• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권12호
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• pp.2303-2311
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• 2005

Super low temperature has many applications nowadays, from the chemical processing, automotives manufacturing, plastic recycling, etc. Considering of its wide application in the present and the future, study of the super-low temperature refrigeration system should be actively carried out. Super low state temperature can be achieved by using multi-stage refrigeration system. This paper present the development and testing of cascade refrigerator system for achieving super-low temperature. On this experiment, two different types of HCFCs refrigerants are utilized, R-22 and R-23 were applied for the high stage and the low-pressure stage respectively. The lowest temperature in the low-pressure evaporator that can be achieved by this cascade refrigeration system is down to $-85^{\circ}C$. This experiment is aimed to study the effect of inlet pressure of the low-pressure stage evaporator and low-pressure stage compressors inlet pressure characteristics to the overall temperature characteristics of cascade refrigeration system.

• 청정기술
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• 제30권1호
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• pp.37-46
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• 2024

전 세계적으로 플라스틱 폐기물로 인한 환경문제가 지속적으로 제기되었으며, 코로나19 이후 플라스틱 폐기물은 급증하는 추세이다. 특히 PP와 PE는 전체 플라스틱 생산량의 절반 이상을 차지하며 두 소재의 폐기물량은 심각한 수준이다. 이에 따라 국내외적으로 플라스틱 재자원화를 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있으며, 그중 열분해 기술은 한가지 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 PP와 PE의 열분해 생성 기체에 대한 화학 반응론적 거동을 예측하고자 비응축성 기체의 열분해 거동에 관한 수치해석 연구를 수행하였다. 기존의 열분해 문헌 조사를 통해 얻은 다양한 조성의 탄화수소 화학종을 기반으로 온도와 체류시간에 따라 생성물의 거동을 분석하였다. 수치해석 결과, 온도 및 체류시간이 증가함에 따라 비응축성 기체의 전환을 통해 H₂와 고분자 탄화수소의 생성이 증가하였고 동시에 CH₄와 C₆H₆ 화학종은 감소하여 반응에 참여하는 것을 알 수 있었다. 또한 생성률 분석을 통해 C₂H₄의 분해 반응이 H₂ 생성에 지배적인 반응임을 확인하였고, C₂H₄의 함량이 PP 대비 많은 PE에서 C₂H₄의 분해 반응을 통해 H₂ 생성량이 증가하는 경향을 나타냈다. 향후 수치해석 결과에서 도출된 여러 변수를 통해 플라스틱에서 H₂ 및 탄소의 전환율을 높이는 방법을 실험적으로 확인할 계획이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.36-43
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• 2024

폐어망은 해양 플라스틱 폐기물의 50% 이상을 차지하며, 해양생태계를 파괴하는 주요 원인으로 지목되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 폐어망은 소각, 매립, 기계적 재활용 등의 방법으로 처리되고 있으나, 부가가치가 낮은 제품으로 재활용되며, 오염 물질을 배출한다는 한계가 존재한다. 하지만 플라스틱 고분자로 구성된 폐어망은 열분해 방법을 통해 처리할 경우, 합성가스 및 열분해유와 같은 유용한 자원으로 재활용할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 CO₂ 기반에서 폐어망을 촉매 열분해하여 고순도의 H₂를 생산하는 공정을 제안하였다. 제안된 공정은 다음 3단계로 구성된다. 첫째, 전처리 된 폐어망을 CO₂ 기반 하 Ni/SiO₂ 촉매 열분해 반응을 통해 합성가스 및 열분해유를 생산한다. 둘째, 생성된 열분해유를 연소시켜 열분해 반응의 에너지원으로 재사용한다. 마지막으로, 합성가스를 WGS (Water-Gas-Shift) 및 PSA (Pressure Swing Adsorption)를 통해 고순도의 H₂로 전환한다. 본 연구에서는 제안된 공정의 열분해 결과를 일반적인 열분해 조건인 기존 N₂ 기반 열분해 결과와 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 폐어망 500 kg/h을 열분해 시 N₂ 기반에서는 2.933 kmol/h의 고순도 H₂를, CO₂ 기반에서는 3.605 kmol/h 의 고순도 H₂를 생산 가능했다. CO₂ 기반 폐어망 열분해에서 CO 생산이 향상되어 최종적으로 H₂ 생산량이 증대된 결과가 도출되었다. 또한 폐어망 열분해 시 CO₂ 기반에서는 공정 운전 과정에서 배출되는 CO₂를 포집 후 활용함으로써, N₂ 기반 열분해에 비해 CO₂ 배출량을 89.8% 줄일 수 있었다. 연구 결과를 바탕으로 CO₂ 기반에서의 제안 공정은 폐어망 재활용과 더불어 친환경적인 수소 연료생산이라는 목표를 달성할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국환경농학회지
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• 제24권1호
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• pp.24-28
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• 2005

본 연구에서는 시설하우스 폐양액이 고추의 생육과 양분 흡수에 미치는 영향을 평가하고 폐양액 관주시 부가적으로 얻을 수 있는 관개 효과를 산출함으로써 폐양액의 토양 시비에 따른 농업적 가치를 평가하였다. 시설하우스 폐양액의 토양 관주시 Ca, Mg K 등 염류의 증가로 인하여 pH와 EC는 상승하였고, 총질소는 암모늄태 질소와 질산태 질소의 증가와 함께 처리 후 100 mg $kg^{-1}$ 이상 증가하였다. 고추 생육은 화학비료 70% 및 폐양액 30% 혼합처리구와 화학비료 50% 및 폐양액 50% 혼합처리구에서 양호하였으며 양분 흡수도 동일한 경향을 나타내었다. 고추 수확량은 화학비료 70% 및 폐양액 30% 혼합처리구에서 가장 높은 것으로 조사되었다. 1일 발생되는 폐양액(288 L 10 $a^{-1}\;day^{-1}$)을 토양에 시용하여 증발산되는 수분을 보충할 경우 최고 $409.86m^2$의 면적을 관개할 수 있는 것으로 산출되었다. 이상의 결과를 통해 폐양액의 토양처리는 화학비료 대체 효과와 폐양액의 정화 효과를 동시에 얻을 수 있으며 적정량 시용시 주변 환경에 미치는 영향을 최소화하면서 지속적인 처리가 가능할 것으로 판단되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제11권1호
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• pp.42-45
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• 2008

FRP 선박에서 발생하는 폐FRP를 처리하는 방법으로 분쇄하지 않고 판상으로 박리(剝離)하는 것을 제시한 바 있다. 폐 FRP에서 분리한 층상의 로빙층으로부터 얻은 F섬유는 FRP제조시 사용하였던 수지를 포함하여 원 유리섬유에 비해 그 인장강도가 우수하다(90% 이상). F섬유의 SEM 이미지로 많은 수지의 존재를 확인하였다. F섬유의 활용성을 건축자재에서의 대체물로 가정하고 염기성 용액(NaOH+KOH)에서의 강도를 측정하였다. 이 때 일어날 수 있는 반응 메카니즘은 유리섬유의 Si-O-Si결합 조직을 수산기 이온($OH^-$)이 공격하는 것으로 보았다. 측정된 인장강도 변화에 대해 $r^2$=96%로 맞추어 얻은 시뮬레이션 그래프로 반응 메카니즘을 추정할 수 있었다. 반응 초기에는 속도적인 반응에 의해 급격한 강도저하를 보이나 30일 이후에는 수산기 이온의 확산에 의존하는 패턴으로 강도가 저하되었다. 이는 앞서 보고된 AR유리에 대한 강도저하와 유사한 결과이며, 그래프를 외연하여 F섬유의 수명을 예측할 수 있다.

• 유기물자원화
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• 제11권4호
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• pp.79-89
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• 2003

본 연구는 생활폐기물을 호기성분해 개념에서 유기물을 분해 안정화시킬 때 적정한 환경인자들을 도출, 검토하기 위해서 가정에서 배출되는 일반생활폐기물을 각각의 비율에 따라 섞은 후 함수율을 55%, 60%로 조절하여 분해 안정화정도를 평가하였다. VS량의 변화는 6번 반응기를 제외하고는 모든 반응기에서 초기에 투입된 음식물량이 모두 분해가 된 것으로 판단되었고, 1, 2, 3, 4번 반응기는 비슷한 분해정도를 보여 비닐/플라스틱의 첨가가 통기개량제로서의 역할을 한 것으로 사료되었다. 반응기별 온도는 모든 반응기의 최고 온도가 약 $57{\sim}59^{\circ}C$정도로 측정되었고, VS량의 변화와 비슷하게 1, 2, 3, 4번 반응기가 최고온도에서 지속기간이 5, 6번 반응기보다는 약 2~4일정도 더 지속되어 분해반응이 더 잘 일어난 것으로 판단되었으며, $CO_2$ 발생량도 온도 변화와 비슷한 경향을 나타내고 있다. 함수율 변화는 미생물의 산화열로 증발된 수분의 원활한 배출이 이루어지지 않은 관계로 수분 감소율은 모든 반응기에서 낮게 측정되었다. pH는 음식물쓰레기로 인하여 초기에는 약산성이었으나, 반응이 진행됨에 따라 pH가 상승하여 일반적인 경향과 비슷하게 측정되었다. 전기전도도와 C/N비는 전체적으로 소폭증가하는 경향을 보였다. 침하량과 무게감소율도 위의 다른 인자들과 비슷한 경향을 보였다. 즉, 1, 3번 반응기와 2, 4번 반응기가 더 큰 침하율과 무게감소율을 보였다.

• 유기물자원화
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• 제11권4호
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• pp.57-65
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• 2003

축산업은 수질이나 토양오염 그리고 대기오염에 미칠 수 있는 영향으로 인해 관심의 대상이 되는 산업에 포함되어 있다. 가축분뇨가 환경오염원이 될 수 있는 것은 사실이다. 이러한 가축분뇨를 처리할 수 있는 최상의 방법은 가축분뇨를 적절한 방법으로 퇴비화 하여 유기성 비료로서 재활용하는 것이다. 따라서 본 연구는 몇가지 방법의 퇴비화 조건에서 가축분뇨의 퇴비화 특성을 조사하기 위하여 실시되었다. 각기 다른 정도의 공기를 함유하는 퇴비단들의 물리화학적 특성을 퇴비화 전기간에 걸쳐 조사하였다. 본 실험에서는 돼지분뇨를 톱밥과 혼합하여 110L 크기를 가진 실험실 규모의 플라스틱 재질의 용기들과 목재로 된 $1.5m^3$ 크기의 소형 사각용기에 충진한 후 60일 동안의 퇴비화를 수행하였다. 시험 전 기간 동안 공기펌프로 퇴비단에 공기를 공급하였고 주입 공기량은 유입부에 설치된 밸브로 조절하였다. 공기주입량은 각 용기들에 따라 20, 50, 100, 150, $200L/m^3/mim$ 수준으로 하였다. 퇴비화 기간 동안 발효 최고 온도는 $72^{\circ}C$까지 상승하였다. 퇴비화 20일째에 송풍 처리구의 퇴비단 표면에서 포집된 가스에서의 $H_2S$, $CH_3SH$, DMS 그리고 DMDS 농도는 29, 16, 6, 5ppb 이었고 무송풍구에서의 농도는 각각 32, 24, 15, 14ppb의 수준을 나타냈다.

• 유기물자원화
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• 제12권4호
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• pp.112-120
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• 2004

본 연구에서는 강원 영서지역의 도시쓰레기와 슬러지의 물리 화학적 특성을 조사 연구 하였다. 도시 쓰레와 슬러지는 각각 6곳,2곳에서 샘플을 수거 분석하였다. 이 지역에서 2000년도에는 하루 197.4 톤의 폐기물이 발생하였다. 폐기물의 성분은 음식물 26.6%, 종이류 24.2%, 플라스틱 비닐류 22.8%, 섬유류 9.6%, 목재류 3.8%, 고무류 2.8% 등으로 이루어져 있다. 도시쓰레기의 3성분은 수분 40.2%, 가연분 52.1%, 불연분 7.7% 이며 슬러지 3성분은 수분 83.3%, 가연분 7.7%, 불연분 9% 이다. 화학 조성은 탄소류 51.6%, 산소 38.6%, 수소 7%로 이루어져 있다. 도시 쓰레기의 고위 발열량은 4989.4 kcal/kg 이며 슬러지의 발열량은 4428.04 kcal/kg 이다. 용출 실험에서 중금속 성분은 거의 발견되지 않았다.

• 유기물자원화
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• 제9권1호
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• pp.99-108
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• 2001

본 연구는 제지슬러지퇴비를 농업분야에 활용할 때 시용효과를 분석하고자 수행하였고, 대상작물은 옥수수였다. 퇴비는 사질토양과 일정비율로 혼합하였으며, 시용효과를 분석하기 위해 인산의 가용화, 작물체의 양분흡수. 이에 따른 토양중 무기인산의 변화를 평가했다. 포트 시험은 비닐하우스에서 이루어졌으며, 인산의 분획물과 작물의 수량을 조사하였다. 포토실험에서 시간에 따른 변화중 Saloid-P의 양은 다소 증가하는 경향이었으나, Fe-P는 감소하였고, 시용량이 많았던 100Mg/ha 처리구에서는 감소의 폭이 뚜렷하였다. 제지슬러지퇴비를 시용한 포트에서 옥수수를 재배한 결과, 퇴비의 시용량이 많을수록 수량은 증가하였으며, 질소의 흡수는 증가한 반면, 식물체중 인산의 농도는 감소하는 경향이었다. 그러나 퇴비의 시용량 증가로 식물체중 인산의 농도가 감소하는 경향이었음에도 불구하고 인산의 결핍은 일어나지 않았다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제29권3호
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• pp.47-58
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• 2001

For finding both ways of recycling the wood and plastic wastes and solving the problem of free formaldehyde gas emission through manufacturing wood particle-polypropylene fiber composite board without addition of formaldehyde-based thermosetting resin adhesive, control particleboards and nonwoven web composite boards from wood particle and polypropylene fiber formulation of 50 : 50, 60 : 40, and 70 : 30 were manufactured at density levels of 0.5, 0.6, 0.7, and 0.8 g/$cm^3$, and were tested both in the physical and mechanical properties according to ASTM D 1037-93. In the physical properties, control particleboard had significantly higher moisture content than composite board. In composite board, moisture content decreased with the increase of target density only in the board with higher content of polypropylene fiber and also appeared to increase with the increase of wood particle content at a given target density. Control particleboard showed significantly greater water absorption than composite board and its water absorption decreased with the increase of target density. In composite board, water absorption decreased with the increase of target density at a given formulation but increased with the increase of wood particle content at a given target density. After 2 and 24 hours immersion, control particleboard was significantly higher in thickness swelling than composite board and its thickness swelling increased with the increase of target density. In composite board, thickness swelling did not vary significantly with the target density at a given formulation but its thickness swelling increased as wood particle content increased at a given target density. Static bending MOR and MOE under dry and wet conditions increased with the increase of target density at a given formulation of wood particle and polypropylene fiber. Especially, the MOR and MOE under wet condition were considerably larger in composite board than in control particleboard. In general, composite board showed superior bending strength properties to control particleboard, And the composite board made from wood particle and polypropylene fiber formulation of 50 : 50 at target density of 0.8 g/$cm^3$ exhibited the greatest bending strength properties. Though problems in uniform mixing and strong binding of wood particle with polypropylene fiber are unavoidable due to their extremely different shape and polarity, wood particle-polypropylene fiber composite boards with higher performance, as a potential substitute for the commercial particleboards, could be made just by controlling processing variables.