 제시되었다. 본 연구에서는 중압 정압기지에서 팽창밸브의 평균 입구, 출구 압력조건인 68.7 bar에서 23 bar로 감압될 때 입구의 온도, 유량조건에 따라서 생산 가능한 전력을 이론적으로 계산하였다. Peng-Robinson 상태방정식을 이용하여 천연가스를 순수한 메탄으로 고려한 경우와 소량의 질소와 탄화수소의 혼합물로 고려한 경우에 대한 열역학적 물성을 계산하였다. 2013년 공급량을 기준으로 터보팽창기 도입을 통해 회수 가능한 이론적인 최대 전력생산량은 순수한 메탄의 경우 1596 MW, 혼합물의 경우 1567 MW로 추산되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권5호
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• pp.341-345
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• 2009

음식물쓰레기와 종이류로 구성된 유기성고형폐기물(고형물 함량 30% TS)을 대상으로 중온 건식혐기성소화를 시도하였고, 연속 운전 중 수리학적 체류 시간(HRT)을 150일, 100일, 60일, 40일로 감소시켰다. 기질의 고형물 농도를 30% TS (Total Solids)로 고정하였기 때문에 각각의 HRT에 해당하는 고형물 부하는 2.0, 3.0, 5.0, 7.5 kg TS/$m^3$/d였다. HRT를 줄임에 따라 단위용적 당 바이오가스 생산 속도는 증가하였고, HRT 40일에서 3.49${\pm}$0.31 $m^3/m^3/d$로 가장 높은 성능을 보였다. 이 때, 76%의 휘발성 고형물(VS) 분해율이 유지되었고, 0.25 $m^3$/kg $TS_{added}$의 메탄 생산 전환율을 보였으며, 이는 기질의 67.4%에 해당하는 에너지가 메탄 가스로 전환된 것을 의미한다. HRT 100일에서 0.52 $m^3$/kg $TS_{added}$로 가장 높은 바이오가스 전환율을 보였지만, 모든 HRT에서 0.45${\sim}$0.52 $m^3$/kg $TS_{added}$로 큰 차이가 나지 않았다. 고형물 함량이 높은 기질의 원활한 주입을 위해 소화조 발효액의 일부를 기질 투입구로 반송하여 기질과 혼합 후 주입하였다. 주입하고자 하는 기질의 5배에 해당하는 양의 소화조 발효액을 반송하여 혼합하였을 때, 가장 효과적인 기질 주입이 이루어졌다. 중온 건식 조건에서 서식하는 메탄 소화균의 활성도를 측정한 결과, 아세트산, 뷰틸산, 프로피온산을 이용할 경우 각각 2.66, 1.94, 1.20 mL $CH_4/g$ VS/d였다.