BMP test를 통한 음폐수와 하수슬러지의 병합소화 특성 평가

이수영ㆍ윤영삼ㆍ강준구ㆍ김기헌ㆍ신선경(Su young LeeㆍYoung Sam YoonㆍJun Gu KangㆍKi Heon KimㆍSun Kyoung Shin) 유기성자원학회 2016 유기물자원화 Vol.24 No.1

혐기성 소화의 주요 조건 중 하나인 C/N비의 경우 하수슬러지는 5.40으로 낮게 나타난 반면 음폐수(Food waste leachate)는 21.84로 높게 나타났다. C/N비가 낮을 경우 혐기성소화의 저해 요인으로 작용될 수 있기 때문에 음폐수의 높은 유기물 농도 및 C/N 비를 활용하여 메탄가스 발생량 증가시킬 수 있었다. Tchobanoglous이 제안한 이론적 메탄가스 발생량 예측수식을 적용하여 메탄 및 바이오가스 발생량을 산정한 결과 하수슬러지 단일 혐기소화의 경우 305.6 mLㆍCH4/gㆍVS, 689.4 mLㆍCH4/gㆍVS의 메탄, 바이오가스가 발생하였고 음폐수 : 하수슬러지를 1:9로 혼합한 시료는 약 322 mLㆍCH4/gㆍVS, 3:7시료에서는 약 354 mLㆍCH4/gㆍVS, 5:5시료에서는 약 386 mLㆍCH4/gㆍVS의 메탄가스가 발생하는 것으로 분석되었다. BMP 실험 결과 1:9, 3:7, 5:5 비율로 병합 처리한 경우 각각 약 233, 298, 344 mLㆍCH4/gㆍVS의 메탄가스가 발생하였다. 따라서 음폐수의 혼합비율이 높아질수록 메탄가스 발생량은 증가하였고 하수슬러지와 음폐수의 혼합 비율에 따른 병합처리 시 하수슬러지 단독처리에 비해 다량의 메탄가스가 발생되었다. BMP 실험을 통해 생산된 메탄가스의 누적생산 곡선을 Modified Gompertz model과 first order kinetic model에 적용하여 추정한 결과, 메탄생성량은 Modified Gompertz model에서는 238.5, 302.3, 353.6 mL/gㆍVS 발생하였고 first order kinetic model에서는 242.8, 312.5, 365.5 mL/gㆍVS로 음폐수와의 혼합비율이 증가할수록 높게 나타났으며, 최대 메탄생성속도의 경우 3:7비율에서 48.2 mL/gVSㆍday로 최대 메탄생성 속도를 보였다. first order kinetic model의 1차 반응속도상수 k값은 1:9, 3:7, 5:5 비율에 따라 0.32, 0.22, 0.08day-1 나타났다. 1차 반응속도 상수의 경우 음폐수의 혼합비율이 낮을수록 높게 나타났다. Modified Gompertz와 first order kinetic model 모두 실험결과를 잘 모사하였으며, 실험결과와 모의결과의 적합도를 나타내는 상관계수(R2)의 경우 0.92∼0.98으로 높은 상관성을 나타내었다. We mix food waste leachate and sewage sludge by the proportion of 1:9, 3:7 and 5:5. It turns out that they produced 233, 298 and 344 CH4ㆍmL/gㆍVS of methane gas. The result suggests that as the mixing rate of food waste leachate rises, the methane gas productions increases as well. And more methane gas is made when co-digesting sewage sludge and food waste leachate based on the mixing ratio, rather than digesting only sewage sludge alone. Modified Gompertz and Exponential Model describe the BMP test results that show how methane gas are produced from organic waste. According to the test, higher the mixing rate of food waste leachate is, higher the methane gas productions is. The mixing ratio of food waste leachate that produces the largest volume of methane gas is 3:7. Modified Gompertz model and Exponential model describe the test results very well. The correlation values(R2) that show how the results of model prediction and experiment are close is 0.92 to 0.98.

폐기물의 삼성분분석방법 제정에 관한 연구

김기헌 ( Ki-heon Kim ),양원석 ( Won-seok Yang ),권영현 ( Young-hyun Kwon ),최경구 ( Gyung-goo Choi ),이원석 ( Won-seok Lee ),이은송 ( Eun-song Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

폐기물의 성상을 평가하는 방법으로 다양한 분석법이 이용되지만, 가장 중요한 것으로는 삼성분 분석을 들을수 있다. 삼성분 분석은 수분(moisture), 회분(ash)을 정량하고 아울러 가연분(combustible matter)을 산출하는 것을 말한다. 폐기물 내 수분량이 많게 되면 발열량이 낮아지며, 점화 효율이 나빠지는 경향을 나타낸다. 회분은 폐기물 내 존재하는 불연물질로 토양 및 금속류 등으로 구성된다. 회분이 많이 포함되면 발열량이 낮게 될 뿐만 아니라, 열분해 및 연소 후 배출되는 재의 양이 많아진다. 본 연구에서는 지금까지의 연구를 바탕으로 먼저 용어의 정의를 분명히 하고 삼성분에 대한 원리의 설명과 폐기물특성 분석의 문제점을 지적하는 것이다. 국내에서 발생하는 폐기물을 대상으로 한국 산업 규격(Korea Industrial Standard, KS), 미국 재료 시험 협회(America Society for Testing and Matierial, ASTM), 일본 공업규격(Japanese Indusrial Standard, JIS)의 공업분석 시험법을 기초로 하여 TGA을 이용하여 삼성분 분석의 적정 실험조건을 도출하여 폐기물 삼성분 분석 기준(안)을 제시하고자 하였다.

YouFree 에서 웹 기반 SW 개발 및 배포

김기헌 ( Ki-heon Kim ),구경이 ( Kyong-i Ku ),정문영 ( Moon-young Chung ),최원혁 ( Won-hyuk Choi ),김원영 ( Won-young Kim ),허성진 ( Sung-jin Hur ) 한국정보처리학회 2009 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.16 No.2

본 논문에서는 이동형 개인 맞춤 SW 플랫폼인 YouFree 에서 동작하는 웹 기반 SW 의 개발과 배포를 지원하는 시스템을 설계하고 구현하였다. 개발 시스템은 YouFree 의 콘텐츠를 접근하고 조작하는 API 와 자바스크립트로 구성된 웹 사용자 인터페이스를 편리하게 개발할 수 있는 UI 자동생성 기능을 제공한다. 배포 시스템은 개발된 웹 기반 SW 패키지를 설치하고 제거하는 기능뿐만 아니라 의존성 있는 패키지가 함께 설치되는 기능과 새 버전의 패키지를 업그레이드 할 수 있는 기능을 지원한다.

음식물류 폐기물 건식사료의 소각을 위한 기초특성분석 연구

김기헌 ( Ki-heon Kim ),강준구 ( Jun-gu Kang ),이동진 ( Dong-jin Lee ),이원석 ( Won-seok Lee ),문희성 ( Hee-sung Moon ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회지 Vol.36 No.7

This study was to use the basic data through the analysis of physical and chemical properties of produced dry feed in facilities that using raw materials from food waste. In addition, based on the standards of solid recovered fuel (SRF) and bio-SRF, we evaluated the potential use of recycling in thermochemical processes such as incineration plants, cement plants, and power plants that can recover energy. Results from food waste analyses of three components of dry feed showed moisture content of 4.9% (content range of 0.4 ~ 8.4%), combustible content of 79.9% (75.1 ~ 86.6%) and ash content of 15.2% (12.9-16.5%). These results satisfy the SRF standards of water content of less than 10% and an ash content of less than 20%. However, the ash content of 15% partially exceeded the bio-SRF standard. Results of the elemental analyses were established to be average percentages of carbon 44.1% (41.8 ~ 46.3%), hydrogen 3.7% (3.2 ~ 4.1%), nitrogen 6.4% (6.0 ~ 6.8%), sulfur 0.29% (0.26 ~ 0.31%), and chlorine 1.35% (1.18 ~ 1.74%). All results met the SRF standards, though the bio-SRF standard of chlorine of less than 0.5% was exceeded. The average biomass content was 94.4% across facilities, although some facilities did not meet the Bio-SRF standard. Analysis of low calorific value showed that the average of 3,928 kcal/kg (3,740 ~ 4,170 kcal/kg) fulfilled this SRF standard in all facilities. Effects of the external environment on dry feeds in long term storage (for at least 8 months) were analyzed. As a result of analysis moisture content and calorific value with increased over storage time, the difference between the two parameters was undistinguished. In addition, the impact of precipitation due to weak water proof cover significantly increased the overall water content of food waste.

OWL 기반 그래픽 바이오 온톨로지 관리 시스템의 설계 및 구현

김기헌(Ki-Heon Kim),최재훈(Jae-Hun Choi),양재동(Jae-Dong Yang),박천수(Cheon-Shu Park) 한국정보과학회 2005 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.32 No.6

본 논문에서는 OWL(Web Ontology Language) 기반 그래픽 바이오 온톨로지 관리 시스템을 설계하고 구현하였다. 이 시스템은 생물학 용어들 사이의 복잡한 의미 관계들로 구성되는 바이오 온톨로지를 본 논문에서 정의한 그래픽 표기를 이용하여 표현한다. 또한, 시각화된 환경에서 수행되는 상속과 역상속 메커니즘은 이미 구축된 방대한 용어들 사이의 관계를 시스템이 구조적으로 파악할 수 있게 함으로써, 전문가가 새로 추가되는 용어에 대한 관계를 의미적으로 일관성 있게 반자동으로 구축할 수 있다. 구축된 온톨로지는 기본적으로 OWL로 기술되며, 다른 여러 표준 온톨로지 언어(RDF/RDFS, DAML+OIL 등)로 의미적 손실 없이 변환된다. 본 시스템의 중요한 특징은 OWL의 강력한 의미적 표현력과 이를 잘 정의할수 있는 그래픽 표기법을 채택함으로써 시각화된 메커니즘을 통해 바이오 온톨로지를 정교하게 모델링할 수 있다는 점이다. In this paper, we design and implement a graphical bio-ontology management system based on OWL(Web Ontology Language). It allows domain experts to easily manage sophisticated bio-ontologies in which biological knowledge is encoded. The knowledge can be seamlessly modeled into the ontology by well defined graphical notations, which capture most of subtle semantics inherently existing between biological terms. Our system provides a new construction mechanism, which can determine a considerable part of relationships between terms by their inheritance and inverse-inheritance. For keeping their semantics to be consistent, the mechanism supplies domain experts with information available from relationships being constructed or already constructed. The constructed ontology is basically formatted by OWL, which may benefit from its powerful semantic expressiveness. Additionally, it can be automatically translated into other standard languages without semantic loss, such as RDF/RDFS, DAML+OIL and so on. The main characteristics of our system is that it enables domain experts to delicately model the bio-ontology by the visualized construction mechanisms adopting well-defined graphical notations based on OWL.

음식물류 폐기물의 폐건조사료에 대한 소각을 위한 기초특성분석 연구

김기헌 ( Ki-heon Kim ),강준구 ( Jun-gu Kang ),이동진 ( Dong-jin Lee ),문희성 ( Hee-sung Moon ),권준화 ( Jun-hwa Kwon ),이원석 ( Won-seok Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

2005년 음식물류 폐기물의 직매립이 금지되었으며, 2013년 런던협약에 의해 유기성 폐기물(음식물류 폐기물, 가축분뇨, 하수슬러지)의 해양배출이 금지됨에 따라 음식물류 폐기물의 비위생적인 취급 및 보관상의 어려움으로 인하여 부패 사례가 빈번하게 발생하고 있다. 특히, 다량의 침출수는 음식물류 폐기물을 운반처리 하는데 있어서 악취와 같은 2차 환경문제를 유발하고 있는 실정이였다. 이에 따라, 국내에서는 음식물류 폐기물 자원화 정책으로서 사료화 및 퇴비화와 같은 자원화시설과 공정개발 등에 집중적으로 투자한 결과 자원순환 인프라 구축에 성과를 거두어 음식물류 폐기물의 재활용률 약 95 %에 도달하였다. 그러나 자원화 제품의 판매 및 활용이 미흡한 실정에서 음식물류 폐기물 처리의 환경성 확보 및 탄소배출저감 차원에서의 새로운 패러다임의 변화가 요구되는 시점이라 할 수 있다. 음식물류 폐기물의 발생을 억제하는 감량화, 바이오가스화, 사료화 및 퇴비화 등의 자원화의 다양화 및 다각화 방안 마련으로 재활용 제품의 수급불균형 등 문제를 모두 해결할 수 없다. 우선순위에 따른 최적처리방법으로 해결할 수 없는 경우 다양한 처리방법들 중 최종발생원 단계에서의 처분방안으로서 소각시설을 활용하여 에너지를 회수하는 방법 또한 하나의 대안으로서 고려될 필요가 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 국내에서 운영 중인 음식물류 폐기물을 건조 사료화 시설을 대상으로 8개소를 선정하여 건조사료화 공정의 최종 생산물에 대한 물리·화학적 특성 분석을 통하여 기초자료로 활용하고자 하였다. 또한, 적체 및 방치되어 배출되는 경우를 대비하기 위해 일반 고형연료제품(SRF) 및 바이오 고형연료제품(Bio-SRF)의 품질기준을 바탕으로 에너지회수가 가능한 소각시설, 시멘트 소성시설 및 발전소 등 열화학공정에서의 활용 가능여부를 판단하여 재활용 가능성을 평가하고자 하였다.

폐기물의 강열감량분석방법 검토연구

김기헌 ( Ki-heon Kim ),양원석 ( Won-seok Yang ),최경구 ( Gyung-goo Choi ),남궁훤 ( Hueon Namkung ),이원석 ( Won-seok Lee ),이은송 ( Eun-song Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

소각시설의 완전연소여부를 판단하는 지표의 하나로 폐기물을 소각하고 남은 잔재물인 소각재(바닥재)의 강열감량으로 나타난다. 폐기물의 강열감량 및 유기물 함량을 측정하는 방법으로, 시료를 질산암모늄 용액(25 %)을 넣고 가열하여 탄화시킨 다음, (600 ± 25) ℃의 전기로 안에서 3시간 강열하고 데시케이터에서 식힌 후 무게를 달아 증발접시의 무게 차이로부터 강열감량 및 유기물 함량(%)을 구한다. 분석화학에서 시료의 일정량을 1,000∼1,200℃로 가열하여 시료 속의 휘발성 성분과 열분해 될 수 있는 성분이 제거되고 불연분만 남아 질량이 일정한 값이 될 때까지의 감량을 시료에 대한 백분율로 나타낸 양이다. 강열감량은 물·이산화탄소·이산화황·암모늄염·할로젠화알칼리 등의 합계량을 나타낸다. 암석이나 토양분석에서는 조성의 일부로 취급된다. 그러나 철·망간·황화물 등은 산화물로 변함으로써 도리어 증량(增量)한다. 이들 증감이 상쇄된 결과가 강열감량으로서 나타나는 것인데 그 내용은 복잡하다. 본 연구에서는 폐기물을 대상으로 TGA을 이용하여 강열감량 시험방법을 검토하였다.

잔류성 오염물질(Persistent Organic Pollutants, POPs) 국내 관리현황 비의도적인 잔류성 유기오염물질 배출원 및 배출량

김기헌 ( Ki Heon Kim ) 한국공업화학회 2010 공업화학전망 Vol.13 No.5

폐기물소각시설의 공정운전 및 대기오염물질 배출특성 평가 연구

김기헌 ( Ki Heon Kim ),정봉진 ( Bong Jin Jung ),정일록 ( Il Rok Chung ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2006 한국폐기물자원순환학회지 Vol.23 No.7

LMC를 이용한 교면포장의 현장 적용성 평가

김기헌(Kim Ki Heon),홍창우(Hong Chang-Woo),박상일(Park Sang Il),양희용(Yang Hee Yong) 대한토목학회 2000 대한토목학회 학술발표회 논문집 Vol.2000 No.1