• 자원리싸이클링
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• 제6권2호
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• pp.22-28
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• 1997

산업의 고도성장과 함께 플라스틱의 생산량도 크게 증가하면서 그 결과로서, 폐기물로서 방출되는 폐플라스틱의 양도 해마다 증가하여 1996년의 경우 230만톤의 폐플라스틱이 발생한 것으로 추정되며 년 12% 이상의 증가추세에 있다. 우리나라의 경우 폐플라스틱의 처리는 대부분 매립 또는 일부 소각에 의존함으로써 2차 환경오염에 의한 심각한 사회문제화가 되고 있는 실정이다. 폐플라스틱의 오일화 기술은 선진국에서 오래전부터 연구 개발하여 오고 있으며 현재 일부 상용화가 단계에 이르고 있다. 폐플라스틱의 열분해에 의한 오일화는 폐플라스틱의 체계적인 수거문제 등과 맞물려 경제성 문제가 상용화에 직접적인 영향을 미치고 있다. 그러나 향후 환경문제 및 폐기물 처리 비용의 증가, 매립지 한계 등의 문제로 안전하고 재자원화 할 수 있는 폐플라스틱의 열분해 공정기술에 관심이 모아지고 있다. 본 연구는 폐플라스틱을 공기가 차단된 상태에서 열분해하여 연료가스 또는 오일을 회수하여 재자원화하며, 유해가스의 발생과 같은 2차 환경오염이 없는 처리공정 기술을 개발하는 것이다. 혼합 폐플라스틱(PE/PP/PS)을 유동층 반응기를 이용한 Pilot Plant에서 연속적으로 열분해하여 47.4%의 Oil 수율을 얻었다.

• 공업화학
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• 제30권5호
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• pp.556-561
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• 2019

본 연구에서는 석유 부산물인 열분해잔사유의 화재, 폭발특성을 파악하기 위하여 그 물리 화학적 분석을 실시하고 주요 성분을 선정하였다. GC-SIMDIS 및 MALDI-TOF 분석을 통해 열분해잔사유의 주요 성분 분포영역을 확인하였으며, GC-MS 분석을 통해 주요 성분 분포영역에 대한 정성분석을 실시하였다. 아울러 EA, SARA, TGA 등 다양한 분석결과를 바탕으로 열분해잔사유의 주요 성분을 선정하였다. 그 결과 benzene, toluene, xylene을 주요 성분을 선정하여 PHAST 분석을 통한 화재 폭발 시 최대 피해영향범위를 고찰하였다. Toluene은 제트 화재 발생 시 $227kW/m^2$의 복사열 및 118 m의 영향범위를 나타내어 가장 높은 위험성을 보였으며, xylene과 benzene은 각각 114와 $151kW/m^2$의 최대 복사열 수치를 나타내었다, 또한, pasquill 안정도 및 풍속에 따른 피해영향범위를 분석한 결과 benzene에서 풍속에 따라 최대 55% 이상의 복사열이 증가함을 확인하였으며, 이는 영향범위를 증가시키는 주요인자인 것으로 여겨졌다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권6호
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• pp.790-803
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• 2019

디옥틸테레프탈산(DOTP) 제조공정은 분말형태의 테레프탈산(PTA) 주원료와 옥탄올(Octanol)의 에스테르화 반응을 통해 플라스틱 가소제를 생산하는 공정이다. 본 연구에서는 이 공정의 반응기 내에 가연성 용제나 유증기가 존재하고 있는 상태에서 분말형태로 맨홀에 직접 투입하는 테레프탈산의 분진폭발 특성에 관하여 고찰하였다. 분진의 입경과 입도분포 분진특성 실험을 하였고, 화재 폭발특성과 발화온도를 추정하기 위한 분진의 열분해 특성을 조사하였다. 또한 폭발민감도를 평가하기 위한 최소점화에너지 실험을 실시하였다. 실험결과 테레프탈산의 분체 특성은 평균입경이 $143.433{\mu}m$으로 나타났다. 이러한 입경과 입도분포 조건에서 실시한 열분석으로부터 분진의 발화온도는 약 $253^{\circ}C$로 나타났다. 테레프탈산의 폭발민감도를 알기 위해 조사한 폭발하한 농도(LEL)는 $50g/m^3$으로 측정되었다. 폭발민감도를 나타내는 최소점화에너지(MIE)는 (10 < MIE < 300) mJ로 나타났으며, 점화 확률에 기반하여 추산한 최소점화에너지 추정값(Es)은 210 mJ로서 충분한 점화원이 있는 경우 폭발할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 폭발피해 예측에 필요한 폭발강도 특성을 조사한 결과, 테레프탈산 분진의 최대폭발압력($P_{max}$), 최대폭발압력상승속도[$({\frac{dP}{dt}})_{max}$]는 각각 7.1 bar, 511 bar/s로 나타났다. 분진폭발지수(Kst)는 139 mbar/s로 분진폭발등급 St 1에 해당되는 것으로 나타났다.

• 한국재료학회지
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• 제29권7호
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• pp.437-442
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• 2019

Green $BaSi_2O_2N_2:0.02Eu^{2+}$ phosphor is synthesized through a two-step solid state reaction method. The first firing is for crystallization, and the second firing is for reduction of $Eu^{3+}$ into $Eu^{2+}$ and growth of crystal grains. By thermal analysis, the three-time endothermic reaction is confirmed: pyrolysis reaction of $BaCO_3$ at $900^{\circ}C$ and phase transitions at $1,300^{\circ}C$ and $1,400^{\circ}C$. By structural analysis, it is confirmed that single phase [$BaSi_2O_2N_2$] is obtained with Cmcm space group of orthorhombic structure. After the first firing the morphology is rod-like type and, after the second firing, the morphology becomes round. Our phosphor shows a green emission with a peak position of 495 nm and a peak width of 32 nm due to the $4f^65d^1{\rightarrow}4f^7$ transition of $Eu^{2+}$ ion. An LED package (chip size $5.6{\times}3.0mm$) is fabricated with a mixture of our green $BaSi_2O_2N_2$, and yellow $Y_3Al_5O_{12}$ and red $Sr_2Si_5N_8$ phosphors. The color rendering index (90) is higher than that of the mixture without our green phosphor (82), which indicates that this is an excellent green candidate for white LEDs with a deluxe color rendering index.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권1호
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• pp.74-80
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• 2019

본 연구에서는 저온 소성 굴 패각의 재활용을 위한 기초적 연구로서 메조코즘 실험을 통해 저온 소성 굴 패각의 피복에 따른 연안 오염 퇴적물의 성상 변화를 조사하였다. 이를 위해 $350^{\circ}C$에서 소성시킨 굴 패각을 연안 오염 퇴적물에 피복하여 직상수와 간극수의 성상변화를 분석하는 메조코즘 실험을 수행하였다. 실험 결과, 굴 패각의 피복에 의해 수층과 퇴적층이 분리되었기 때문에 직상수의 산화환원전위(ORP) 증가 및 DIN 중의 $NH_3-N$의 비율의 감소가 실험구에서 관측되었다. 실험구의 DIP의 농도는 대조구와 비교하여 유의한 차이를 확인하기 어려웠다. 굴 패각의 피복에 의한 퇴적물의 총유기탄소(TOC)는 감소하였으며, 산휘발성황화물(AVS)은 저온 소성 굴 패각의 황화물 흡착 능력으로 인해 최대 50 %까지 감소한 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과로부터 저온 소성 굴 패각은 연안 오염 퇴적물의 정화를 위해 이용될 수 있는 재료인 것으로 결론 지을 수 있다.

• 한국환경농학회지
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• 제40권3호
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• pp.219-230
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• 2021

BACKGROUND: Biochar is a solid material converted from agricultural biomass such as crop residues and pruning branch through pyrolysis under limited oxygen supply. Biochar consists of non-degradable carbon (C) double bonds and aromatic ring that are not readily broken down by microbial degradation in the soils. Due to the recalcitrancy of C in biochar, biochar application to the soils is of help in enhancing soil carbon sequestration in arable lands that might be a strategy of agricultural sector to mitigate climate change. METHODS AND RESULTS: Data were collected from studies on the effect of biochar application on soil C content conducted in East Asian countries including China, Japan and Korea under different experimental conditions (incubation, column, pot, and field). The magnitude of soil C storage was positively correlated (p < 0.001) with biochar application rate under field conditions, reflecting accumulation of recalcitrant black C in the biochar. However, The changes in soil C contents per C input from biochar (% per t/ha) were 6.80 in field condition, and 12.58 in laboratory condition. The magnitude of increment of soil C was lower in field than in laboratory conditions due to potential loss of C through weathering of biochar under field conditions. Biochar production condition also affected soil C increment; more C increment was found with biochar produced at a high temperature (over 450℃). CONCLUSION: This review suggests that biochar application is a potential measures of C sequestration in agricultural soils. However, as the increment of soil C biochar was affected by biochar types, further studies are necessary to find better biochar types for enhanced soil C storage.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권2호
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• pp.89-95
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• 2021

현재 리튬이온 배터리에 사용되는 고니켈계 양극재의 수요 증대에 따라 수산화리튬(LiOH) 제조 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 탄산리튬(Li2CO3)으로부터 수산화리튬의 제조를 위하여, 탄산리튬의 열분해를 통한 산화리튬(Li2O)의 전환 공정에 대해 연구하였다. 열처리 시 탄산리튬과 알루미나, 석영 그리고 흑연 도가니 사용에 따른 반응 메커니즘을 확인하였으며, 흑연 도가니를 사용했을 경우 온전한 산화리튬 분말을 얻었다. TG 분석 결과를 바탕으로 열처리 온도를 700℃, 900℃ 그리고 1100℃로 설정하였으며 유지시간 및 분위기를 제어하여 시약급 탄산리튬의 열처리를 진행하였다. XRD 분석 결과, 제조된 산화리튬은 질소 분위기에서 1시간 동안 1100℃의 온도로 열처리를 하였을 때 높은 결정성을 보였다. 또한 수산화리튬으로 전환하기 위해 시약급 산화리튬을 100℃에서 수반응하였다. XRD 분석을 통해 수산화리튬(LiOH)과 수산화리튬 일수화물(LiOH·H2O)이 생성됨을 확인하였다.

• 한국수처리학회지
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• 제26권6호
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• pp.99-107
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• 2018

This research has developed a high temperature steam cleaning technology using a ceramic membrane with durability against temperature and pressure conditions. In steam cleaning, steam of $120^{\circ}C$ is injected into the ceramic membrane to induce pyrolysis by the endothermic reaction to remove fouling from the membrane. The water quality of raw water was adjusted to turbidity 10, 25 NTU and DOC 2.5 mg/L, and the membrane was uniformly fouled by constant pressure operation at 100, 200, and 300 kPa. Physical backwashing was performed with water and air at a pressure of 500 kPa and steam at $120^{\circ}C$ was injected for 0 to 5 minutes. As the turbidity concentration and the operating pressure increased, the flux decreased by 0.7 to 14.4%. It is confirmed that 10.7 to 53.8% recovery is possible than physical cleaning at the injection of steam for 3 minutes, so it is considered that the steam cleaning of the ceramic membrane is effective. Compared with CEB after NaOCl (300 mg/L) filtration at 25 NTU and 300 kPa of turbidity, the steam cleaning result for 3 minutes was similar to 46.7% of CEB for 3 hours. It has been confirmed that steam cleaning is suitable for a ceramic membrane having excellent heat resistance against high temperature. It was considered to have better cleaning efficiency as compared with general physical backwashing.

• 청정기술
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• 제28권2호
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• pp.174-181
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• 2022

바이오매스는 현재 석유, 천연가스, 석탄 등 화석 연료에서 얻을 수 있는 액체 연료와 유기 화합물을 생산할 수 있는 지속 가능한 대체 자원이다. 화석 연료를 사용하면 온실가스를 배출하기 때문에 바이오매스와 같은 탄소중립적 원료를 사용하는 것은 기후 변화 대응에 기여할 수 있다. 바이오매스 원료로부터 석유 대체 화학 제품과 연료를 생산하기 위한 생물학적 및 화학적 공정이 제안되었지만, 바이오매스에 포함된 높은 산소 함량때문에 화석 연료를 완전히 대체하기 어렵다. 석유와 유사한 연료와 화학 물질을 생산하려면 바이오매스 파생물에 존재하는 산소 원자를 제거하거나 산소 기능기를 전환해야 하며, 이는 촉매 화학적 수첨탈산소화에 의해 달성될 수 있다. 바이오매스 열분해 오일, 리그노셀룰로오스 유래 화학물질, 지질과 같은 원료를 탈산소 연료 및 화학물질로 전환하기 위해 수첨탈산소화가 진행되었다. 높은 표면적의 금속 산화물 또는 탄소에 지지된 귀금속 및 전이 금속으로 구성된 다기능성 촉매는 효율적인 수첨탈산소 촉매로 사용되었다. 본 총설에서는 문헌에서 제안된 촉매를 확인하고 이러한 촉매를 이용한 수첨탈산소 반응 시스템이 논의하였다. 문헌에 보고된 수첨탈산소화 방법을 기반으로, 실현 가능한 수첨탈산소화 공정 개발 방향이 제시하였다.

• 청정기술
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• 제29권2호
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• pp.102-108
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• 2023

본 연구는 열수가압탄화공법(HTC)을 적용하여 하수슬러지를 탄화시켜 폐기물관리법에 따른 재활용 제품 기준을 만족하고, 응용 블록으로서의 재활용 가능성을 판단하였다. HTC 최적 반응온도와 시간을 통해 생성된 탄화 슬러지에 시멘트를 배합비 별로 배합하여 응용 블록의 공시체를 제작하였고, 중금속 용출 가능성과 성능분석을 진행하였다. 실험 결과 모든 응용 블록에서 중금속이 검출되지 않았으며, 성능분석의 비중과 흡수율의 경우 1.7 미만, 10% 이하의 해당 기준치를 만족하였다. 압축강도의 경우 28일 재령 기준으로 시멘트 5%, 7%의 배합비 경우 A, B, C종 블록 기준치에 만족하였으나, 시멘트 3%의 배합비 경우 A type 블록 기준에 미치지 못하였다. 이후 추가적인 재령을 진행한 결과 42일 차 재령 강도에서 A종 블록 기준을 만족하였다. 따라서 본 연구의 탄화 슬러지와 시멘트의 최적 배합비는 3% 이상 5% 이내로 판단하였으며 향후 응용 블록을 골재로서의 재활용 가능성을 확인하였다.