• 에너지공학
• /
• 제28권2호
• /
• pp.18-35
• /
• 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.

• 한국자원식물학회지
• /
• 제32권2호
• /
• pp.116-123
• /
• 2019

본 연구는 참당귀 뿌리의 가공 과정을 통해 분류되는 신, 대미, 중미, 세미 부위에서 지표성분과 항산화 활성을 분석함으로써, 약재로 이용되지 않는 세미 부위의 부산물 활용가능성을 평가하기 위해 수행하였다. 참당귀 뿌리의 가공 시 세미 부위의 회수율은 100kg당 $15{\pm}1.0%$로 비교적 많은 부분을 차지하였다. 지표성분 함량은 참당귀 뿌리의 직경이 작을수록 증가하는 경향성을 나타내었으며, 세미 부위에서 decursin ($4.42{\pm}0.27%$)과 decursinol angelate ($4.46{\pm}0.28%$)의 함량이 가장 높았다. 항산화 활성도 뿌리의 직경이 작아질수록 증가하는 경향성을 나타내었으며, 세미 부위의 항산화 활은 유통되는 한약재와 유사하거나 우수하였다. 세미의 지표성분 함량 및 항산화 활성의 우수성과 회수율을 고려하면, 참당귀 부산물인 세미를 건강기능성 식품, 화장품 등의 추출물 원료로 활용이 가능할 것으로 생각된다.

• 자원환경지질
• /
• 제54권2호
• /
• pp.233-245
• /
• 2021

암석의 미세구조에 대한 많은 연구는 실제 암석 관찰 뿐만 아니라 다양한 실험 장비를 이용하여 미구조의 발달 과정과 그 메커니즘을 이해하기 위해 수행되어 왔다. 변성이나 변형 작용 중에 입자 성장이나 입도의 변화를 일으킬 수 있는 광물 군집 내 입자 경계 이동 작용은 주요한 재결정작용 메커니즘 중 하나이다. 특히, 변형 과정 중 나타날 수 있는 입자 경계 이동의 연속적 관찰은 암석 유사 실험을 이용하여 수행될 수 있었다. 이번 연구에서는 다양한 실험 방법 중 유사 물질을 이용한 입자 성장 및 변형 실험 방법에 대해 기존 방법을 개량할 수 있는 실험 장비의 개발과 이를 통한 효과적인 미구조 분석 방법을 제시하였다. 개발된 실험 장비는 유사 물질 실험이 가능한 변형 장치와 실체 현미경에 회전 조작이 가능한 편광판들을 장착하여 광학적 조작이 가능하도록 구성되었다. 이들 장치들은 마이크로 컨트롤러를 통해 온도 및 변형 속도 제어 및 실험 동안 관찰되는 미구조 변화를 연속적으로 촬영할 수 있도록 자동화하여 구성되었다. 또한 편광판 회전 조작을 통해 취득되고 합성된 디지털 이미지들은 보다 정확한 입자 경계를 구분하고 분석할 수 있게 해주었다. 실험 결과의 입도 및 형태와 같은 미구조 분석을 위해 선분 교점 측정 방법과 입자 경계 트레이싱 방식을 비교하여 적용하였다. 유사물질로써는 석영과 유사한 광학적 성질을 가지는 노캠퍼(Norcamphor, C7H10O)라는 물질을 사용하였다. 개발된 장비의 실효성을 검증하고자 노캠퍼를 이용한 정적 입자 성장 실험과 단순 전단 변형 실험 및 이에 대한 미구조 분석을 수행하였다. 정적 입자 성장 실험은 시간이 지남에 따라 입자 수의 감소와 입도가 증가하는 전형적인 입자 성장 작용의 특징과 온도에 따른 성장 곡선들의 명확한 차이를 보여주었다. 중온-저변형율 조건의 단순 전단 변형 실험 결과는 평균 입도의 큰 변화는 없었으나, 입자 형태에 대해 전단 변형이 증가함에 따라 전단력 방향에 수직한 방향에 대해 약 53°의 방향으로 신장률이 증가하는 변화를 보여주었다. 이러한 미구조의 발달과정은 주어진 실험 조건에서 변형에 의해 입자 내부의 소성 변형과 내부 회복 작용이 균형을 이루면서 진행된 것으로 해석된다. 개량화 및 자동화된 실험장치를 이용한 이들 입자 성장 작용 실험 및 변형 실험의 예는 유사물질 실험에서 목적하는 바와 같이 실험 과정 동안의 입자의 미구조 변화과정을 순차적으로 관찰할 수 있고, 전체 수행 과정동안 수동적 조작없이 효율적으로 실험을 진행할 수 있다는 장점을 보여주었다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제100권1호
• /
• pp.112-117
• /
• 2011

본 연구는 산불이 저서성대형무척추동물의 섭식기능군과 군집안정성에 미치는 영향을 파악하기 위해 실시 되었다. 산불이 발생한 울진군의 2개 수계를 실험수계 그리고 산불비발생지의 2개 수계를 대조수계로 설정하여 산불이 발생한 2007년부터 2009년까지 조사하였다. 조사결과, 대조수계에서 4문 6강 16목 47과 89종, 실험수계에서 4문 6강 16목 43과 84종이 출현하였다. 각 연도별 실험수계에서 조사된 청정수계지표종인 E.P.T 분류군의 종수 및 개체수의 경우, 2007년에는 하루살이목이 21종, $2,434.6inds./m^2$, 강도래목이 3종, $199.8inds./m^2$, 날도래목이 14종, $540.2inds./m^2$로 나타났으며, 2009년에는 하루살이목 9종, $296inds./m^2$, 날도래목 4종 $44.4inds./m^2$, 강도래목은 나타나지 않았다. 전체적으로 매년 E.P.T 분류군에 속하는 종수 및 개체수가 급감하는 것으로 나타났다. 또한 매년 대조수계에 비해 실험수계에서 다양도와 풍부도가 감소하는 경향을 보였다. 섭식기능군은 GC type은 종수 및 개체수가 매년 감소하는 경향을 나타내었으나 기타 type에는 큰 변화가 없었다. 군집안정성은 실험수계에서 I III구역에 해당하는 종이 가장 많이 출현하였으나, 산불 후 매년 I III구역의 종수가 대체적으로 감소하는 경향을 나타내었다.

• 교육심리연구
• /
• 제32권1호
• /
• pp.99-130
• /
• 2018

본 연구는 서울교육종단연구(SELS) 자료 중 3차 년도(2012년)에 학교폭력 가해 경험과 피해 경험을 보고한 초등학교 6학년 1,137명의 데이터를 이용하여, 학교폭력노출 청소년 유형(가해, 피해, 중복) 별 회복탄력성과 사회적지지의 종단적인 관계를 살펴보고자 하였다. 이를 위해 자기회귀교차지연모형으로 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 초 6(2012), 중2(2014), 고1(2016)의 세 시점에서의 학교폭력노출청소년의 회복탄력성과 사회적지지의 자기회귀 계수를 측정한 결과, 학교폭력노출의 모든 유형에서 이전 시점의 회복탄력성과 사회적지지가 다음 시점의 회복탄력성과 사회적지지에 정적을 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 즉, 이전 시점의 회복탄력성/사회적지지에 대한 지각이 다음 시점의 회복탄력성/사회적지지에 대한 지각을 매우 안정적으로 예측하였다. 둘째, 회복탄력성과 사회적지지의 교차지연효과의 경우, 이전 시점의 사회적지지가 다음 시점의 회복탄력성에 미치는 영향은 피해 경험의 경우에만 유의하게 정적인 영향을 미쳤고 가해 집단과 중복 경험 집단의 경우에는 유의한 영향을 미치지 못했다. 특히, 세 번째 연구 결과로, 회복탄력성에서 사회적지지로의 반대 경로에서는 가해 경험과 피해 경험의 경우에 이전 시점의 회복탄력성이 다음 시점의 사회적지지에 부적으로 유의한 영향을 주는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 사회적지지가 회복탄력성의 보호요인이라는 그동안의 횡단적 연구 결과를 종단적인 관점으로 보완하여, 학교폭력 가해 집단과 피해 집단에서 회복탄력성을 높게 지각하고 있는 청소년들의 경우에는 오히려 사회적지지에 대해 낮게 지각할 가능성이 있다는 것을 본 연구에서 새롭게 도출해냈다는 데 그 의의가 있다. 최종적으로, 본 연구 결과를 통하여 회복탄력성과 사회적지지의 종단적 관계와 본 연구의 한계를 논하고 추후연구를 위한 제언을 하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• 제9권1호
• /
• pp.77-82
• /
• 2022

본 연구에서는 서울의 세 지점에서 이동 및 고정오염원이 대기질과 도시 공원 토양의 특성에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 조사 대상지로는 도시에서 질소 침적의 주요 발생원인 이동 및 고정오염원의 여부에 따라 서울시 마포구의 하늘공원 (Site_M), 서울시 강남구의 일원에코파크 (Site_G), 서울시 서초구의 양재시민의 숲 (Site_Y)을 선정하였고, 각 사이트별 교통량과 대기질 농도, 토양 분석 결과를 비교하였다. 교통량은 Site_G와 Y에 이어 Site_M에서 가장 많았다; Site_M과 G는 Site_Y보다 자원회수시설과 더 가까웠다. 따라서, 본 연구에서는 PM과 NO₂ 농도가 Site_Y, G에서보다 Site_M에서 많을 것이며, 사이트마다 다른 대기 침적량에 의해 토양 질소 함량도 다를 것으로 예상했다. 예상과 동일하게 PM2.5와 NO₂ 농도는 Site_M과 G에서 높았지만 PM10 농도는 Site_Y에서 약간 높았다. 식물이 주로 흡수하는 무기질소의 형태인 NO₃^-의 함량은 세 사이트에서 유의한 차이가 보이지 않았고, NH₄⁺의 함량은 Site_Y에서 다른 두 지역에 비해 더 높았는데, 이는 대기 침적에 의한 결과라기 보다는 공원 관리 차원에서의 질소 비료 투입에 따른 영향인 것으로 생각된다. Site_Y에서 다른 사이트보다 낮은 pH를 보인 것 또한 과다한 비료 시용으로 인해 산성화가 일어난 것으로 생각된다. 그러나 토양 내 NH₄⁺ 함량이 상대적으로 적은 Site_M과 G를 포함한 모든 조사 대상지에서 식생이 건강하게 보이는 것으로 보아, 공원 관리에 있어서 과도한 비료 투입을 재고할 필요가 있음을 시사한다. 비록 이동 및 고정오염원으로 인해 대기의 PM, NO₂ 등의 농도가 달랐지만 그 영향이 토양의 질소 영양 상태에 직접적 영향을 미치지 않는 수준이었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제59권3호
• /
• pp.345-358
• /
• 2021

본 연구에서는 액화천연가스(LNG; liquefied natural gas) 재기화 과정에서 버려지는 냉열을 회수하는 방법으로 액화 공기를 생산하는 공정을 개발하였다. 액화 공기는 LNG 수출국으로 운송하여 천연가스 액화를 위한 냉매를 부분적으로 대체하는 용도로 활용될 수 있다. 이를 위하여, 액화 공기는 LNG 운반선에 저장 가능한 압력을 만족하여야 한다. 따라서, 가장 널리 사용되는 멤브레인 탱크로 액화 공기를 운송하기 위해 약 1.3 bar에서 공기가 액체 상태로 존재할 수 있도록 설계하였다. 제안한 공정에서, 공기는 LNG와의 열교환 이후 추가적인 질소 냉매 사이클과의 열교환을 통해 과냉된다. LNG 운반선의 최대 용량만큼 액화 공기를 생산할 때 운송비용 측면에서 가장 경제적일 수 있으며, 천연가스 액화공정에서 활용할 수 있는 냉열이 많아지게 된다. 이를 비교하기 위하여, 동일한 1 kg/s의 LNG 공급 조건 하에서 기존 공정을 이용한 Base case와 제안공정 내 유입 공기 유량을 각각 0.50 kg/s, 0.75 kg/s, 1.00 kg/s으로 하는 Case1, Case2, Case3를 구성하고 열역학적 및 경제적 측면에서 분석하였다. 액화 공기 생산량이 많을수록 1kg의 생산량 당 더 많은 에너지가 요구되는 경향을 보였으며 Case3는 Base case 대비 0.18 kWh 높게 나타났다. 그 결과 Case3의 액화 공기 1 kg 당 생산 비용이 $0.0172 더 높게 나타났다. 그러나 액화 공기의 생산량이 증가함에 따라 1 kg 당 운송 비용이 $0.0395 감소하여 전체 비용 측면에서 Case3는 Base case에 비해 1 kg 당 $0.0223 적은 비용으로 액화 공기를 생산 및 운송할 수 있음을 확인하였다.

• 한국포장학회지
• /
• 제28권3호
• /
• pp.175-182
• /
• 2022

중금속은 첨가제 성분이나 오염으로 인해 식품용 플라스틱 기구 및 용기, 포장 제품에 유입되어 식품을 통해 인체로 노출될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 독성을 가진 7종의 중금속(납, 카드뮴, 니켈, 크롬, 안티몬, 구리, 망간)을 선정하고 국내 유통되는 16재질 137개 제품들에서의 이행량을 파악하여 위해도 평가를 수행하였다. 대상 검체들은 4% 초산을 식품모사용매(70℃, 30분)로 적용하여 이행시험을 수행하였다. 동시분석을 위해 유도결합플라즈마 질량분석법(ICP-MS)을 적용했으며 선형성, 검출 한계(LOD), 정량 한계(LOQ), 회수율, 정밀도를 측정하고 확장불확도를 산출하여 정량결과의 신뢰성을 확보하였다. 모니터링 결과, 전체적으로 불검출 (ND) ~ 8.76 ± 11.87 ㎍/L의 수준으로 검출되었으며, 대부분이 평균 1 ㎍/L 미만의 미량으로 확인되었다. 또한 안티몬이 PET 재질에서 다른 재질들에 비해 통계적으로 유의하게 높게(p < 0.05) 측정되었다. 마지막으로 위해도를 평가한 결과, 국내 유통되는 제품들의 중금속들은 인체안전기준 대비 모두 안전한 수준으로 유지되고 있는 것을 확인하였다.

• 멤브레인
• /
• 제32권4호
• /
• pp.235-252
• /
• 2022

무삼투압차 역삼투압(Δ𝜋= 0)은 KAIST H. N. Chang 명예교수가 2013년 발명, 2014년 미국 특허 출원, 2018년 특허 취득(US 9,950,297) 해수담수화기술. Chang 등의 RO 기술은 삼투압 조정조와 저압 역삼투압의 2 챔버로 구성. Chang 등은 소금물을 비롯한 모든 수용액은 물과 용질(소금)로 완전 분리 가능 주장. 삼투압차 조정조, 저압 역삼투압조 2 챔버로 구성됨. 고농도 용액의 삼투압은 1908년 미국화학회지 출간된 MIT G. N. Lewis식 이용. 두 번째 특허(US 10,953,3367)에서 RO가 10~12 bar 저 삼투압차 수행 가능 증명. 세 번째 특허(Korea 10-2322755, 해외 출원 중) Singularity ZERO 활용하면 기존 RO에 비해 물은 50% 추가, 막 면적은 1/3, 이론에너지는 1/5, 동일 용량의 S-ZERO 기술은 기존 RO 건설비의 50~60%로 예측됨.

• 자원리싸이클링
• /
• 제31권6호
• /
• pp.44-51
• /
• 2022

현재 전기로(EAF) 제강 공정에서는 내화재 보호 및 탈황능 개선을 위해 MgO 함유 Flux인 경소돌로마이트를 사용하고 있으며, 탈산 효과와 동시에 Slag foaming을 통한 전력에너지를 저감시키기 위해 가탄제를 투입하고 있다. 본 연구에서는 상기 효과들을 경제적으로 달성하기 위해 폐 MgO-C계 내화재를 사용하고자 한다. 폐 MgO-C계 내화재는 현재 대부분 재활용되지 못하고 폐기되고 있는 실정이지만 다량의 MgO와 흑연 성분을 함유하고 있어 제강용 Flux로서의 효용가치가 입증되면 대량 재활용이 가능할 것으로 기대된다. 본 실험에서는 상용 EAF slag 조성을 토대로 Target 조성 범위를 설정하였다. Target EAF slag가 원만히 형성될 수 있도록 하기 위해 Flux와 함께 투입될 Pre-melt base slag를 제조하였다. Pre-melt base slag는 SiO₂, Al₂O₃, FeO를 혼합하여 알루미나 도가니에 장입 후 1450℃에서 1시간 이상 가열하여 제조하였다. 이후 제조된 Pre-melt base slag에 혼합 Flux #2(경소돌로마이트+폐 MgO-C계 내화재+석회석)을 가하여 용융반응 시험을 수행하고 그 결과를 기존 제강 Flux에 해당하는 혼합 Flux #1(경소돌로마이트+석회석) 경우와 비교 평가하여 그 대체 가능성을 평가하였다. 신뢰성있는 평가를 도출하기 위해 XRD, XRF 및 Slag foam height, Slag basicity, 철 회수 등의 평가를 종합하였다.