본 연구실에서 확보한 diesel 분해 고효율 균주 Pseudomonas putida KDi 19, kerosene 분해 고효율 균주 P. aeruginosa K14, gasoline 분해 고효율 균주 P. putida G8, BTEX 분해 고효율 균주 P. putida BJ10, P. putida E41의 5개의 고효율 균주를 컬럼 및 반응기에 적용하여 TPH의 생물학적 분해 실험에 적용하였다. 영양염류 및 산소 농도, 균농도 등 최적의 환경인자 도출을 통해 최적의 생물학적 처리 효율을 TPH의 경우, MSM 및 activator I을 주입하여 25일 동안 76.3%의 제거 효율과 제거속도상수 K=0.711를 나타냈으며, diesel의 경우 40일 동안 99.2%의 제거 효율을 보였다. 또한, TPH 오염 토양의 lab-scale bioremediation 실험에서 고효율 균주를 적용한 결과 45일 운전 기간 동안 7,209.9 $mg{\cdot}kg^{-1}$을 825.6 $mg{\cdot}kg^{-1}$까지 88.5% 제거하였다. 본 연구에서 도출된 TPH로 오염된 토양의 bioremediation을 위한 고효율 균주 확보와 최적의 환경 인자 도출은 현재 부족한 생물학적 처리 연구와 물리적 화학적 처리의 문제를 해소하기 위한 기초적 실험 자료로서 기여할 것으로 사료된다.
The petrochemical products can cause soil and groundwater contamination during their transportation and the use of the products, and while being contained in underground storage tanks(USTs) throughout the leakage. To treat the contaminated soil, the bioventing method is suitable for the remediation of semi-volatile compounds, such as diesel and kerosene. Biofiltration is one of possible method to treat the off-gas produced in the process of the bioventing. This study is related to the usage, effectiveness of treatment, and feasibility of two types of biofilter system made of ceramic-compost and polymer respectively to treat diesel VOCs at constant retention time of 20 sec. Compost biofilter showed the average removal efficiency of 73 % when the inlet concentration increased to 20 ppmv. Increased the inlet concentration decreased the microbial activities as well as the removal efficiency. On the contrary, the removal efficiency of the polyurethane biofilter was maintained at 88 % at the inlet concentration of 13 ppmv during ten days and was obtained to 80 % at the inlet concentration of 30 ppmv in spite of the drop of the efficiency in the sudden increase of the inlet concentration. At the beginning of the experiment it showed low removal efficiency at low inlet concentration due to the low microbial activity, however, as experiments proceed the removal efficiency could be obtained more than 80% at high inlet concentration.
Heavy hydrocarbon reforming is a core technology for "Dirty energy smart". Heavy hydrocarbons are components of fossil fuels, biomass, coke oven gas and etc. Heavy hydrocarbon reforming converts the fuels into $H_2$-rich syngas. And then $H_2$-rich syngas is used for the production of electricity, synthetic fuels and petrochemicals. Energy can be used efficiently and obtained from various sources by using $H_2$-rich syngas from heavy hydrocarbon reforming. Especially, the key point of "Dirty energy smart" is using "dirty fuel" which is wasted in an inefficient way. New energy conversion laboratory of KAIST has been researched diesel reforming for solid oxide fuel cell (SOFC) as a part of "Dirty energy smart". Diesel is heavy hydrocarbon fuels which has higher carbon number than natural gas, kerosene and gasoline. Diesel reforming has difficulties due to the evaporation of fuels and coke formation. Nevertheless, diesel reforming technology is directly applied to "Dirty fuel" because diesel has the similar chemical properties with "Dirty fuel". On the other hand, SOFC has advantages on high efficiency and wasted heat recovery. Nippon oil Co. of Japan recently commercializes 700We class SOFC system using city gas. Considering the market situation, the development of diesel reformer has a great ripple effect. SOFC system can be applied to auxiliary power unit and distributed power generation. In addition, "Dirty energy smart" can be realized by applying diesel reforming technology to "Dirty fuel". As well as material developments, multidirectional approaches are required to reform heavy hydrocarbon fuels and use $H_2$-rich gas in SOFC. Gd doped ceria (CGO, $Ce_{1-x}Gd_xO_{2-y}$) has been researched for not only electrolyte materials but also catalysts supports. In addition, catalysts infiltrated electrode over porous $La_{0.8}Sr_{0.2}Ga_{0.8}Mg_{0.2}O_3-{\delta}$ and catalyst deposition at three phase boundary are being investigated to improve the performance of SOFC. On the other hand, nozzle for diesel atomization and post-reforming for light-hydrocarbons removal are examples of solving material problems in multidirectional approaches. Likewise, multidirectional approaches are necessary to realize "Dirty energy smart" like reforming "Dirty fuel" for SOFC.
GTL(Gas-to-Liquids) fuel technology was converted from the natural gas, coal and biomass into the diesel or kerosene by Fisher-Tropsch synthesis. GTL fuel have very good merits on high cetane number, low density, free sulfur, lower aromatics contents and no poly-aromatic hydrocarbons as well as the autoignition characteristics. These physical properties make it valuable as a diesel fuel with lower emissions than the conventional diesel fuel. Furthermore, GTL fuel can be use not to the engine any modification. Therefore, to evaluate emissions of GTL fuel, the tested diesel vehicles were fueled on blends of GTL fuel/ultra low sulfur diesel fuel(ULSD). And then, we found out that GTL fuel reduced regulated emissions(CO, NOx, HC, PM) compare with conventional diesel fuel.
Flame spreading over liquid fuel surface has been investigated using thermocouple and schlieren photograph. Without forced convection, it was clearly found that the flame spreading is mainly controlled by surface flow which is maybe generated by change of surface tension. Furthermore, the radiative heat transfer is dominant over a conductive heat transfer in kerosene. But the latter was found more influential than the former in diesel. Oscillation of flame spreading was found. It maybe cause of surface flow.
오염토양중의 유류 분석을 하기 위해서는 정확한 유류의 분류가 필요하며, 시료의 특성과 그에따른 적합한 추출방법과 기기분석법의 선택이 필요하다. 본 연구에서는 유류를 가솔린, 등유 및 경유로 분류하였고, 이들의 추출방법들을 고찰하였으며, 가스크로마토그래프/질량분석법(GC/MS)에 의한 분석법과 이들의 정량법에 대하여 조사하였다. 실제 분석예로 시중에서 판매되는 몇몇 정유사의 가솔린과 경유를 정량분석하여 가솔린 중의 BTEX 및 경유중의 가지없는 포화탄화수소들의 함량을 계산하였고, 각각의 유류를 대표할 수 있는 정량법에 대하여 연구하였다.
Solid oxide fuel cells (SOFCs), as high-temperature fuel cells, have various advantages. In some merits of SOFCs, high temperature operation can lead to the capability for internal reforming, providing fuel flexibility. SOFCs can directly use CH4 and CO as fuels with sufficient steam feeds. However, hydrocarbons heavier than CH4, such as ethylene, ethane, and propane, induce carbon deposition on the Ni-based anodes of SOFCs. In the case of the ethylene steam reforming reaction on a Ni-based catalyst, the rate of carbon deposition is faster than among other hydrocarbons, even aromatics. In the reformates of heavy hydrocarbons (diesel, gasoline, kerosene and JP-8), the concentration of ethylene is usually higher than other low hydrocarbons such as methane, propane and butane. It is importatnt that ethylene in the reformate is removed for stlable operation of SOFCs. A new methodology, termed post-reforming was introduced for removing low hydrocarbons from the reformate gas stream. In this work, activity tests of some post-reforming catalysts, such as CGO-Ru, CGO-Ni, and CGO-Pt, are investigated. CGO-Pt catalyst is not good for removing ethylene due to low conversion of ethylene and low selectivity of ethylene dehydrogenation. The other hand, CGO-Ru and CGO-Ni catalysts show good ethylene conversion, and CGO-Ni catalyst shows the best reaction selectivity of ethylene dehydrogenation.
잠재오염원에서 누출된 유류의 기원을 확인하기 위해서 표준연료와 환경시료중의 유류 구성성분의 농도를 분석하였다. pristane/phytane의 비는 환경시료 중 같은 휘발성을 가지고 있기 때문에 실질적으로 변하지 않는다. 이것은 미생물분해와 풍화의 영향을 평가하고 유류의 오염원을 확인하는데 유용하였다. L과 S 주유소에서 백등유, 보일러등유, JP-8, 경유의 pristane/phytane 비를 측정하였다. L-백등유와 JP-8에서 pristane/phytane 비는 각각 3.10$\pm$0.03, 1.77$\pm$0.01였으며, 유류와 물을 분배시킨 후 물층에서 pristane/phytane 비는 백등유 2.97$\pm$0.02, JP-8 1.65$\pm$0.02였다. pristane/phytane 비는 백등유와 JP-8을 구분하는 유효하였으며, 또한 관측정에서 수집된 자유상유류와 지하수시료에서 유종을 확인하는데 유용하였다.
범용고무인 NR, IR, BR, SBR 1500, SBR 1700의 열분해 특성에 대한 속도론적 해석을 실험데이터를 이용하여 수행하였다. 열분석법을 사용하여 범용고무의 속도론적 해석을 수행하였으며, Kissinger 방법, Friedman 방법, Ozawa 방법에 의한 NR의 활성화 에너지는 각각 195.0, 198.3, 186.3 kJ/mol로 나타났으며, SBR 1500의 활성화에너지는 각각 246.4, 247.5, 254.8kJ/mol이었다. 열분해 공정의 생성물은 전반적으로 최종 온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 가열 속도의 영향에 따른 오일의 수율 증감은 각 시료마다 차이를 보이고 있었다. SBR 1500의 열분해 후 회수된 오일의 수평균 분자량은 740-2486로 나타났다. 또한 발열량을 측정한 결과 39-40kJ/g의 발열량을 나타내었는데, 이러한 값은 현재 연료로 사용되고 있는 kerosene, diesel, 경유, 중유의 발열량보다는 작은 것이지만 연료로서의 에너지 준위가 양호한 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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