• 한국표면공학회지
• /
• 제55권1호
• /
• pp.32-37
• /
• 2022

In a carbon-zero social atmospher, research is underway to reduce the use of fossil fuels. Interest in cleaner energy sources and their storage system is growing, and among them, research on effective energy storage is being actively conducted. Energy storage system(ESS) can be divided into secondary batteries, fuel cells, and capacitors, and the superiority of energy density of secondary batteries has a dominent influence on the ESS market. However, as problems with secondary batteries, charge/discharge speed, safety, and deterioration of electrodes are being highlighted. In this study, an electrode for supercapacitor with superior charge/discharge speed and specific capacitance is manufactured. The manufactured spinel nickel cobalt electrodes had specific capacitances of 1018.8 F/g, 690.8 F/g, and 475.1 F/g at 1 A/g in 1 M KOH electrolyte, and shows a performance retention rate of 77.48%, 63.30%, and 58.16% after 2000cycles at 7 A/g.

• 한국환경농학회지
• /
• 제41권2호
• /
• pp.71-81
• /
• 2022

BACKGROUND: Animal manures are one of the biggest sources of greenhouse gases and improper manage-ment of animal wastes contributes to the increasing greenhouse gases in the atmosphere. Con-verting greenhouse gases generated from animal manures to energy is one way of contributing to the net-zero carbon emissions. METHODS AND RESULTS: The potential for methane production from cow manure (CM) was studied by measuring the methane yield using the biochemical methane potential (BMP) test. In particular, the effect of co-digestion using rice straw (RM) on the methane production was studied. The methane yields from the co-digestion of CM and RS were statistically similar to that from the mono-digestion of CM or RS. But there was a synergy effect at the CM:RS ratio of 1:2 and 1:1. This can be attributed to the increased C/N ratio. The changed microbial community structure with the addition of substrates (CM, RS) probably led to the increase in the methane produc-tion. CONCLUSION(S): The methane production potential of the particular CM used in this study was not improved by the addition of RS as a co-substrate. The addition of substrates to the anaerobic sludge promoted the increase in the microbial species having synergetic relationship with methano-gens, and this can partially explain the increase in the methane production with the addition of substrates. Overall, there are needs for further studies to improve the methane yield from CM.

• 한국항만경제학회지
• /
• 제40권2호
• /
• pp.137-155
• /
• 2024

기후위기 시대를 맞아 '2050 탄소중립' 목표를 달성하기 위해서는 해운산업뿐만 아니라 글로벌 공급망의 주요 거점인 항만의 탈탄소화가 뒷받침되어야 가능하다. 이에 본 연구는 항만의 탈탄소화 개념 정립에 이어, 항만 배출가스 오염원별로 항만 탈탄소 전환의 장애요인과 해결방안을 문헌 연구를 통해 검토해 보았다. 이어 세계 주요 항만들의 탈탄소화 이행 목표와 전략에 대해 사례분석을 통해 살펴보았으며, 성과기반 스코어 측정방법을 이용하여 국내 5대 항만들의 탈탄소화 이행 수준을 정량적으로 평가해 보았다. 분석 결과, 국내 항만들의 탈탄소화 수준은 전반적으로 선진국 항만들에 비해 상당히 뒤처져 있는 상황이다. 특히 환경친화적 내륙운송을 위한 조치, 미래 대안연료 벙커링 시설, 그리고 다양한 시장기반 인센티브 정책이 필요한 것으로 나타났다. 국내 항만의 탈탄소 전환을 위한 정책과제로서는 첫째, 항만에서 배출되는 온실가스의 배출량 목록, 모니터링, 보고체계 수립과 관련 정보 공개의 필요, 둘째, 다양한 온실가스 저감조치의 믹스전략, 셋째, 항만의 신재생에너지 비중 제고 등을 제시하였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제33권12호
• /
• pp.913-921
• /
• 2011

본 연구는 저탄소 녹색마을을 Y군의 협조를 얻어 A, B, C마을에 설치한다는 전제에서 환경성, 경제성, 에너지자립도 등을 분석하여 종합적인 타당성을 검토하였다. 대상 바이오매스의 종류 및 양은 가축분뇨 28톤/일, 과수전정지 2톤/일로 하루 30톤 규모로 시설용량을 설정, 시설은 습식계(가축분뇨) 바이오매스를 이용한 바이오가스화 시설과 건식계(전정가지) 바이오매스를 이용한 화목보일러 시설, 열병합발전기, 퇴비화시설 등으로 구성하였다. 구성된 시스템을 운전하였을 때, 전기생산량은 540,540 kWh/년, 열에너지 생산량은 1,762 Gcal/년으로 분석되었다. 대상마을 가구(129가구)에서 기존에 사용하고 있는 전기에너지는 309,600 kWh/년으로 시설에서 생산된 전기에너지를 공급하면 대상지역의 전기에너지 자립률은 100%가 되며, 잉여전력은 230,940 kWh/년이었다. 또한 열에너지는 대상마을의 비닐하우스에서 소요되는 양을 산정하였으며, 기존 사용량 1,415 Gcal/년으로 열에너지 자립률 역시 100%가 되며, 잉여량은 347 Gcal/년이 되었다. 경제성은 시설설치비용 504,000만원, 운영비 48,509만원, 수익 33,712만원으로 연간 약 1억 4천만원 적자, 15년 동안 약 22억원의 적자이나, 환경성 분석에서 원유대체효과 약 178백만원, 온실가스감축효과 약 92백만원으로 연간 총 2억 7천만원의 환경적 편익이 발생되어, 종합적으로는 연간 약 1억 3천만원 정도의 편익이 발생되었다. 정부 및 지자체의 예산지원을 통하여 진행되더라도 경제성, 환경성, 에너지자립도를 종합하여 볼 때, 충분한 타당성이 있는 사업이라고 판단되었다.

• 대한화학회지
• /
• 제33권5호
• /
• pp.558-567
• /
• 1989

여러가지 조성비로 만든 Cu/ZnO계 촉매로 이산화탄소를 수소화시켜 메탄올을 합성하였다. 촉매제조시 각 성분의 조성비가 촉매활성에 미치는 영향을 조사하고 반응촉매에 대하여 표면적 측정(BET), 주사전자현미경 측정(SEM), X선회절분석(XRD), X선광전자분석(XPS) 등을 실시하여, 각 촉매의 촉매특성을 조사하고 촉매활성과의 연관성을 연구하였다. 반응생성물은 메탄올과 일산화탄소 뿐이었는데 메탄올의 생성은 CuO의 함량이 증가하면 그에 따라 점차 증가하였으나 CuO:ZnO의 조성비율이 30:70일 경우에 최대이었고, CuO가 70 이상이면 급격하게 감소하였다. 촉매에 대한 SEM 측정과 BET 측정결과에서 확인된 바와 같이 이점은 미세결정크기가 증가되고 표면적이 감소하는 점과 일치되었다. 또 XPS 측정결과에서 촉매표면상에서의 Cu의 농도는 Cu/Cu+Zn(atomic ratio)을 비교할 때 CuO의 함량이 50% 이상인 경우에서 현저히 감소하였다. 그리고 각 촉매들의 $Cu(2P^3)$에 대한 결합에너지의 수치상의 값은 거의 같았으나 환원된 상태의 $Cu(2P^3)$의 결합에너지는 소성된 상태의 것과 비교하여 낮아졌고, 표면에 분포된 Cu 는 대부분 $Cu^{\circ}$로 확인되었으며 CuO:ZnO의 조성이 30:70인 경우에서 최대가 되었다. 이것은 또한 CuO의 조성비율이 30인 때에 메탄올생성이 최대라는 실험결과와도 잘 일치하였다. 그리고 환원된 각각의 촉매로 펄스(pulse)형태의 반응기에서 이소프로판올을 분해시킨 결과 아세톤의 생성율이 프로필렌보다 컸음으로 이들은 염기성이 상대적으로 강한 촉매라고 추측하였다.

• 한국응용곤충학회지
• /
• 제61권4호
• /
• pp.605-614
• /
• 2022

인류는 기후변화와 인구 구성 비율의 급격한 노령화 라는 두 가지 커다란 생존을 위협하는 문제점에 직면해 있다. 기후변화는 경제 발전과 운송 수단의 발달로 화석 연료 사용 증가에 따른 대기 중 온실가스 농도가 증가한 결과이고, 인구 구성 비율의 노령화는 선진국의 의 생명과학 기술 발전과 개인 위생의 증진으로 기대 수명이 증가한 결과이다. 돌이킬 수 없는 전 지구적인 기후변화를 피하기 위해서는 빠른 기간 내에 온실 가스의 배출이 없는 탄소 제로 경제로 전환을 해야 한다. 이 목표를 달성하기 위해서는 농업 중 온실가스의 발생이 가장 많은 낙농축산업을 저탄소 경영방식으로 전환하고 동시에 소비자들의 저탄소 식품들에 대한 인식의 변화가 필요하다. 현재 지구상 이용 가능 초지 중 77%가 가축용 사료 재배에 활용되지만, 인간이 섭취하는 전체 단백질의 37%와 총 열량의 18%만이 낙농축산업에서 얻어질 뿐이다. 그러므로, 가축보다 온실가스 배출량, 물의 사용량이 적고, 사육 공간이 작아도 되며 사료전환율이 높은 식용 곤충을 단백질원으로 활용해야 할 필요성이 있다. 이와 더불어 건강기능 증진 효과가 있다고 과학적으로 밝혀진 누에와 같은 곤충들의 기능성을 활용하여 현재 치료 방법이나 예방법이 확립되지 않은 퇴행성 질환들을 예방하고 치료를 촉진시킬 수 있는 기능성 식품 개발이 필요하다. 곤충은 동물 중 가장 오래 전에 지구상에 나타났고, 인간의 생존 유무와 상관없이 앞으로도 빠르게 진화를 하여 지구의 환경 변화에 적응하고 번성할 것이다. 그러므로, 다양한 식용 곤충과 누에를 포함한 약용 곤충을 이용한 산업은 현재 인류가 직면한 문제를 해결하여 미래에 인간이 지구에서 생존하고 번영할 수 있는 중요한 받침돌이 될 것이다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제44권6호
• /
• pp.1195-1206
• /
• 2011

남양주의 실제 상추재배 농가를 대상으로 전과정평가를 적용하여 bottom-up 방식의 사례분석을 수행하였다. 사례분석을 위하여 현장을 방문하여 청취 조사를 하였고, 대상 농가는 유기농가 2곳, 무농약 인증 농가 1곳, 관행농가 2곳이었다. 현장자료 수집과 산정에서 데이터 값의 오차범위가 넓어지는 것을 고려하여 추가의 냉난방이 없는 가을 1 작기를 기준으로 평가하였고, 민감도 분석과 시나리오 분석을 추가하였다. 전과정 목록분석과 영향평가는 'PASS(4.1.3)' 소프트웨어를 사용하였다. GTG 목록작성 결과 상추 1 kg 생산하는데 투입되는 물질 중 비료와 에너지 투입이 가장 높은 비중을 차지하였고, 농약이 가장 작은 값을 나타냈다. 특히 육묘단계가 없었던 농가 1을 제외한 모든 농가에서 전기의 투입량이 가장 높게 나타났다. 상추 1 kg 생산하는데 영농작업으로 말미암아 포장에서 직접 배출되는 $CO_2$, $CH_4$, $N_2O$는 각각 6.79E-03 (농가 1), 8.10E-03 (농가 2), 1.82E-02 (농가 3), 7.51E-02 (농가 4), 1.61E-02 (농가 5) kg $kg^{-1}$ lettuce이었다. 전과정 목록분석 결과 시설 상추 1 kg 생산하는데 발생하는 온실가스 발생량은 $CO_2$가 배출량 대부분을 차지하였고, 그 다음이 $N_2O$, $CH_4$ 순으로 나타났다. 농가별 $CO_2$ 배출량은 각각 2.92E-01 (농가 1), 3.76E-01 (농가 2), 4.11E-01 (농가 3), 9.40E-01 (농가 4), $5.37E-01kg\;CO_2\;kg^{-1}\;lettuce$ (농가 5)이었다. 공정별 온실가스 발생량을 분석한 결과, $CO_2$는 에너지생산 과정에서 발생하는 양이 가장 많았다. 관행농은 에너지생산에 의한 배출 비중이 유기농보다 적었고 대신 복비 생산에 의한 $CO_2$ 배출 비중이 그 차이만큼 늘었다. 또한, 무기질 비료 투입이 많아질수록 아산화질소 발생에서 상추재배 공정이 차지하는 비중이 높게 나타났는데 농가 1, 2는 87%, 농가 3은 64%를 나타냈다. 시설 상추 생산체계의 탄소성적 값은 농가별로 각각 3.40E-01 (농가 1), 4.31E-01 (농가 2), 5.32E-01 (농가 3), 1.08E+00 (농가 4), 6.14E-01 (농가 5) kg $CO_2$-eq. $kg^{-1}$ lettuce였다. 민감도 분석 결과 유기질 비료 민감도가 무기질 비료 민감도 보다 높았고, 이 중 유박의 민감도가 가장 높았고, 복합비료의 민감도가 가장 낮았다. 또한, 온실가스 변화량 중 아산화질소 발생량이 가장 민감하게 변화하였다. 전기 사용량 변화에 따른 민감도 분석은 이산화탄소의 민감도가 가장 높았고, 다음이 메탄이었고, 아산화질소는 민감도가 0에 가까웠다. 따라서 시설재배 상추생산에서 탄소배출량 감소를 위하여 질소비료 종류와 시비방법 및 시설내 전기사용에 대한 합리적 영농법에 대한 연구가 필요할 것으로 판단되었다. 상추 재배에서 여름 작기에 대한 탄소 성적 시나리오 분석결과 생산량이 봄이나 가을에 비하여 약 1/2~1/3정도 작았고, 이에 따라 탄소성적도 30~40배 높은 값을 보였다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제26권4호
• /
• pp.557-565
• /
• 2010

Recently, regulations on toxic compounds in aquatic environment have been strengthened in korea due to the increasing public awareness of the water quality. Typically, these regulations include introduction of emerging toxic compounds and stricter effluent limitations for the already regulated compounds. However, too strict regulations may cause excessive burden on the industry. Therefore it is also important to assess the economic impacts when the new effluent limitation guidelines are introduced. The estimation of the additional cost for the wastewater dischargers to meet the new guidelines are based on the selected treatment technology to handle the hazardous substances and the regulatory levels for effluent limitations. To explore the procedures for cost estimation in enforcing new effluent limitations, a case study was performed specially for 1,4-dichlorobenzene. The pollutants of concern are surveyed for different industrial categories and various treatment technologies. For a given pollutant, the general performances of the treatment technologies are surveyed and a representative technology is selected. For a given technology, the capital cost and annual Operation and Maintenance (O&M) cost was calculated. The calculation of baseline costs to operate ordinary treatment technologies is also important. The ratio between the cost for introducing new treatment process and the baseline cost required for conventional technology was used to evaluate the economic impact on the industry. For 1,4-dichlorobenzene, steam stripping and activated carbon processes were selected as the specific treatment technologies. The cost effects to the regulation of the compound were found to be 6.4% and 14.5% increase in capital cost and O&M cost, respectively, at the flow rate over $2,000m^3/d$ for the categories of synthetic resin and other plastics manufacturing industry. For the case of petrochemical basic compounds manufacturing industry, the cost increases were 5.8% and 12.4%, respectively. It was suggested that cost effect analysis to evaluate the economic impacts of new effluent limitations on the industry is crucial to establish more balanced and reasonable effluent limitations to manage the industrial wastewater containing emerging toxic compounds in the wastewater.

• 대한환경공학회지
• /
• 제30권6호
• /
• pp.628-636
• /
• 2008

축산폐수를 처리하기 위한 2상 혐기성소화(TPAD)공정을 생물학적 질소제거공정(BNR)과 결합하여 운전하였다. 질산화된 유출수를 TPAD 공정의 산생성 반응조로 반송할 경우 탈질반응이 산생성 반응에 미치는 영향과 효율을 관찰하였다. 질산화된 유출수의 반송은 유입된 COD의 VFA로의 전환율을 향상시켰다. 질산화된 유출수에 적응된 산생성 슬러지의 산생성 속도는 적응되지 않은 슬러지보다 6배 빠른 것으로 관찰되었다. 탈질반응은 생성된 VFA를 탄소기질로써 사용하였지만 산생성 활성도를 향상시킬 수 있었다. 탈질속도는 COD/N비에 영향을 받았지만, 질산성 질소에 대한 산생성 슬러지의 적응여부에 더욱 지배적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 산생성 슬러지에 의한 탈질반응은 0차 반응을 보였으며 탈질속도는 1.31$\sim$1.90 mg/L$\cdot$h이었다. 반면, 질산화된 유출수에 적응된 산생성 슬러지의 탈질속도는 3.30 mg/L$\cdot$h로 거의 2배가 빠른 것으로 나타났다. COD/N비 10에서 1g의 질산성 질소를 탈질반응에 의해 제거하는데 소비된 COD의 양론비는 5.1$\sim$6.4 범위이었다.

• Tribology and Lubricants
• /
• 제11권5호
• /
• pp.128-135
• /
• 1995

Atomic force microscopy/friction force microscopy (AFM/FFM) techniques are increasingly used for tribological studies of engineering surfaces at scales, ranging from atomic and molecular to microscales. These techniques have been used to study surface roughness, adhesion, friction, scratching/wear, indentation, detection of material transfer, and boundary lubrication and for nanofabrication/nanomachining purposes. Micro/nanotribological studies of single-crystal silicon, natural diamond, magnetic media (magnetic tapes and disks) and magnetic heads have been conducted. Commonly measured roughness parameters are found to be scale dependent, requiring the need of scale-independent fractal parameters to characterize surface roughness. Measurements of atomic-scale friction of a freshly-cleaved highly-oriented pyrolytic graphite exhibited the same periodicity as that of corresponding topography. However, the peaks in friction and those in corresponding topography were displaced relative to each other. Variations in atomic-scale friction and the observed displacement has been explained by the variations in interatomic forces in the normal and lateral directions. Local variation in microscale friction is found to correspond to the local slope suggesting that a ratchet mechanism is responsible for this variation. Directionality in the friction is observed on both micro- and macro scales which results from the surface preparation and anisotropy in surface roughness. Microscale friction is generally found to be smaller than the macrofriction as there is less ploughing contribution in microscale measurements. Microscale friction is load dependent and friction values increase with an increase in the normal load approaching to the macrofriction at contact stresses higher than the hardness of the softer material. Wear rate for single-crystal silicon is approximately constant for various loads and test durations. However, for magnetic disks with a multilayered thin-film structure, the wear of the diamond like carbon overcoat is catastrophic. Breakdown of thin films can be detected with AFM. Evolution of the wear has also been studied using AFM. Wear is found to be initiated at nono scratches. AFM has been modified to obtain load-displacement curves and for nanoindentation hardness measurements with depth of indentation as low as 1 mm. Scratching and indentation on nanoscales are the powerful ways to screen for adhesion and resistance to deformation of ultrathin fdms. Detection of material transfer on a nanoscale is possible with AFM. Boundary lubrication studies and measurement of lubricant-film thichness with a lateral resolution on a nanoscale have been conducted using AFM. Self-assembled monolyers and chemically-bonded lubricant films with a mobile fraction are superior in wear resistance. Finally, AFM has also shown to be useful for nanofabrication/nanomachining. Friction and wear on micro-and nanoscales have been found to be generally smaller compared to that at macroscales. Therefore, micro/nanotribological studies may help def'me the regimes for ultra-low friction and near zero wear.