• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권6호
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• pp.692-699
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• 2013

본 연구에서는 국내 상용 순환유동층 보일러에서 아역청탄과 혼소용 연료로 사용예정인 폐플라스틱 고형연료(RPF)의 열분해 반응특성을 규명하기 위해 열천칭 반응기를 이용하여 등온(350, 375, 400, 425, 450, 500, $850^{\circ}C$) 열분해 실험을 수행하였다. 등온 열분해 결과, 반응온도 구간 $375{\sim}450^{\circ}C$에서의 반응모델 변화는 관찰되지 않았으며, 12개 반응모델 중 1차 화학반응(F1)이 가장 적합한 반응모델로 판명되었다. 이때 Arrhenius 식을 사용하여 계산한 활성화에너지는 39.44 kcal/mol이었으며, Iso-conversional 방법을 적용할 경우 활성화에너지 평균값($0.5{\leq}X{\leq}0.9$ 구간)은 36.96 kcal/mol로 반응모델 결정 여부와 관계없이 유사한 값을 보였다. 한편 순환유동층보일러의 운전온도인 $850^{\circ}C$에서 RPF 입도(d) 변화에 따른 탈휘발 시간은 $t_{dev}=10.38d^{2.88}$으로 표현할 수 있었으며, 보일러 내부에서 RPF가 균일하게 연소되기 위해서는 연료 입도와 평균 분산 거리(x)가 $x{\leq}1.58d^{1.44}$의 상관관계를 만족하여야 함을 확인할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.35-40
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• 2012

본 연구에서는 지하수내에 존재하는 휘발성 유기물 제거를 위한 탄소계 나노물질인 팽창흑연의 흡착제 가능성을 평가하기 위해 일련의 흡착실험을 수행하였다. 황산처리 후 $600^{\circ}C-1,000^{\circ}C$에서 1분동안 팽창시킨 팽창흑연의 최적 팽창조건은 $800^{\circ}C$였으며, 팽창부피는 195배에 이르렀다. 입상 활성탄과의 흡착능력을 비교한 실험결과, 팽창흑연의 비표면적은 $92.4m^2/g$으로 나타나 활성탄의 1/10에 불과하였으나, 대상 오염물질인 p-Xylene 흡착은 5분 이내에 평형농도에 도달한 반면 입상 활성탄의 경우 평형농도에 이르는 시간이 7일 이내로 나타났다. 이는 팽창흑연의 공극구조가 주로 중간공극 및 거대공극으로 이루어져 물의 혼합에 의한 대류현상으로 흡착이 일어난 반면, 활성탄에 존재하는 공극은 대부분이 미세공극으로 이루어져 확산을 통한 느린 흡착이 진행되었기 때문으로 사료된다. 팽창흑연의 등온흡착 실험결과는 langmuir식과 일치하였으며, 최대 흡착량은 24.0mg/g, 흡착상수는 7.94로 나타났다. 결론적으로 휘발성 유기오염물에 대한 활성탄과의 비교 실험결과, 팽창흑연은 작은 비표면적으로 인해 활성탄에 비해 비흡착량은 작았으나 흡착속도는 1차속도식 기준으로 500여배가 큰 것으로 나타나 빠른 흡착제거가 필요한 공정에서 유용할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권5호
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• pp.350-355
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• 2013

본 연구는 음료용 자동판매기의 냉매인 HFC-134a의 사용 및 폐기단계 탈루배출특성을 파악코자 하는데 그 목적을 두고 있다. 국내 제품인 음료용 폐자동판매기 47대의 HFC-134a 냉매를 상업용 냉매 회수기를 사용 회수하였고, 잔류량을 측정하였다. 본 연구에서 개발한 사용단계 탈루배출모델은 1차 동역학에 기초한 것으로 탈루율은 잔류 냉매 압력 즉 잔류량에 비례한다는 가정을 도입 적용하였다. 음료용 폐자동판매기의 배출시점에서의 잔류량과 사용기간 정보를 활용하여 탈루배출계수를 간접적으로 $6.9{\pm}0.7$ %/yr으로 결정하였고 이는 1대당 연간 11.6 g의 HFC-134a가 배출되는 것에 해당된다. 한편 음료용 폐자동판매기 냉매 평균 잔류율은 $62.5{\pm}2.2%$이었으며, 이는 1대당 잠재 탈루량을 144.8 g으로 결정할 수 있다. 음료용 자동판매기에서 회수한 폐냉매 성분 분석 결과가 신냉매와 거의 유사하여 폐냉매의 재사용이 가능할 것으로 여겨진다. 그러나 냉매회수 과정에서 압축기 오일이 30% 정도 포함되기 때문에 냉매 재사용을 위해서는 오일 분리가 필요하다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권9호
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• pp.1006-1015
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• 2005

본 연구에서는 항균제로 광범위하게 사용되는 triclosan (TCS)의 광분해시, 광분해 효율을 결정하는 OH 라디칼의 기여도를 조사하였다. TCS의 광분해 반응은 365 nm에서 모든 광세기 조건과 254 nm에서 낮은 광세기 조건들에서, 반응 초기 약 5분에서의 분해양상은 유사일차 속도반응 모델을 따르고 있었다. 또한 TCS의 광분해시 메탄올을 $H_2O$ 대신에 용매로 사용하였을 경우 OH 라디칼의 저해작용에 의하여 TCS 분해속도가 감소되었다. TCS의 광분해 속도는 파장이 감소하고, 광세기가 증가함에 따라 유의한 증가를 보였다. TCS의 광분해시 254 nm에서는 $5.77{\times}10^{-5}$ einstein $L^{-1}min^{-1}$이상의 광세기와, 365 nm에서는 $1.56{\times}10^{-4}$ einstein $L^{-1}min^{-1}$ 보다 낮은 광세기 조건에서 photon의 기여도가 증가함을 보였다. 또한 photon의 기여도가 큰 광세기 조건들에서의 TCS에 의해 이용된 quantum yield는 254 nm보다 365 nm에서 높은 효율을 보였다. TCS의 중간부산물로서는 dibenzodichloro-p-dioxin (DCDD)와 dibenzo-p-dioxin가 365 nm하의 $1.37{\times}10^{-4}$과 $1.56{\times}10^{-4}$ einstein $L^{-1}min^{-1}$의 광세기 조건에서 모두 검출되었다. Dichloro-phenol과 phenol 역시 광반응의 부산물로서 모든 실험에서 발견되었다. 실험 결과를 토대로 TCS의 광분해 메커니즘을 제안하였다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제63권1호
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• pp.1-8
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• 2020

나물용 콩인 해품의 저장 온도(5, 15 ℃ 그리고 실온)및 저장기간(0, 6, 12개월), 저장 습도(20, 40, 60, 80%) 에 따라 변화하는 해품 콩나물의 가공적성을 분석하였다. 콩나물의 발아세는 콩을 실온에서 저장 시 저장 기간이 증가함에 따라 발아세가 감소하였으며 저장 12개월이 되었을 때 0%이었다. 30 ℃, 80% 저장조건에서 4개월 저장된 콩을 이용 시 콩나물의 발아세는 4.94%로 가장 낮았다. 콩나물의 수율은 콩의 저장 온도와 저장기간이 증가함에 따라 유의미하게 감소하였으며(p <0.05), 콩의 저장 온도와 저장 습도에 따른 콩나물의 수율은 발아세의 경향과 동일하였다. 콩나물 자엽의 황색도와 조직감, 배축의 명도와 조직감 모두 저장 기간이 증가함에 따라 감소하였다. 콩의 고온(30 ℃), 고습(80%)의 저장조건에 의한 영향으로 콩나물 자엽의 조직감은 44.39±9.38 g/㎟으로 감소하였다. 콩나물의 유리아미노산 함량은 콩의 저장조건에 따라 뚜렷한 경향을 나타내지 않았으며 발아세의 결과와 유사하였다. 이는 콩의 저장 조건과 저장 기간이 콩나물의 품질인자에 영향을 미치기 때문에 저장 조건이 중요한 변수가 되는 것을 의미한다. 1차 반응속도 식과 Arrhenius식에 의해 계산된 콩나물 수율의 활성화 에너지(Ea)는 29.56 kJ/mol이었으며, 이를 이용하여 저장온도에 따른 수율의 예측이 가능하였다.

• 접착 및 계면
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• 제2권3호
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• pp.16-24
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• 2001

포름알데히드/페놀의 몰비에 따른 레졸과 노블락 수지의 경화거동을 FT-IR 분석법으로 연구하였다. 일정한 경화온도(레졸 수지: $130^{\circ}C$, $160^{\circ}C$, $180^{\circ}C$, 노블락 수지: $160^{\circ}C$, $170^{\circ}C$, $180^{\circ}C$)에서 경화시간(3, 5, 7, 10, 20, 60분)에 따른 경화 정도를 비교하였다. 경화정도(conversion, ${\alpha}$)는 경화되지 않은 수지의 FT-IR 스펙트라 $3300cm^{-1}$에 나타나는 OH 피크의 면적을 기준으로 각각 주어진 경화시간의 OH 피크 면적 비율로 구하였다. 그 결과 포름알데히드/페놀의 몰비와 경화 온도가 증가함에 따라서 레졸과 노블락 수지의 초기 경화는 증가하였다. 특정한 경화 온도에서 integral method 분석에 의한 결과 포름알데히드/페놀의 몰비가 증가함에 따라서 레졸과 노블락 수지의 초기 경화는 증가하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권3호
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• pp.186-192
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• 2009

활성탄 재질별 유입수의 수온 및 EBCT 변화에 따른 의약물질 4종에 대한 생물분해율을 평가한 결과, 수온 및 EBCT가 증가할수록 의약물질 4종에 대한 생물분해율은 급격히 증가하였으며, 활성탄 재질별로는 석탄계 재질의 활성탄이 가장 우수한 생물분해능을 나타내었고, 다음으로 야자계와 목탄계 활성탄 순이었으며, 의약물질별로는 oxytetracycline이 가장 생물분해능이 큰것으로 나타났으며, 다음으로 tetracycline, trimethoprime 및 caffeine 순으로 조사되었다. 의약물질 4종에 대해 석탄계 재질의 활성탄에서의 수온별(5~$25^{\circ}C$) 생물분해 속도상수 및 반감기를 조사한 결과 oxytetracycline의 경우 생물분해 속도상수가 각각 0.0928 $min^{-1}$에서 0.3954 $min^{-1}$으로 증가하였고, 반감기는 7.47분에서 1.75분으로 감소하였다. 또한, caffeine의 경우는 생물분해 속도상수가 각각 0.0360 $min^{-1}$에서 0.2146 $min^{-1}$으로 증가하였고, 반감기는 19.25분에서 3.23분으로 감소하였다.

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.67-83
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• 2022

바이오차는 바이오매스를 산소가 제한된 환경에서 고온(300~700℃)으로 열분해하여 얻어지는 탄소 함량이 높은 생성물이다. 최근 바이오차는 농업 부산물을 최소화하고 순환 경제의 효율성을 높이는 효과적인 도구로 농업 및 환경 분야에서 다양한 용도로 널리 사용되고 있다. 바이오차를 만드는 재료로 왕겨, 가축분, 보릿짚 등 여러종류의 유기성 부산물이 사용되고 있으며, 약 10% 바이오차 적용(wt/wt)은 작물의 수확량, 토양 탄소 격리량을 높여준다는 연구 결과가 있다. 우리나라 농경지의 경우 논에서 밭으로 토지 이용이 전환되거나 간척으로 인한 갯벌이 논으로 개간되고, 산림에서 밭이나 시설재배지로 개간되는 경우가 발생한다. 그러므로 농경지 전환으로 인한 농경지별 바이오차 적용 효과가 상이할 것으로 판단된다. 그러나 국내에서 농경지 유형별 바이오차 종류와 투입 수준에 따른 토양 탄소저장 연구는 여전히 미흡한 상황이다. 이에 본 연구는 농경지 토양별 바이오차 종류와 투입 수준에 따른 토양 탄소저장과 무기화되어 배출되는 이산화탄소(CO₂) 배출량을 정량적으로 평가하였다. 본 연구에 사용한 재료는 보릿짚, 가축분을 수거, 건조 등 전처리 과정을 거친 후 충남 예산에 있는 바이오차 제조공장 탄화로를 이용하여 TLUD (Top Lit Up Draft) 상향 통풍형 열분해 방식으로 약 500℃에서 제조하였다. Kinetic 모델 적용 결과 토양에 투입된 탄소 무기화는 바이오차를 투입하지 않으면 토양 종류별 8.2~16.5% 비율로 탄소원이 무기화 되어 이산화탄소로 배출되었다. 노지 밭 토양에서 15.5~16.5%로 가장 높았고, 간척지 토양에서 8.2~8.7%로 가장 낮았다. 이는 토양 내 탄소 함량이 높은 토양에서 유기물의 분해가 상대적으로 높아 배출되는 이산화탄소(CO₂)는 탄소 함량에 비례하여 증가하는 것으로 판단된다. 바이오차를 투입한 토양에서 탄소 함량이 증가함에도 상대적으로 무기화되는 비율은 낮아졌다. 국제 바이오차협 회에서는 H:C 비율이 0.7 이하면 100년 이상 토양 내 탄소 격리효과가 있는 것으로 인정되고 있다. 본 연구를 통해 바이오차의 원료물질이 상이한 보릿짚, 가축분 바이오차 간 탄소 무기화에 미치는 영향이 상이할 것으로 판단했지만, 각각의 바이오차 H:C 비율이 0.30~0.39로 0.7 이하임으로 토양에 혼합하였을 때 탄소 무기화의 비율이 낮고 탄소 격리의 효과가 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권2호
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• pp.96-101
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• 2009

생물활성탄 재질별 sulfonamide계 항생물질 5종의 생분해능을 조사한 결과 유입수의 수온 $25^{\circ}C$에서 EBCT 변화에 따른 생물분해율을 평가한 결과, 석탄계 재질의 생물활성탄은 EBCT 5~20분에서 18~82%, 야자계나 목탄계의 경우는 11~67% 및 4~56%로 나타나 석탄계 재질의 생물활성탄에서 가장 높은 생물분해능을 나타내었다. Sulfonamide계 5종에 대한 물질별 생분해능을 평가한 결과, 석탄계 재질의 생물활성탄에서 5~20분의 EBCT에서 SCP, SMT 및 STZ는 30~80%, SDM과 SMX는 18~70% 정도의 생분해율을 나타내어 SDM과 SMX가 다른 3종 보다는 생물분해능이 낮은 것으로 나타났다. 유입수의 수온 상승에 따라 5~20분의 EBCT에서 생물분해율은 크게 증가하였고, 유입수의 수온이 $5^{\circ}C$일 경우 sulfonamide계 항생물질 5종에 대한 생물분해 속도 상수는 0.0094~0.0118 $min^{-1}$, 반감기는 58.7~73.7분으로 나타났으며, 수온이 $15^{\circ}C$ 및 $25^{\circ}C$일 경우는 생물분해 속도상수가 0.0307~0.0397 $min^{-1}$ 및 0.0468~0.0718 $min^{-1}$로 나타났고, 반감기 17.5~22.6분 및 9.7~14.8분으로 나타났다. 유입수의 수온이 $5^{\circ}C$에서 $15^{\circ}C$로 상승할 경우 sulfonamide계 항생물질 5종에 대한 생물분해 속도상수는 3.2~3.8배 정도 증가하였으며, 수온이 $15^{\circ}C$에서 $25^{\circ}C$로 상승할 경우는 1.5~1.9배 정도 증가하는 것으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제20권1호
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• pp.42-50
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• 2014

본 논문은 페로니켈 슬래그를 이용하여 간접적으로 $CO_2$를 고정화시키는 기술에 대한 연구를 하였으며, 효율적으로 Mg를 추출하여 제조된 $Mg(OH)_2$의 $CO_2$ 고정화 최적 조건을 제시하고자 하였다. 실험 결과, 최적의 추출조건은 1 M $H_2SO_4$, 반응온도 333 K이었으며, 용출액에 NaOH를 첨가하여 pH값을 8까지 높일 경우, 침전물은 $Fe_2O_3$로 확인되었다. 또한 pH 값이 11까지 높아질 때, 그 성분은 $Mg(OH)_2$로 나타났다. 이렇게 제조된 $Mg(OH)_2$ slurry 용액을 $CO_2$ 고정화실험에서 준 2차 탄산화반응 모델을 통해 적용한 결과, 반응온도 및 초기 $CO_2$분압에 따라 초기 $CO_2$의 고정화 속도를 증진할 수 있는 반면 반응온도가 323 K 이상 높아질 경우, 고정화속도가 감소하는 것으로 나타났다. 또한 $CO_2$ 고정화반응 시 이온을 조사한 결과, $CO_2$를 고정화 할 수 있는 최적의 pH 조건으로 8.38 이상 유지해야 할 것으로 판단되었다. 종합적으로 본 연구에서는 페로니켈 슬래그를 이용하여 $CO_2$를 고정화하기 위한 최적의 조건을 도출하였으며, 향후 $CO_2$를 고정화 하기 위한 연구의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.