• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.825-828
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• 2009

고형원료인 폐기물의 감량화 및 자원화 기술 중 가장 대표적인 기술로 폐기물의 소각(incineration)기술과 가스화(gasification)용융기술을 들 수 있다. 폐기물 가스화 기술은 폐기물 내의 탄소, 수소 성분을 가스화하여 CO, $H_2$가 주성분인 합성가스(synthesis gas, syngas)로 전환하여 불연물은 용융되어 환경적으로 무해한 슬래그로 회수하는 기술이다. 폐기물 가스화 용융 시스템으로 발생된 합성가스를 재순환하여 사용하는 합성가스 재순환시스템을 통해 가스화에 필요한 열을 시스템 내에서 대체하여 사용하는 기술개발은 폐기물 가스화 용융기술의 경제성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 고형 폐기물 가스화반응에 의해 발생되는 합성가스를 재순환하여 폐기물 가스화 용융 시스템내의 자체 에너지원으로 활용할 수 있도록 하는 합성가스 재순환 시스템 및 버너의 운전특성을 고찰하였다. 합성가스의 재순환 장치에서의 운전 압력 제어 및 유량제어를 통해서 안정적인 합성가스 재순환 성능과 재순환버너의 연소 성능을 유지할 수 있었다. 합성가스 재순환버너에 의한 16,800 $kcal/Nm^3$ 조건 및 33,600 $kcal/Nm^3$ 조건에서 운전시에도 가스화기의 운전온도는 안정적으로 유지됨에 따라 생산된 합성가스의 가스화기 보조연료 대체 및 에너지절감이 가능한 것으로 판단된다.

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

• 자원리싸이클링
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• 제12권4호
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• pp.58-64
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• 2003

폐자동차 shredder line에서 발생한 ASR 재질을 사용하여 가열성형법으로 RDF 시편을 제조하기 위한 실험을 수행하였다. 성형 실험은 ASR 재질 가운데 플라스틱, 섬유 및 스폰지의 3종을 선택하고 이들을 미리 크기 10mm 이하로 절단하여 사용하였으며, 성형용 mold는 직경 40, 60 및 80mm의 3종류를 사용하였다. 실험결과 가열온도, 가열시간 및 재질 혼합비가 RDF 성형에 중요한 변수로 나타났으며, 가열온도가 높을수록 또한 스폰지 함량이 낮을수록 성형상태는 양호하였다. RDF 시편의 성형밀도는 성형조건에 따라 0.5∼0.9gr/ml 의 범위인 것으로 확인되었으며, 스폰지 혼합비율이 클수록 성형밀도는 낮았다. RDF 성형시편의 파괴강도는 대체로 0.8∼3.0MPa의 값을 보였으며, 성형밀도가 증가할수록 강도가 향상되었다. 한편, 가열온도가 높을수록 ASR 재질의 용융부위가 늘어나 성형밀도가 증가하며, 이에 따라 RDF 시편의 파괴강도는 상대적으로 높아지는 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제16권3호
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• pp.65-74
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• 2008

본 연구에서는 서로다른 4지역의 도시 생활 쓰레기의 성상 및 물리 화학적 조성을 조사 하였다. 생활 쓰레기 연료화시설 설치 및 자료확보 차원 매립장 관리차원에서 매우 필요한 연구이다. 평균 밀도는 $79{\sim}199.8kg/m^3$ 범위내의 결과를 얻었다. 생활 쓰레기는 8.87%의 음식물류, 38.8%의 종이류, 34.12%의 플라스틱류 및 비닐류, 7.16%의 섬유류, 0.96%의 목재류 1.3%의 고무 및 가죽류 등으로 구성되어 있다. 생활쓰레기의 대부분은 음식물, 종이류, 플라스틱류 등으로 이루어져 있으며 94% 정도가 가연 성분이다. 삼성분 분석에서는 17.38%의 수분 및 69.03%의 가연분 그리고 6.24%의 회분으로 이루어져 있다. 원소분석결과는 탄소 산소 수소 순으로 이루어져 있다. 생활쓰레기의 저위 발열량은 2973.8kcal/kg 이며 고위 발열량은 5209.94 kcal/kg 결과를 얻었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권8호
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• pp.5-15
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• 2016

국내 하수처리장의 증가 및 방류수 수질기준 강화 등에 따라 하수 슬러지의 발생량은 지속적으로 증가하는 추세이다. 기존 하수 슬러지는 소각과 해양배출 등으로 처리하였지만, 대기오염과 해양배출 금지 등에 따라 최근에는 자원화 또는 에너지화 방법 등을 연구하고 있다. 그러나 전반적인 기술의 수준 및 적용기술에 대한 체계적인 분석 등이 부족하여 관련 기술에 대한 향후 분석이 필요한 실정이다. 본 논문은 슬러지 처리기술, 고체연료화 및 바이오가스 증산 활용기술을 대상으로 관련 특허, 논문 동향을 조사하였다. 또한, 국내 외 연구개발 추이를 분야별 5개 국가별(한국, 일본, 중국, 미국, 유럽)로 조사 및 분석하였다. 향후 슬러지의 효과적 처리를 위해 필요한 기술 분야를 제시하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.99-105
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• 1991

본 연구는 도시폐기물의 성상을 이용하여 에너지회수공정 선택을 위한 기초자료를 얻고자 수행되었다. 폐기물은 서울시 강동구 지역에서 채취하여 물리적조성과 화학적조성이 조사되었으며, 혐기성소화실험을 통해 폐기물내의 생물학적 분해불능물질함량을 결정하였다. 분석결과에 의하면 폐기물의 탄소함량, 수소함량 및 저위발열량은 다음식에 의해 계산되어질 수 있었다; C=0.57VS, H=0.084 VS, HI=49.5VS-(6-0.045 VS)W. 또한 폐기물내의 생물학적 분해불능물질함량은 가연성물질의 58.9%, 전체폐기물의 77.7%로 나타났다. 폐기물의 처리공정중 무게감량이 가장 큰 것은 소각이며 에너지생산량은 연료생산이 가장 큰 것으로 나타났으나 에너지회수공정의 결정시는 폐기물의 연중 발열량변화, 매립지 확보문제 및 추가환경오염여부등의 제반조건이 충분히 고려되어져야 할 것이다.

• 공업화학
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• 제22권3호
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• pp.286-290
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• 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.

• 유기물자원화
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• 제20권3호
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• pp.27-33
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• 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
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• 제13권6호
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• pp.2833-2845
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• 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
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• 제10권6호
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• pp.482-493
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• 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.