• Carbon letters
• /
• 제18권
• /
• pp.49-55
• /
• 2016

Refuse-derived fuel (RDF) produced using municipal solid waste was pyrolyzed to produce RDF char. For the first time, the RDF char was used to remove aqueous copper, a representative heavy metal water pollutant. Activation of the RDF char using steam and KOH treatments was performed to change the specific surface area, pore volume, and the metal cation quantity of the char. N₂ sorption, Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer (ICP-AES), and Fourier transform infrared spectroscopy were used to characterize the char. The optimum pH for copper removal was shown to be 5.5, and the steam-treated char displayed the best copper removal capability. Ion exchange between copper ions and alkali/alkaline metal cations was the most important mechanism of copper removal by RDF char, followed by adsorption on functional groups existing on the char surface. The copper adsorption behavior was represented well by a pseudo-second-order kinetics model and the Langmuir isotherm. The maximum copper removal capacity was determined to be 38.17 mg/g, which is larger than those of other low-cost char adsorbents reported previously.

• 공업화학
• /
• 제22권3호
• /
• pp.286-290
• /
• 2011

본 연구에서는 W시에서 운영하는 RDF 생산시설의 펠렛 RDF를 이용하여 RDF의 가스화 반응으로 합성가스를 생산하였다. 생산된 RDF 촤를 소각로에 투입하여 연소과정에서 발생되는 열을 가스화로의 간접열원으로 이용하는 2단 가스화시스템 공정을 개발하였다. RDF의 가스화 반응 시간에 따른 합성가스 발생 비율과 잔재물(촤)의 발열량 분석 등을 통하여 2단 가스화시스템 공정에서의 합성가스 생산 최적 운전조건을 연구하였다. 가스화로의 외부 열원 공급에 필요한 에너지 비용 저감을 위해 최적의 촤 체류시간을 도출하였다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제19권3호
• /
• pp.24-32
• /
• 2010

본 연구에서는 생활폐기물 전처리 시설 및 재활용 선별시설로 반입되는 필름류를 선별하기 위한 기계식 회전레이크를 개발하였으며, 성능평가 및 환경적합성 검토를 통하여 현장 적용 가능성 평가를 수행하였다. 실험결과 처리용량은 벨트컨베이어속도 38.5 m/min, 레이크 회전속도 26.0 rpm(1,2차 레이크 개수는 각각 39개, 52개, 3차 브러쉬 48개)에서 5.3 ton/hr로 설계용량인 5.0 ton/hr를 만족하였으며, 레이크 회전속도 28.0 rpm에서 필름류 회수율은 92.60%, 순도 96.50%로 매우 높게 나타났다. 본 장치에 대한 소음, 진동 및 비산먼지 농도 등에 대한 환경성 평가 결과, 환경오염법적배출허용 기준치를 모두 만족하는 것으로 조사되었다. 또한, 선별된 필름류를 대상으로 고형연료(RPF; Refuse Plastic Fuel) 제조를 통한 재활용 가능성을 평가한 결과, 발열량 약 9,740.3 kg/kcal, 염소함량 약 0.18%로 고형연료 품질기준 1등급을 만족하였다. 따라서 필름류 선별장치를 재활용 선별시설에 적용할 경우 작업량 증가 및 작업환경의 개선이 가능하고, 필름류 제거를 통한 자동화선별장치의 선별효율을 개선 할 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 선별된 필름류를 고형연료로 제조하면 화석연료의 대체 에너지원으로서 사용 가능할 것으로 사료된다.

• 유기물자원화
• /
• 제20권3호
• /
• pp.27-33
• /
• 2012

환경부 통계에 의하면 하수슬러지의 배출량은 연 7~9% 증가되고 있다. 향후에도 하수처리장 증설과 질소 및 인 제거를 위한 고도처리 시행에 따라 지속적으로 증가할 것으로 예상되고 있다. 그간은 상당량 매립에 의존해 처리해 오고 있었고, 일부는 해양배출에 의해 처리하고 있었으나, 현재는 유기성폐기물 직 매립금지와 해양배출마저 금지될 상황인지라 슬러지 처리에 비상사태라 할 수 있을 것이다. 재활용을 위해 혐기성 소화공법을 적용하여 바이오가스를 생산하거나 탄화공법을 적용하여 고형연료화를 할 수 있으나, 이 또한 공정이 만만치 않으며 악취발생과 2차 폐기물이 되어 버리므로, 사실상 실용적인 방법이라 할 수 없다. 본 연구는 유동층 연소로를 적용한 하수슬러지 처리에 대하여 실제적으로 활용가능한 기술임을 검증하기 위해 핵심 기술을 선정하여 입증하는데 그 목적이 있다. 하수슬러지 처리에 있어 유동층 연소로를 적용한다면 우리나라와 같이 에너지 부존자원이 부족한 나라에서의 대체에너지원(연료)으로 쉽게 활용할 수 있게 될 것이다. 특히 본래의 유동층 연소로의 장점만을 골라 충분히 활용하게 된다면 하수슬러지를 친환경적으로, 위생적으로, 그리고 경제적으로 간단하게 처리하게 될 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제13권6호
• /
• pp.2833-2845
• /
• 2012

본 연구에서는 자원화 가능한 폐기물의 양이 분석되었으며, 폐기물 자원화시설을 단독 또는 광역시설로 추진할 경우의 설치비 및 운영비를 산정하고, 매립비용과 비교, 분석함으로서 자원화시설의 타당성을 검토하고자 하였다. 자원화시설로는 고형연료화(RDF) 시설과 자원회수시설(소각)에 대한 검토를 수행하였다. 그리고, 강원도 각 시 군별 생활폐기물의 발생량과 가연성 폐기물의 비율을 고려하여 비용분석을 위한 광역권역을 설정하였다. 분석 결과, 단독시설의 경우에는 RDF 및 자원회수시설(소각) 모두 매립방식에 비교하여 경제적 편익이 없는 것으로 나타났다. 광역 시설의 경우, RDF 방식은 매립방식에 비해 많은 비용을 절감하는 것으로 나타났지만, 자소각 방식은 그렇지 않은 것으로 나타났다. 경제적 편익과는 별개로 화석 연료의 고갈, 지구온난화, 환경적 위해성, 그리고 사회적 갈등 등을 고려할 때 폐기물의 자원화는 중요하게 고려되어야 한다. 특히, 향후 CDM 사업이 활성화될 경우 CERs(온실가스 저감인증)에 의한 추가적인 경제적 부가가치도 기대할 수 있을 것으로 나타났다. RDF 시설에 의한 CERs는 약 2,565억원, 자원회수시설에 의한 CERs는 약 540억원(단독시설) 및 774억원(광역시설)으로 분석되었다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
• /
• 제10권6호
• /
• pp.482-493
• /
• 2005

Biomass is originally photosynthesized from inorgainic compounds such as $CO_2$, minerals, water and solar energy. Recent studies have shown that anaerobic bacteria have the ability to convert recalcitrant biomass such as cellullosic or chitinoic materials to useful compounds. The biomass containing agricultural waste, unutilized wood and other garbage is expected to utilize as feed, food and fuel by microbial degradation and other metabolic functions. In this study we isolated several anaerobic, cellulolytic and chitinolytic bacteria from rumen fluid, compost and soil to study their related enzymes and genes. The anaerobic and cellulolytic bacteria, Clostridium thermocellum, Clostridium stercorarium, and Clostridium josui, were isolated from compost and the chitinolytic Clostridium paraputrificum from beach soil and Ruminococcus albus was isolated from cow rumen. After isolation, novel cellulase and xylanase genes from these anaerobes were cloned and expressed in Escherichia coli. The properties of the cloned enzymes showed that some of them were the components of the enzyme (cellulase) complex, i.e., cellulosome, which is known to form complexes by binding cohesin domains on the cellulase integrating protein (Cip: or core protein) and dockerin domains on the enzymes. Several dockerin and cohesin polypeptides were independently produced by E. coli and their binding properties were specified with BIAcore by measuring surface plasmon resonance. Three pairs of cohesin-dockerin with differing binding specificities were selected. Two of their genes encoding their respective cohesin polypeptides were combined to one gene and expressed in E. coli as a chimeric core protein, on which two dockerin-dehydrogenase chimeras, the dockerin-formaldehyde dehydrogenase and the dockerin-NADH dehydrogenase are planning to bind for catalyzing $CO_2$ reduction to formic acid by feeding NADH. This reaction may represent a novel strategy for the reduction of the green house gases. Enzymes from the anaerobes were also expressed in tobacco and rice plants. The activity of a xylanase from C. stercorarium was detected in leaves, stems, and rice grain under the control of CaMV35S promoter. The digestibility of transgenic rice leaves in goat rumen was slightly accelerated. C. paraputrificum was found to solubilize shrimp shells and chitin to generate hydrogen gas. Hydrogen productivity (1.7 mol $H_2/mol$ glucos) of the organism was improved up to 1.8 times by additional expression of the own hydrogenase gene in C. paraputrficum using a modified vector of Clostridiu, perfringens. The hydrygen producing microflora from soil, garbage and dried pelletted garbage, known as refuse derived fuel(RDF), were also found to be effective in converting biomass waste to hydrogen gas.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.294-301
• /
• 2017

본 연구에서는 유중건조 공정으로 가축분뇨 슬러지 고형 연료를 제조하기 위한 최적 조건을 선정하는 연구를 수행하였다. 연구결과물(슬러지 고형 연료)의 특성 평가를 위하여 유증 증발량 측정 실험, 슬러지 유중건조 실험, 그리고 건조 슬러지 성형 실험을 수행하였으며, 칼로리미터와 PXRF 장비를 이용하여 고형 연료의 성능을 측정하였다. 또한, 현재 시중에서 일반적으로 사용되고 있는 목재 고형 연료와 본 연구에서 개발한 슬러지 고형 연료 사이의 열량 비교 연구를 수행하였다. 실험결과에 따르면 대량생산 및 환경 친화적 측면을 함께 고려하였을 때, 30g의 슬러지를 $130^{\circ}C$의 식물성 기름으로 25분간 처리하는 것이 고형연료 생산에 가장 적합한 조건으로 나타났다. 본 연구에서 제조한 슬러지 고형 연료의 열량은 5211kcal/kg이었으며, 이는 시중에서 널리 사용되고 있는 목재 고형 연료의 열량보다 큰 값이다. 마지막으로, PXRF 측정 결과 황을 제외한 중금속은 검출되지 않았다. 그러므로 추후 산업용 제조기술로의 개발 시 황 성분 제어 공정에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

• 유기물자원화
• /
• 제26권3호
• /
• pp.55-61
• /
• 2018

본 연구에서는 D시 내의 바이오매스와 폐플라스틱을 적정 비율로 혼합하여 고형연료제품(SRF) 품질기준을 만족하는지 분석하기로 하였다. 수분함량의 경우 바이오매스 구성비가 약 40% 이하일 때부터 9.81% 이하로 분석되었다. 회분함량의 경우 최대 4.19%로 분석되었고, 원소분석 추정식(Steuer, Dulong) 및 발열량계에 근거한 저위발열량은 최소 4,851, 4,181 및 3,847kcal/kg로 나타났다. 원소분석 결과 황(S)과 염소(Cl)는 0.05% 이하로 측정되었고 중금속(Hg, Cd, Pb, As) 함량 또한 기준치 이하를 나타냄으로써 SRF 품질기준치를 만족하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 현재 적절하게 활용되지 못하고 산림에 버려져 있는 임목부산물을 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 수분에 약한 목재의 물리적 특성을 플라스틱으로 보완할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 플라스틱 소각 시 고온으로 인한 소각로의 수명문제도 비교적 완화시킬 수 있을 것으로 판단하였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제30권11호
• /
• pp.1102-1110
• /
• 2008

본 연구는 폐목재 발생원별 삼성분, 발열량, 그리고 중금속 및 Cl 함량을 분석하여 폐목재 특성을 평가함으로써 향후 폐목재 등급화를 위한 품질근거 기준을 마련하는데 필요한 기초자료를 제시하고자 하였다. 임목부산물, 생활계폐목재, 건설폐목재, 그리고 사업장폐목재의 4가지로 분류한 폐목재에서 수분함량은 대부분 5$\sim$10%를 나타내었으며, 이를 수분함량을 제외한 건조기준으로 환산하였을 때 가연분함량은 95% 이상이었고, 회분함량은 5% 이하를 나타내었다. 폐목재는 수분함량이 55%로 높았던 버섯재배폐목을 제외하고는 '건설폐기물의재활용촉진에관한법률'의 고형연료제품의 품질기준 중 발열량 기준(저위발열량 $\geq$ 3,500 kcal/kg)을 만족하였다. CCA (Cr, Cu, As)로 처리된 벤치목, 폐선박, 철도침목 등 방부목에서 CCA가 매우 높게 나타나 방부목의 사용과 관리, 폐기처분에 대한 엄격한 관리가 필요한 것으로 나타났다. Cl 함량은 목재 어(魚)상자에서만 약 1.3%로 가장 높게 나타났고 나머지 폐목재 및 재활용제품에서는 0.2% 이하의 낮은 값을 보였으나 고형연료제품의 염소함량 품질기준 (건조기준 2wt.%)을 모두 만족시켰다. 발생원별 폐목재를 유해물질 함유량을 기준으로 3등급화할 경우 대부분의 폐목재가 1등급에 해당하였으며, 합판류, MDF (medium density fiber), 표면도색된 전선드럼은 2등급에 해당하였다. 3등급에 해당하는 폐목재는 벤치목, 재활용공장목재분진, 폐선박과 철도침목으로 나타났다.

• 청정기술
• /
• 제27권4호
• /
• pp.350-358
• /
• 2021

본 연구결과에서 연소로 내 온도가 848.27 ~ 1,026.80 ℃ 범위로써 평균 976.61 ℃으로 나타났으며, 온도증가에 따라 NOx 농도는 증가하는 경향으로 나타났다. 요소 사용량은 291.00 ~ 693.00 kg d^-1로 평균 542.34 kg d^-1로 나타났으며, 요소 사용량의 증가에 따라 NOx 농도는 감소하는 경향으로 나타났다. 체류시간이 3.38 ~ 9.17 s로 평균 약 5.22 s로써 설계시 고려한 2 s이내 보다 약 2.61 배 크게 나타났다. 이는 SRF 투입량 허가조건인 1,950 kg h^-1 대비 평균 SRF 투입량이 약 55.71%인 1,086 kg h^-1로써 연소실 면적은 일정하나 SRF 연소량의 감소에 따라 배가스량 감소에 따른 체류시간이 증가하는 것으로 판단된다. O₂/CO 비는 847.05 ~ 14,877.34로 평균 3,111.30으로 나타났고, O₂/CO 비 증가에 따라 NOx 농도는 다소 증가하는 경향으로 나타났다. 온도증가와 O₂/CO 비의 증가에 공기 중 질소 성분과의 연소반응이 증가하여 NOx 농도가 다소 증가하였으며, 요소 투입량 증가와 체류시간이 증가할수록 배가스의 NOx와의 반응량이 증가하여 처리 후의 NOx 농도는 다소 감소하는 경향으로 나타났다. TMS 자료에 의한 굴뚝 출구에서의 NOx 농도는 7.88 ~ 34.02 ppm으로 평균 19.92 ppm으로써 배출허용기준 60 ppm 이내로 배출되었다. NOx 배출계수는 1.058 ~ 1.795 kg ton^-1으로써 평균 1.450 kg ton^-1으로 나타났다. 본 연구결과 NOx 배출계수는 기타 고체연료인 최대 배출계수 5.830 kg ton^-1 약 24.87%로 나타났으며, 기타 합성수지류와 기타 사업장폐기물의 배출계수인 1.817 kg ton^-1, 3.322 kg ton^-1 대비 각각 79.80%, 43.65%로 나타났다. 기 유사 연구결과인 NIER 고시(2005-9)의 RDF 배출계수인 1.400 kg ton^-1과 유사하게 나타났으며, 최대로 나타난 SRF의 경우인 배출계수 13.210 kg ton^-1에 비해 약 10.98%로 나타났다. 따라서 NOx의 배출계수는 편차가 크게 나타났다.