• 유기물자원화
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• 제28권4호
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• pp.43-52
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• 2020

멤브레인을 이용한 기체 분리 기술이 발전함에 따라 분리 과정을 설명하기 위해 다양한 수학적 모델을 개발하고 적용해 왔다. 본 연구에서는 셀룰로오스 아세테이트(CA) 중공사 분리막을 제조하여 실험에 사용하였다. 메탄, 질소, 산소 및 이산화탄소 순수가스를 이용하여 투과도를 측정하고, 향류 흐름 모델(Counter-current model)을 적용하여 실험데이터와 비교/해석하였다. CA 막에 대한 이산화탄소와 메탄의 투과도는 각각 25.82 GPU와 0.65 GPU로 나타났다. CO2/CH4 선택도는 39.7이었다. 순수가스 테스트 후 세 가지 모의 혼합가스에 대한 분리 테스트를 수행하였으며, 다양한 stage-cut 조건에서 투과된 가스의 농도를 측정하였다. 실험으로 얻은 데이터를 향류 흐름 모델로 비교한 결과 상당히 일치하는 것으로 나타났으며, CA 멤브레인 모듈을 사용한 바이오가스 분리를 수학적 모델로 구현할 수 있었다. 또한 유한차분법(FDM)을 적용하여 멤브레인에서 바이오가스의 분리 거동을 유추할 수 있었다. 향후 향류 흐름 모델은 바이오가스 분리 공정을 위한 모델로서 활용 가능할 것으로 기대된다.

• 유기물자원화
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• 제31권1호
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• pp.69-84
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• 2023

폐기물처리시설의 지속적인 설치·정기검사에도 불구하고 현장 처리시설에서는 과다소각, 불법투기 악취 등에 대한 민원이 지속적으로 발생하는 것으로 보아 현재의 폐기물처리시설 설치정기 검사방법의 개선이 필요하다고 판단되었다 이에 현재 운영중인 폐기물처리시설(6개분야)을 대상으로 현장조사를 실시하여 각 분야별 폐기물처리공정을 파악하고 검사에 적용된 주요한 운영인자를 파악하고, 주요공정별 물질·에너지수지를 산정하여 폐기물처리시설의 적정 운영 여부를 확인하였다. 주요 운영인자 조사 결과 소각 및 시멘트 소성로, 소각열회수시설 등의 경우 소각에 필요한 소각로의 온도 유지 및 발생되는 대기오염물질의 처리가 가장 주요한 인자였으며, 매립시설의 경우 옹벽의 안정성, 매립 후 발생되는 침출수 및 배출가스 관리가 주요한 인자로 나타났다. 멸균·분쇄시설의 경우 멸균여부(아포균검사)가 가장 중요한 주요인자 이었으며, 음식물류폐기물처리시설의 경우 발효(소화, 부숙) 시 체류시간 및 악취관리가 주요한 인자로 나타났다. 또한 물질에너지수지 산정 결과 소각시설의 경우 폐기물 투입량 대비 바닥재 발생량은 약 14%, 비산재 발생량은 약 3%로 적정 운영되고 있을을 확인하였다. 또한 음식물류폐기물시설 중 혐기성분해시설의 경우 유입량 대비 바이오가스 발생량은 약 17%, 바이오가스 전환효율은 약 81%로 나타났고, 퇴비화시설의 경우 유입폐기물 대비 약 11%의 퇴비가 생산되어 모두 적정운영 되고있음을 확인하였다. 이에 따라 폐기물처리시설 검사방법의 고도화를 이루기 위해 세부검사방법의 정량적 기준 적립 뿐만 아니라 각 시설의 정기검사 시 1년간의 운영자료 등을 수집하여 폐기물의 흐름을 파악하고 처리시설의 적정운영 여부를 판단한다면, 처리시설의 운영 및 관리효율이 상승할 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제16권5호
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• pp.14-20
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• 2012

바이오가스는 Biomass, 유기성 폐기물 등의 혐기소화 공정을 통해 얻을 수 있는 대표적인 신재생연료로 저발 열량에도 불구하고 탄소중립적인 특성이 있기 때문에 이를 엔진에 적용하여 에너지를 생산하고자 하는 노력이 계속되어왔다. 바이오가스는 원료의 종류 및 혐기소화 공정 조건에 따라 그 연료 조성이 달라질 수 있는데, 이러한 조성 변화는 엔진 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 바이오가스 연료 내 불활성가스의 종류 및 비율을 변화시켜 모사하고 이를 이용하여 바이오가스 내 불활성가스 종류의 변화가 엔진 성능 및 배기 특성에 주는 영향을 파악하였다. 실험 결과로 각 불활성가스 종류 및 함량에 따른 최적 점화시기를 결정하였으며, 불활성 가스 조성 변화가 엔진 출력, 효율, 배기 성능에 미치는 영향을 제시하였다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제22권7호
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• pp.1225-1232
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• 2000

연간 발생량이 1,563천톤에 달하는 하수슬러지의 효율적인 감량화 및 안정화를 위하여 전자선조사시의 물리 화학적 특성변화를 살펴보고 탈수에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 슬러지에 3~20kGy의 전자선을 조사한 경우, pH와 알칼리도는 증가하는 양상을 띠었으며, 3kGy 조사시 용존단백질농도는 2.2배, SCOD는 10배 이상 증가하여 후속처리로 혐기성소화와 연계시 양질의 기질을 제공할 수 있어 전처리로서의 효과가 매우 우수함을 알 수 있었다. 여과비저항을 통해 살펴본 슬러지의 탈수성은 소화슬러지에 6kGy의 전자선을 조사한 경우 원슬러지에 비해 8.8배 가량 향상되었으며, 동일조건에서 화학개량한 경우에도 전자선을 조사한 슬러지의 탈수성이 4~10배 우수한 것으로 나타났다. 또한 여과비저항 측면에서만 볼 때 전자선조사만으로도 무기응집제를 통한 개량효과를 대치할 수 있는 것으로 조사되어 슬러지의 탈수성향상에 있어 전자선조사가 매우 효과적인 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권11호
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• pp.765-771
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• 2012

본 연구에서는 BMP (Biochemical Methane Potential) test를 통해 얼갈이배추, 딸기, 토마토, 오이, 참외 시설농업부산물의 잠재메탄발생량을 조사하였다. 또한, 시설농업부산물을 사일로에 저장하고 저장 전후의 잠재메탄발생량을 비교하여 사일리지 저장기술이 메탄 생산에 미치는 영향을 분석하였다. 대상 시료의 잠재메탄발생량과 생분해도는 각각 149~286 mL-$CH_4/g$-VS, 27~48%(by vol.)의 범위를 나타내었으며 메탄발생량은 얼갈이배추 > 참외 > 딸기 ${\approx}$ 오이 > 토마토 순으로 조사되었다. 사일로 저장 후, 원시료와 비교하였을 때 VS 기준 메탄발생량이 -11~36%(by vol.) 증감하여 시료 별로 상이한 결과를 보였다. 저장기간 중 유기산 증가, 섬유소 분해로 메탄발생량이 증가하고 화학 성분의 변화, 암모니아 저해로 메탄발생량이 감소한 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권3호
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• pp.110-116
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• 2016

최근 다양한 형태의 슬러지 최종처리 기술들이 제안되고, 기존 혐기성 소화공정에서 바이오가스 생산효율을 증가시키기 위한 전처리 기술들이 개발되어왔다. 이들 기술 중 열적전처리(Thermal pretreatment) 기술은 기존 슬러지 처리방법과 다르게 입자의 유기성 성분을 용해시킴으로써 슬러지 특성을 변화시켜 감량과 재이용이 가능한 전처리 기술이다. 그러나 대부분의 연구들은 높은 온도에서 입자의 가수분해, COD 가용화부분에 중점을 두고 연구 되어졌으며, 소수의 결과들만이 물리, 화학적 특성변화에 대해서 보고되었다. 본 연구는 열적전처리 효율에 영향을 미칠 수 있는 온도, 약품이 탄소원 형성과 분율에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 그 결과 반응온도가 증가함에 따라 입자의 가수분해 속도가 증가하였으며, 산화제의 주입량이 증가 할수록 고분자 유기성 물질은 감소하고 저분자 유기성 물질(분자량 350 g/mol 이하)의 분율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이번 실험결과는 슬러지 감량화 및 재이용를 위한 열적 전처리에 의한 분자의 특성을 파악하는데 기여할 수 있을 것이라 판단한다.

• 멤브레인
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• 제21권4호
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• pp.367-376
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• 2011

매립지나 유기성폐기물의 혐기성소화에서 발생되는 바이오 메탄가스 혼합물에서 이산화탄소를 제거하고 고농도의 메탄을 연료로 정제하는 기술은 온실가스의 저감과 신재생에너지 개발의 두 가지 장점을 함께 가지고 있다. 고분자 소재를 이용한 분리막기술은 메탄의 분리에 경제적으로 적용될 수 있는 기술이다. 본 연구에서는 이산화탄소/메탄의 선택도가 50, 이산화탄소의 투과도가 3.4 barrer로 알려진 폴리이서설폰[1]을 고분자 소재로 사용하고, 비용매 첨가제로 폴리이서설폰을 잘 팽윤시키는 아세톤의 함량을 달리하여 비대칭 중공사막을 제조하였다. 아세톤의 함량 9 wt%, 방사높이 10 cm, 4 wt% PDMS 코팅을 거친 폴리이서설폰 중공사막은 이산화탄소 투과도 36 GPU 및 이산화탄소/메탄 선택도 46의 우수한 성능을 나타내었다. 최적조건의 비대칭 폴리이서설폰 중공사막을 이용하여 제조된 모듈의 이산화탄소/메탄 순수가스 및 혼합가스 투과특성을 압력, 유입조성의 변화에 따라 관찰하여 분리막 공정을 구성한 결과 10 atm의 압력조건에서 95%의 메탄을 58%의 회수율로 얻을 수 있는 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제27권1호
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• pp.77-85
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• 2019

바이오가스화는 유기성폐기물을 처리하는 과정에서 발생되는 메탄가스를 포함하는 환경 친화적인 연료를 생산하는 기술이다. 바이오가스화는 유기성폐기물의 해양투기 금지 이후 안정적인 육상처리일 뿐만 아니라 신재생에너지원으로 인정받으면서 세계적인 관심을 받고 있다. 최근에는 생산된 바이오가스를 고품질화하여 도시가스 및 수송용으로 이용하는 추세가 증가하고 있다. 바이오가스화 현장시설에서는 아직도 잦은 고장으로 바이오가스 생산이 저하되고, 또한 생산된 바이오가스를 효과적으로 정제하여 이용하는 것이 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 바이오가스 생산 및 이용 시설에서의 문제점들을 파악하고, 최적으로 바이오가스를 도시가스 및 수송용으로 활용 가능하기 위한 가이드라인 및 기술지침을 마련하고자 하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제30권4호
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• pp.908-915
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• 1998

재래식 메주의 제조 공정을 재현하기 위하여 국산 대두를 사용하여 춘천 지역의 메주 제조 농가에서 메주를 발효시키면서 특성을 조사하였다. 재래식 메주 발효 중에 이화학적, 효소학적 및 미생물의 변화 분석은 산업적으로 메주의 대량 생산을 위한 기초적인 자료가 될 것이다. 발효 중 환경분석을 한 결과 이 지역의 메주 발효는 $10{\sim}15^{\circ}C,{\;}60{\sim}70%$ RH의 조건에서 이루어지고 있었다. 메주의 수분은 초기 59%에서 내부는 19%, 외부는 11%로 감소하여 무게가 73% 감소되었다. pH는 발효 33일에 8.5로 증가하였고 이후 감소하여 발효 70일에는 7.9로 되었다. 수용성 단백질은 초기에 1.47%이던 것이 발효 33일에는 $6.31{\sim}7.34%$로 증가하였고 아미노태 질소는 발효 70일에 내부 770 mg%, 외부 460 mg% 정도로 도달되었으며 메주의 색도는 발효 중 점차로 어두워지며 적색도와 황색도가 감소되는 편이었다. 발효가 진행됨에 따라 전분관련효소의 작용은 미미하고 산성 단백 분해 호소력이 강하였고 lipase 활성이 있어 메주 발효에 중요한 역할을 함을 알았다. 발효중 미생물의 변화를 보면 메주의 내외 부분에 큰 차이 없이 $10^8{\;}CFU/g$정도가 있으며 내염성 세균의 증식 경향도 유사하여 초기에 $1.51{\times}10^7{\;}CFU/g$인 것이 12일 이후로 $10^8{\;}CFU/g$정도로 유지되었다. 혐기성 균은 초기에 $10^4{\;}CFU/g$ 수준이던 것이 47일 후에 증가하는 추세로 $10^5{\;}CFU/g$ 수준이었다. 효모 및 곰팡이 수는 $10^4{\sim}10^5{\;}CFU/g$정도이었다.