In this study, the economic feasibility of a local energy facility that uses forest biomass as an energy source was assessed. We analyzed profitability using data from the Forest Energy Self-sufficient Village Project financed by the Korea Forest Service. The energy facility has a cogeneration generator and wood chip boiler. Wood chip, which has lower heat value and is cheaper than wood pellets, is used as fuel. Revenue comes from the sale of electricity, heat, and renewable energy certificates. Additionally, we considered the sale of carbon credits as substitutes for fossil fuels. The expenditure consists of fuel costs and fixed costs, and the initial investment is treated as a sunk cost. Under the condition of a 55% operation rate and wood chip price of 95,000 KRW per ton, the annual net revenue is positive. Crucial factors for managing the facility sustainably are operation rate and fuel cost. A simulation in which two factors were changed showed that the annual net revenue is negative with a 50% operation rate and 100,000 KRW per ton of wood chip price. To improve net revenue, an increase in the operation rate or a decrease in the wood chip price is required. Additionally, selling carbon credits will make the operation of the facility more profitable. Furthermore, the payment required to procure wood chips could contribute to the rural economy. To foster the use of forest biomass for energy, the price for heat supplied from renewable energy sources should be subsidized.
This study aimed to develop biomass allometric equations and estimate carbon emission factors, such as the wood density, biomass-expansion factor, and root-to-shoot ratio, for Platanus occidentalis and Metasequoia glyptostroboides planted in urban areas. Twenty M. glyptostroboides and 25 P. occidentalis trees were harvested, and the dry weights and stem volumes of stems, branches, leaves, and roots (>5 mm) were measured. The wood densities of M. glyptostroboides and P. occidentalis were 0.293 ± 0.008 g cm-3 and 0.509 ± 0.018 g cm-3, and the biomass-expansion factors were 1.738 ± 0.031 and 1.561 ± 0.035. The root-to-shoot ratios were 0.446 ± 0.009 and 0.402 ± 0.012. The uncertainty tests (coefficient of variation, %) gave 2.8% and 3.5% values for wood density, 1.8% and 2.3% for biomass-expansion factor, and 2.1% and 2.9% for root-to-shoot ratio, respectively. Among the developed allometric equations, Model I using the diameter at breast height (DBH) was suitable. The allometric equations of M. glyptostroboides and P. occidentalis above ground were y = 1.679 (DBH)1.315 and y = 0.505 (DBH)1.896, and the allometric equations of the root and total were y = 0.746 (DBH)1.315, y = 0.301 (DBH)1.751, y = 2.422 (DBH)1.316, and y = 0.787 (DBH)1.858. If the carbon-emission factors of this study and biomass allometric equations of the three developed models are used to estimate the carbon storage and biomass of urban forests, errors caused by not considering the use of fixed factors and the environmental differences can be reduced.
The glucose application remarkably increased the heterotrophic acetylene reducing activities during one month incubation. The amount of the increases varied between the soils. Application of rice straw brought about the significant increases during incubation time. Compost contained the largest amount of available-N among the C-sources, and thereby brought the smallest increase in all soils. The cumulative fixed nitrogen with application of rice straw at 30 days incubation in the three experimented soils were highest in Hwadong clay soil, i.e, $2.2mg^N/100g$, intermediate in Ratchaburi soil $0.85mg^N$, and least in Konosu soil $0.80mg^N/100g$. On the other hand, nitrogen fixing heterotrophic, bacteria, such as Clostridia, aerobes and anaerobes, were remarkably increased by application of rice straw while Azotobacter and Beijerinkia were not. The cumulative fixed nitrogen was more pronounced in the clay soil than in the coarse loamy soil. More pronounced nitrogen fixing activities in light condition(heterotrophic + photosynthetic) than that in dark(heterotrophic) condition have been observed both in the coarse loamy and clay soils. The nitrogen fixing ability of photosynthetic microbes in paddy soil is probably higher in coarse loamy soil than in clay soil.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.43
no.12
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pp.1097-1107
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2015
General VTOL aircraft uses gas turbine engine which has high power to weight ratio. However, in the VTOL UAV in small sector, the gas turbine as a prime mover is not adequate because of the limitation of the high fuel consumption ratio of the gas turbine. In this research, The Series Hybrid-Electric Propulsion System(SHEPS) has been proposed and technology survey & comparison analysis has conducted to constitute propulsion system for engine, electric motor and battery. To achieve this object a 65kg-class P-UAV from "Company I" was used. And to estimate the validity of power control algorithm and developed power management control, Matlab/simulink$^{(R)}$ has been used for the simulation. As a result, the developed algorithm worked comparatively well and the research has predicted that SHEPS was satisfied enough for 7 hour of endurance for mission profile.
Kim Kyoung-Cheol;Kim Si-Wouk;Kim Myong-Jun;Kim Seong-Jun
Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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v.10
no.1
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pp.52-59
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2005
The study was targeted to saccharify foodwastes with the cellulolytic and amylolytic enzymes obtained from culture supernatant of Trichoderma harzianum FJ1 and analyze the kinetics of the saccharification in order to enlarge the utilization in industrial application. T. harzianum FJ1 highly produced various cellulolytic (filter paperase 0.9, carboxymethyl cellulase 22.0, ${\beta}$-glucosidase 1.2, Avicelase 0.4, xylanase 30.8, as U/mL-supernatant) and amylolytic (${alpha}$-amylase 5.6, ${\beta}$-amylase 3.1, glucoamylase 2.6, as U/mL-supernatant) enzymes. The $23{\sim}98\;g/L$ of reducing sugars were obtained under various experimental conditions by changing FPase to between $0.2{\sim}0.6\;U/mL$ and foodwastes between $5{\sim}20\%$ (w/v), with fixed conditions at $50^{\circ}C$, pH 5.0, and 100 rpm for 24 h. As the enzymatic hydrolysis of foodwastes were performed in a heterogeneous solid-liquid reaction system, it was significantly influenced by enzyme and substrate concentrations used, where the pH and temperature were fixed at their experimental optima of 5.0 and $50^{\circ}C$, respectively. An empirical model was employed to simplify the kinetics of the saccharification reaction. The reducing sugars concentration (X, g/L) in the saccharification reaction was expressed by a power curve ($X=K{\cdot}t^n$) for the reaction time (t), where the coefficient, K and n. were related to functions of the enzymes concentrations (E) and foodwastes concentrations (S), as follow: $K=10.894{\cdot}Ln(E{\cdot}S^2)-56.768,\;n=0.0608{\cdot}(E/S)^{-0.2130}$. The kinetic developed to analyze the effective saccharification of foodwastes composed of complex organic compounds could adequately explain the cases under various saccharification conditions. The kinetics results would be available for reducing sugars production processes, with the reducing sugars obtained at a lower cost can be used as carbon and energy sources in various fermentation industries.
Kim, Hyung-Kun;Yim, Joon-Hyuk;Kim, Hyung-Soo;Lim, Jong-Sung
Clean Technology
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v.18
no.2
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pp.155-161
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2012
The purpose of this study is to remove paraffin wax binder effectively from powder injection molded part using supercritical fluids in powder injection molding process. For a thin powder injection molded part about 1-2 mm thickness, paraffin wax binder can be removed rapidly without any defect by traditional supercritical extraction process which has fixed high temperature and pressure condition. But, for a thick powder injection molded part, there are limitations in removing paraffin wax binder by the fixed high process condition because crack occurs at the beginning step. Therefore, here we studied variable condition debinding process that starts with mild process condition at the beginning step and then increase the process conditions simultaneously at each step. To find out the initial process condition that has the highest extraction yield without any defect for each sample thickness, we investigated various supercritical debinding conditions using 1-4 mm thickness ceramic injection molded sample. By using the variable condition debinding process that starts with the initial process condition at the first step and then increasing process conditions simultaneously at each step (temperature from 333.15 to 343.15 K, pressure from 12 to 27 MPa, and $CO_2$ flow rate from 1.5 to 10 L/min), over 95% of paraffin wax binder was removed from the 4 mm thick (10 mm diameter) ceramic injection molded disk samples within 5 hours.
In the field of the $CO_2$ absorption process using aqueous ammonia, the effects of regeneration pressure and temperature on $CO_2$ absorption performances of the aqueous ammonia were investigated. The absorbents were prepared by dissolving ammonium carbonate solid in water to grant the resulted solution 0.5 $CO_2$ loading ($mol\;CO_2/mol\;NH_3$) and various ammonia concentration (14, 20, 26 and 32 wt%). As-prepared absorbents were regenerated at high pressure and temperature (over $120^{\circ}C$ and 6 bar) before the absorption test. The absorption test was carried out by injecting the simulated gas that contains 12 vol% of $CO_2$ into a bubbling reactor. The introduction of 26 wt% of the ammonia concentration for $CO_2$ absorption test resulted in the higher absorption capacities than other experimental conditions. In particular, when the absorbents with 26 wt% of the ammonia were regenerated at $150^{\circ}C$ and 14 bar, the highest absorption capacity, $45ml\;CO_2/g$, was obtained. According to the analysis of absorbents using acid-base titration, the ammonia loss during the regeneration of the absorbents with a fixed ammonia concentration decreased as the regeneration pressure increased, while it increased as the regeneration temperature increased. In the condition of fixed regeneration pressure and temperature, as expected, the ammonia loss increased as the ammonia concentration increased. The measured $CO_2$ loadings and ammonia concentrations of absorbents were compared to the values calculated by Electrolyte NRTL model in Aspen Plus.
Studies on the distribution of nitrogenous compounds, and respiratory oxygen consumption rate were carried out in Masan Bay, Korea where large amount of industrial and domestic wastewaters are discharged. In August 1986 the surface layer was significantly influenced by freshwater input. Below the seasonal pycnocline, an oxygen-deficient condition developed in a large area of Masan Bay. Concentrations of DIN, DON and PN were 735.6, 1261.8 and 48.5 umol/l at the head, and 79.1, 73.0 and 39.5 umol/l at the mouth of the inner Masan Bay, respectively. Phytoplankton carbon production was 2,695 mgC/m$^2$/day at the mouth of inner Masan Bay. Dissolved oxygen contents were lower than 1 ml/l from 3 m depth in inner Masan Bay and from 10 m depth in the outer Masan Bay. The high concentration of ammonium and phosphate in the lower layer suggests the active degradation of organic materials in the bottom waters and leaching from sediments. The ERS activity was 232.1 ul O$_2$/l/h in the surface waters of the innermost part of Masan Bay and respiratory oxygen consumption is likely to proceed at a rate of 442 ml O$_2$/m$^2$/day in the bottom waters of this bay. Nitrate removal rate was estimated to be 0.25 umol/l/day via denitrification in the bottom waters of the Masan Waterway. It is estimated from the ETS activity that, at the mouth of inner Masan Bay, 9.3-10.5% of carbon fixed in the upper layer was decomposed below the themocline.
We performed removal of aromatic compounds, benzene and toluene, from soil and zeolite using supercritical carbon dioxide. Extraction was performed at $50^{\circ}C$ and 27.7 MPa with changing the extent of pollutant concentration and the results were compared and analyzed. Experiments were carried out using flow method and high pressure extractor of 1.27 cm in diameter and 25cm in length was used. The pollutants were sampled every ten minutes and their concentrations were analyzed with GC/FID. As a result, highly contaminated sample followed solubility/elution model and slightly contaminated sample followed desorption/kinetics model. At the same condition benzene was extracted faster than toluene. In the case of zeolite, more time is required to extract pollutants than soil. This phenomena was due to high adsorption capacity of zeolite. In the case of highly contaminated soil, we could correlate experimental data using simple Brady's fixed bed extractor model. But in the case of slightly contaminated soil, that was governed with desorption/kinetics model, there was some errors.
Park, Seongeon;Na, Jonggeol;Kim, Minjun;An, Jinjoo;Lee, Chaehee;Han, Chonghun
Korean Chemical Engineering Research
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v.54
no.5
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pp.612-620
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2016
Aqueous mineral carbonation process, in which $CO_2$ is captured through the reaction with aqueous calcium oxide (CaO) solution, is one of CCU technology enabling the stable sequestration of $CO_2$ as well as economic value creation from its products. In order to enhance the carbon capture efficiency, it is required to maximize the dissolution rate of solid reactants, CaO. For this purpose, the proper design of a reactor, which can achieve the uniform distribution of solid reactants throughout the whole reactor, is essential. In this paper, the effect of internal reactor designs on the solid dispersion quality is studied by using CFD (computational fluid dynamics) techniques for the pilot-scale reactor which can handle 40 ton of $CO_2$ per day. Various combination cases consisting of different internal design variables, such as types, numbers, diameters, clearances and speed of impellers and length and width of baffles are analyzed for the stirred tank reactor with a fixed tank geometry. By conducting sensitivity analysis, we could distinguish critical variables and their impacts on solid distribution. At the same time, the reactor design which can produce solid distribution profile with a standard deviation value of 0.001 is proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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