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휘발성 유기 화합물 및 암모니아 직접 연소를 통한 배기가스 특성 (Characteristics of Flue Gas Using Direct Combustion of VOC and Ammonia)

  • 김종수;최석천;정수화;목진성;김두범
    • 청정기술
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    • 제28권2호
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    • pp.131-137
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    • 2022
  • 현재 반도체 공정에서 다양한 by-product 및 미사용 가스가 배출되고 있다. 오염물질을 함유한 배기는 일반적으로 유기, 산, 알칼리, 열, 캐비넷 배기 등으로 분류하며, 각각의 배기 특성에 맞는 대기 방지설비에서 처리 후 배출된다. 유기 배기 물질로서 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound, VOC)은 산소 함유 탄화수소, 유황 함유 계 탄화수소 및 휘발성 탄화수소를 총칭하는 물질이고, 알칼리 배기의 주요성분은 암모니아(NH3), 수산화테트라메틸암모늄(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH)등이 있다. 본 연구의 목적은 유기와 알칼리 배기가스를 동시에 처리하기 위해 직접 연소 및 로 내 온도를 일정하게 유지하여 연소 특성 파악하고 NOX 저감률을 분석하고자 진행하였다. VOC는 Acetone, IPA(isopropyl alcohol), PGMEA(propylene glycol methyl ether acetate)을 사용하였으며, 알칼리 배기 대표 물질로는 암모니아를 사용하였다. 실험 변수로는 온도와 당량 비(equivalence ratio, ER)로 배기가스 특성을 살펴보았다. 물질별 단독 및 혼합 연소테스트를 진행하였다. VOC 단독 테스트 결과 당량 비 1.4 조건에서 완전 연소가 일어남을 확인하였다. 암모니아는 당량 비 감소에 따라 산소 및 질소산화물의 농도가 감소하였다. 혼합 연소 운전 결과 배기가스 조성 내 질소산화물의 대부분은 일산화질소였으며 이산화질소는 10 ppm 부근으로 검출되었다. 전체적으로 질소산화물의 농도는 반응온도가 증가하면서 산화반응이 활성화되어 감소하는 경향을 나타나지만 이산화탄소의 농도는 증가하는 경향을 확인하였다. 전기열원을 적용한 무 화염 연소 기술을 적용하였을 때 VOC 및 암모니아 연소가 원활하게 일어남으로써 현재 별도로 운전되는 유기 및 알칼리 배기 시스템보다 경제성 및 공간적인 측면에서 장점이 있다고 판단된다.

토지피복 지도와 식생 배출계수가 오존농도 모의에 미치는 영향 (Influence of Land Cover Map and Its Vegetation Emission Factor on Ozone Concentration Simulation)

  • 김경수;이승재
    • 한국농림기상학회지
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    • 제25권1호
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    • pp.48-59
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    • 2023
  • 본 연구에서는 새롭게 개발된 식생의 BVOCs 배출계수를 기반으로 MEGANv2.1을 구동 후 BVOCs 배출량을 산출하여 질소산화물과의 결합을 통해 대류권 오존농도에 어떠한 영향을 미치는지 분석하고 그에 대한 신뢰성을 검토하고자 한다. BVOCs 대상물질은 이소프렌(Isoprene)과 모노테르펜(Monoterpenes)으로 한정하였고, 모델링 도메인의 공간적 범위는 남한지역을 포함하는 한반도의 남부(위도 : 32.8N~39.3N, 경도 : 123.4E~130.9E)와, 시간은 2008년 5월 1일부터 6월 30일까지를 대상으로 하였다. 식생 BVOCs 배출 모델의 입력자료를 생성하기 위해 토지피복 자료는 MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer)의 MCD12Q1 (Land Cover type 5, PFT)와 환경부의 중분류 토지피복도를 사용하였고, 엽면적지수 자료는 MODIS의 MCD15A2를 사용하였다. 또한, 인위적 활동에 의한 배출량을 산출하기 위해 사용된 모델은 SMOKE-Asia 1.20 버전(Woo et al., 2009)이며, 오존농도를 모의하기 위해 CAMx v6.0 모델을 사용하였다. 연구의 진행은 1) 기존에 우리나라에서 측정된 식생 배출 값들을 조사하여 새로운 식생 배출계수를 BVOCs 배출모델에 적용하고, 2) GIS S/W을 이용하여 식생 배출모델(MEGAN)에 사용되는 입력자료를 생성하고, 3) MEGANv2.1을 구동하여 식생 배출량을 산출하고, 4) 인위적 배출을 산출하는 모델(SMOKE-Asia)을 구동하여 나온 인위적 배출량과 식생 배출량을 결합하여 대기화학 수송 모델(CAMx)의 입력자료로 사용하고, 5) 대기화학 수송 모델에서 구동된 오존농도의 결과 값을 실제 측정 값과 비교하여 식생 배출량 결과의 적정성에 대해 검토하였다. CAMx 모델을 통해 5개의 시나리오(인위적+식생 VOCs 배출 시나리오 4개 : A, B, C, D / 인위적 VOCs 배출 시나리오 1개 : E)에 대해 오존 생성농도를 비교한 결과, 본 연구에서 새롭게 적용한 식생 배출계수와 MODIS PFT를 사용한 시나리오 C에서 오존농도가 가장 높게 모의되었고, 인위적 VOCs 배출만을 고려한 시나리오 E보다 지역별로는 최대 53ppb, 도메인 평균으로는 2ppb 정도 높게 오존농도를 모의하고 있었다. 배출계수와 토지피복지도의 변화로 인한 오존농도의 차이 중에서는 배출계수의 변화로 인한 오존농도의 변화가 더 큰 것으로 확인되었다. 오존농도에 대해 모델링한 결과를 6개 도시지역의 오존 측정망 값과 비교한 결과, 자연적 VOCs 배출량이 상대적으로 작은 대도시와 주변 도시지역에서는 시나리오에 따른 모델과 측정 값과의 결정계수 값의 변화가 작게 나타났고, 자연적 VOCs 배출량이 높은 중소 도시지역에서는 시나리오에 따른 모델과 측정 값과의 결정계수 변화가 높게 나타났다.

김해평야(金海平野)에 분포(分布)된 특이산성토(特異酸性土)(답)(沓)의 이화학적성질(理化學的性質)에 관(關)한 조사연구(調査硏究) (A Study on the Physico-Chemical Characteristics of Acid Sulfate Soil in Kimhae Plain)

  • 박내정;박영선
    • 한국토양비료학회지
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    • 제2권1호
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    • pp.15-26
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    • 1969
  • 김해평야(金海平野)에 분포(分布)된 특이산성토(特異酸性土)(답(畓))에서 저수확지토양(低收穫地土壤)과 고수확지토양(高收穫地土壤)의 표토(表土), 심토(心土), 28점(點)과 수(數) 10년전(年前) 및 10여년전(餘年前)에 개답(開畓)된 2개(個)의 대표적(代表的)인 층위별(層位別) 토양시료(土壤試料)의 이화학적(理化學的) 성질(性質)을 분석조사(分析調査)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 토성(土性)에 있어서는 저수확지(低收穫地), 고수확지(高收穫地) 토양간(土壤間)에 별차이(別差異)가 없고, 대부분(大部分)이 미사질(微砂質) 식토(埴土) 또는 미사질(微砂質) 식양토(埴壤土)이었다. 2. 토양(土壤)의 pH, 염기포화도(鹽基飽和度) 및 알미늄함량(含量)에 있어서는 그 차이(差異)가 커서 저수확지토양(低收穫地土壤)의 표토(表土) 및 심토(心土)에서는 pH가 낮고 염기포화도(鹽基飽和度)가 적을뿐아니라 알미늄함량(含量)이 많았다. 3. 저수확지토양(低收穫地土壤)의 염기치환용량(鹽基置換容量)은 비교적(比較的) 높았으며 고수확지(高收穫地) 토양(土壤)과는 큰 차이(差異)가 없었다. 고수확지토양(高收穫地土壤)에서는 치환성(置換性) 석회(石灰)나 고토(苦土)는 거의 같은 양(量)이었으나 저수확지토양(低收穫地土壤)에서는 석회(石灰)에 비(比)하여 고토함량(苦土含量)이 상당(相當)히 많았다. 4. 가용성(可溶性) 염류(鹽類)는 비교적(比較的) 높고 특(持)히 심토(心土)와 저수확지토양(低收穫地土壤)에서 더 높았다. 저수확지토양(低收穫地土壤)의 가용성(可溶性) $SO_4{^=}$$Cl^-$ 보다 더 많았다. 5. 유기물(有機物)은 보통답(普通畓)에 비(比)하여 약간 많았으나 질소(窒素)는 비교적(比較的) 적었다. C/N Ratio 는 12정도(程度)이었다. 6. 유황함량(硫黃含量)은 대단(大端)히 높았으며 반면(反面)에 가산화성유황(可酸化性硫黃)은 대단(大端)히 적었다. 전유황(全硫黃)은 대개 심토(心土)와 저수확지토양(低收穫地土壤)에서 높았다. 7. 활성철(活性鐵)과 유효규산은 보통답(普通畓)에 비(比)하여 약간 많았으며 토양간(土壤間)에는 별차이(別差異)가 없었다 역환원성(易還元性) 망간은 보통답(普通畓)에 비(比)하여 적은 편(便)이며 특(持)히 저수확지(低收穫地)에서 대단(大端)히 적었다. 8. 유효인산은 고저수확지토양(高低收穫地土壤) 다같이 대단(大端)히 적었다. 9. 2개(個)의 대표(代表)되는 층위별(層位別) 시료중(試料中) 오래전(前)에 개답(開畓)된 토양(土壤)에서는 유리산(遊離酸), 유황화합물(硫黃化合物), 알미늄, 가용성염류등(可溶性鹽類等)이 근래(近來)에 개답(開畓)된 토양(土壤)에서 보다 적었다. 10. 고수확지토양(高收穫地土壤)에서의 높은 수량(收量)은 보다 많은 토양(土壤)의 용탈(溶脫)과 석회질물질(石灰質物質) 시용(施用)으로 그 토양(土壤)의 산도(酸度)를 중화(中和)한데 기인(基因)된다. 따라서 이들 토양(土壤)의 생산력은 관개배수(灌漑排水)나 석회질물질(石灰質物質)을 시용(施用)함으로서 증가(增加)시킬수 있다.

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광주시 대기오염물질 배출량 변화추이에 관한 연구 (A study on the air pollutant emission trends in Gwangju)

  • 서광엽;신대윤
    • 환경위생공학
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    • 제24권4호
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    • pp.1-26
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    • 2009
  • We conclude the following with air pollution data measured from city measurement net administered and managed in Gwangju for the last 7 years from January in 2001 to December in 2007. In addition, some major statistics governed by Gwangju city and data administered by Gwangju as national official statistics obtained by estimating the amount of national air pollutant emission from National Institute of Environmental Research were used. The results are as follows ; 1. The distribution by main managements of air emission factory is the following ; Gwangju City Hall(67.8%) > Gwangsan District Office(13.6%) > Buk District Office(9.8%) > Seo District Office(5.5%) > Nam District Office(3.0%) > Dong District Office(0.3%) and the distribution by districts of air emission factory ; Buk District(32.8%) > Gwangsan District(22.4%) > Seo District(21.8%) > Nam District(14.9%) > Dong District(8.1%). That by types(Year 2004~2007 average) is also following ; Type 5(45.2%) > Type 4(40.7%) > Type 3(8.6%) > Type 2(3.2%) > Type 1(2.2%) and the most of them are small size of factory, Type 4 and 5. 2. The distribution by districts of the number of car registrations is the following ; Buk District(32.8%) > Gwangsan District(22.4%) > Seo District(21.8%) > Nam District(14.9%) > Dong District(8.1%) and the distribution by use of car fuel in 2001 ; Gasoline(56.3%) > Diesel(30.3%) > LPG(13.4%) > etc.(0.2%). In 2007, there was no ranking change ; Gasoline(47.8%) > Diesel(35.6%) > LPG(16.2%) >etc.(0.4%). The number of gasoline cars increased slightly, but that of diesel and LPG cars increased remarkably. 3. The distribution by items of the amount of air pollutant emission in Gwangju is the following; CO(36.7%) > NOx(32.7%) > VOC(26.7%) > SOx(2.3%) > PM-10(1.5%). The amount of CO and NOx, which are generally generated from cars, is very large percentage among them. 4. The distribution by mean of air pollutant emission(SOx, NOx, CO, VOC, PM-10) of each county for 5 years(2001~2005) is the following ; Buk District(31.0%) > Gwangsan District(28.2%) > Seo District(20.4%) > Nam District(12.5%) > Dong District(7.9%). The amount of air pollutant emission in Buk District, which has the most population, car registrations, and air pollutant emission businesses, was the highest. On the other hand, that of air pollutant emission in Dong District, which has the least population, car registrations, and air pollutant emission businesses, was the least. 5. The average rates of SOx for 5 years(2001~2005) in Gwangju is the following ; Non industrial combustion(59.5%) > Combustion in manufacturing industry(20.4%) > Road transportation(11.4%) > Non-road transportation(3.8%) > Waste disposal(3.7%) > Production process(1.1%). And the distribution of average amount of SOx emission of each county is shown as Gwangsan District(33.3%) > Buk District(28.0%) > Seo District(19.3%) > Nam District(10.2%) > Dong District(9.1%). 6. The distribution of the amount of NOx emission in Gwangju is shown as Road transportation(59.1%) > Non-road transportation(18.9%) > Non industrial combustion(13.3%) > Combustion in manufacturing industry(6.9%) > Waste disposal(1.6%) > Production process(0.1%). And the distribution of the amount of NOx emission from each county is the following ; Buk District(30.7%) > Gwangsan District(28.8%) > Seo District(20.5%) > Nam District(12.2%) > Dong District(7.8%). 7. The distribution of the amount of carbon monoxide emission in Gwangju is shown as Road transportation(82.0%) > Non industrial combustion(10.6%) > Non-road transportation(5.4%) > Combustion in manufacturing industry(1.7%) > Waste disposal(0.3%). And the distribution of the amount of carbon monoxide emission from each county is the following ; Buk District(33.0%) > Seo District(22.3%) > Gwangsan District(21.3%) > Nam District(14.3%) > Dong District(9.1%). 8. The distribution of the amount of Volatile Organic Compound emission in Gwangju is shown as Solvent utilization(69.5%) > Road transportation(19.8%) > Energy storage & transport(4.4%) > Non-road transportation(2.8%) > Waste disposal(2.4%) > Non industrial combustion(0.5%) > Production process(0.4%) > Combustion in manufacturing industry(0.3%). And the distribution of the amount of Volatile Organic Compound emission from each county is the following ; Gwangsan District(36.8%) > Buk District(28.7%) > Seo District(17.8%) > Nam District(10.4%) > Dong District(6.3%). 9. The distribution of the amount of minute dust emission in Gwangju is shown as Road transportation(76.7%) > Non-road transportation(16.3%) > Non industrial combustion(6.1%) > Combustion in manufacturing industry(0.7%) > Waste disposal(0.2%) > Production process(0.1%). And the distribution of the amount of minute dust emission from each county is the following ; Buk District(32.8%) > Gwangsan District(26.0%) > Seo District(19.5%) > Nam District(13.2%) > Dong District(8.5%). 10. According to the major source of emission of each items, that of oxides of sulfur is Non industrial combustion, heating of residence, business and agriculture and stockbreeding. And that of NOx, carbon monoxide, minute dust is Road transportation, emission of cars and two-wheeled vehicles. Also, that of VOC is Solvent utilization emission facilities due to Solvent utilization. 11. The concentration of sulfurous acid gas has been 0.004ppm since 2001 and there has not been no concentration change year by year. It is considered that the use of sulfurous acid gas is now reaching to the stabilization stage. This is found by the facts that the use of fuel is steadily changing from solid or liquid fuel to low sulfur liquid fuel containing very little amount of sulfur element or gas, so that nearly no change in concentration has been shown regularly. 12. Concerning changes of the concentration of throughout time, the concentration of NO has been shown relatively higher than that of $NO_2$ between 6AM~1PM and the concentration of $NO_2$ higher during the other time. The concentration of NOx(NO, $NO_2$) has been relatively high during weekday evenings. This result shows that there is correlation between the concentration of NOx and car traffics as we can see the Road transportation which accounts for 59.1% among the amount of NOx emission. 13. 49.1~61.2% of PM-10 shows PM-2.5 concerning the relationship between PM-10 and PM-2.5 and PM-2.5 among dust accounts for 45.4%~44.5% of PM-10 during March and April which is the lowest rates. This proves that particles of yellow sand that are bigger than the size $2.5\;{\mu}m$ are sent more than those that are smaller from China. This result shows that particles smaller than $2.5\;{\mu}m$ among dust exist much during July~August and December~January and 76.7% of minute dust is proved to be road transportation in Gwangju.

한국산(韓國産) 왕대나무의 현존량(現存量)과 토양(土壤) 미세균류상(微細菌類相) (The Standing Crops and Soil-borne Microfungal Flora of Phyllostachys reticulata in Korea)

  • 김관수
    • 한국균학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.91-116
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    • 1979
  • 본(本) 연구(硏究)는 예산지역(禮山地域)(A)과 광산지역(光山地域)(B)의 왕대나무(Phyllostachys reticulata)의 현존량(現存量)과 그 토양(土壤) 미세균류상(微細菌類相)을 조사(調査)한 것이다. 왕대나무의 죽림밀도(竹林密度)는 예산지역(禮山地域)이 17,250본(本)/ha이며 광산지역(光山地域)이 14,780본(本)/ha으로서 예산지역(禮山地域)이 16.1%가 많았다. 양지역(兩地域)의 환경요인(環境要因)은 B지역(地域)의 생장기간(生長期間)의 평균기온(平均氣溫)이 A지역(地域)보다 $1.5{\sim}2^{\circ}C$가 높았고 토양온도(土壤溫度)도 $1{\sim}2^{\circ}C$가 높았으며 토양내(土壤內)에 함유(含有)되어 있는 전실소(全室素), 인산(燐酸) 및 유기물질량(有機物質量)도 약간(若干)많았다. 또 B지역(地域)에서는 낙엽량(落葉量)과 부식량(腐植量) 그리고 죽림내(竹林內)의 식생수량(植生數量)도 많았으며 죽림지(竹林地)에서 환원(還元)되는 각종(各種) 유기물(有機物) 분해(分解)에 관여(關與)하는 미세균류(微細菌類)도 Mortierella elongata, Mucor circinelloides, Aspergillus japonicus, Penicillium waksmani and Trichoderma lignorum등의 5종(種)이 더 많았다. 온도(溫度)는 죽림내부(竹林內部)로 들어 갈수록 낮았고 습도(濕度)는 높았다. 죽림내(竹林內)의 상대조도(相對照度)의 비율(比率)은 A지역(地域)이 4.19% B지역(地域)이 2.7%로서 하단분(下端部)에서는 모두 광합성작용(光合成作用)을 할 수 있는 능력(能力)이 상실(喪失)되었으나 조도(照度)가 약(弱)할수록 표토(表土)근처에서 서식(棲息)하는 미세균류(微細菌類)는 오히려 활동력(活動力)을 강(强)하게 하는 것으로 생각한다. 생산구조도(生産構造圖)에서 B지역(地域)의 광합성부(光合成部)의 최대량(最大量)이 대나무 지상부(地上部)의 상단(上端)에 위치(位置)하고 있어서 높은 생산량(生産量)을 유지(維持)하는데 효과적(效果約)인 구조(構造)였다고 생각된다. A,B지역(地域) 죽림(竹林)에서 $D^2H$, $w_s,\;w_b$, 및 $w_l$ 상대생장식(相對生長式)을 유도(誘導)한 결과(結果)는 다음과 같다. A지역(地域) $logw_s=0.5262\;logD^2H+1.9546$ $logw_b=0.6288\;logD^2H+1.5723$ $logw_l=0.5181\;logD^2H+1.8732$ B지역(地域) $logw_s=0.5433\;logD^2H+1.8610$ $logw_b=0.1630\;logD^2H+2.3475$ $logw_l=0.4509\;logD^2H+2.0041$ 상기(上記)한 식(式)을 적용(適用)하여 10a당 현존량(現存量)을 조사(調査)한 결과(結果) A지역(地域) $w_s=1128.83kg,\;w_b=689.05kg,\;w_l=926.69kg$ 으로 $w_e=2744.57kg$이었고, B지역(地域) $w_s=1206.66kg,\;w_b=679.92kg,\;w_l=1112.51kg$으로 $w_t=2999kg$이였다. 따라서 A,B양지역간(兩地域間)에 있어서 $D^2H,\;w_s,\;w_b$, 및 $w_l$의 현존량(現存量)을 비교한 결과(結果)(t-test), $D^2H,\;w_s,\;w_b,\;w_l$에서는 유의차(有意差)가 인정되었으나 $w_b$는 유의차(有意差)가 없었다. 토양생(土壤生) 미세균류(微細菌類)를 조사(調査)한 결과(結果) 158균주(菌株)를 분리(分離)하고 55종(種)을 동정(同定)하였다. 그 중 A지역(地域) 50종(種), B지역(地域) 55종(種)으로 양지역(兩地域)의 우점종(優占種)들은 다음과 같다. Trichoderma viride, Penicillium janthinellum, P. commune, Aspergillus oryzae, A. niger, A. gigantus, A. fumigatus, Mortierella ramaniana, var. anguliFPora, Mucor hiemalis와 Zygorhynchus moelleri. 이상(以上)의 결과(結果)에 의(依)하면 토성(土性)이 좋고 토양양료(土壤養料) 및 토양생(土壤生) 미세균류(微細菌類)의 증가(增加) 그리고 생육기간(生育期間)의 온도(溫度)가 왕대나무의 생장(生長)이나 임상식물(林床植物)의 종(種)과 양(量)을 증가(增加)시킨 것으로 나타났고 왕대나무의 현존량(現存量)과 환경요인(環境要因)과의 상관관계(相關關係)는 이들의 모든 요인(要因)이 상호연관(相互連關)을 갖고 복잡(複雜)하게 작용(作用)한 것으로 보며 더욱 죽림밀도(竹林密度)가 중용(重要)한 인자(因子)로 작용(作用)한 것같다.

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