페로니켈 슬래그로 부터 제조된 Mg(OH)₂를 이용한 CO₂ 고정화

송호양,서종범,강성규,김인득,최봉욱,오광중,Song, Hao-Yang,Seo, Jong-Beom,Kang, Seong-Kuy,Kim, In-Deuk,Choi, Bong-Wook,Oh, Kwang-Joong 한국청정기술학회 2014 청정기술 Vol.20 No.1

본 논문은 페로니켈 슬래그를 이용하여 간접적으로 $CO_2$를 고정화시키는 기술에 대한 연구를 하였으며, 효율적으로 Mg를 추출하여 제조된 $Mg(OH)_2$의 $CO_2$ 고정화 최적 조건을 제시하고자 하였다. 실험 결과, 최적의 추출조건은 1 M $H_2SO_4$, 반응온도 333 K이었으며, 용출액에 NaOH를 첨가하여 pH값을 8까지 높일 경우, 침전물은 $Fe_2O_3$로 확인되었다. 또한 pH 값이 11까지 높아질 때, 그 성분은 $Mg(OH)_2$로 나타났다. 이렇게 제조된 $Mg(OH)_2$ slurry 용액을 $CO_2$ 고정화실험에서 준 2차 탄산화반응 모델을 통해 적용한 결과, 반응온도 및 초기 $CO_2$분압에 따라 초기 $CO_2$의 고정화 속도를 증진할 수 있는 반면 반응온도가 323 K 이상 높아질 경우, 고정화속도가 감소하는 것으로 나타났다. 또한 $CO_2$ 고정화반응 시 이온을 조사한 결과, $CO_2$를 고정화 할 수 있는 최적의 pH 조건으로 8.38 이상 유지해야 할 것으로 판단되었다. 종합적으로 본 연구에서는 페로니켈 슬래그를 이용하여 $CO_2$를 고정화하기 위한 최적의 조건을 도출하였으며, 향후 $CO_2$를 고정화 하기 위한 연구의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. In this study, the $Mg(OH)_2$ slurry was made form ferro-nickel slag and then used for $CO_2$ sequestration. The experiments were in the order as leaching step, precipitation, carbonation experiments. According to the leaching results, the optimal leaching conditions were $H_2SO_4$ concentration of 1 M and the temperature of 333 K. In the $Mg(OH)_2$ manufacturing step, NaOH was added to increase the pH upto 8, the first precipitation was confirmed as $Fe_2O_3$. After removal the first precipitation, the pH was upto 11, the $Mg(OH)_2$ was generated by XRD analysis. The $Mg(OH)_2$ slurry was used for $CO_2$ sequestration. The pseudo-second-order carbonation model was used to apply for $CO_2$ sequestration. The $CO_2$ sequestration rate was increased by the $CO_2$ partial pressure and temperature. However, $CO_2$ sequestration rate was decreased when temperature upto 323 K. After $CO_2$ sequestrated by $Mg(OH)_2$, the $CO_2$ can be sequestrated stable as $MgCO_3$. This study also presented optimal sequestration condition was the pH upto 8.38, the maximum $MgCO_3$ can be generated. This study can be used as the basic material for $CO_2$ sequestration by ferro-nickel slag at pilot scale in the future.

EAF Slag의 해양복토제 활용을 위한 PO₄<SUP>­</SUP>-P 제거특성에 관한 연구

김재원(Jae-Won Kim),서종범(Jong-Beom Seo),강민경(Min-Gyeong Kang),김인득(In-Deuk Kim),오광중(Kwang-Joong Oh) 한국청정기술학회 2010 청정기술 Vol.16 No.4

본 연구에서는 제강전기로 슬래그를 해양복토제로 활용하기 위한 인제거 특성실험을 실시하였다. 제강전기로 슬래그의 PO₄<SUP>-</SUP>-P 제거 특성에 관한 시험 결과, 슬래그 내의 CaO는 Ca<SUP>2+</SUP>와 OH<SUP>-</SUP>로 이온화됨에 따라 PO₄<SUP>-</SUP>-P와 반응하여 HAP를 형성함으로써 용액 중에 존재하는 PO₄<SUP>-</SUP>-P를 효과적으로 제거하는 것으로 나타났다. 연속반응기를 통한 해수 내 PO₄<SUP>-</SUP>-P의 지속적인 유입에 대한 제거특성을 확인한 결과, 칼럼 내 PO₄<SUP>-</SUP>-P 농도는 반응 3일 이후 급격히 감소하여 10일 이후에는 0.5 ppm 이하로 나타났다. 실제 연안해역의 저질을 이용한 제강전기로 해양복토제 적용실험 결과, 반응 25일 후 PO₄<SUP>-</SUP>-P 발생량을 93∼ 98% 저감시키는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 제강전기로 슬래그를 해양복토제로 활용할 경우 PO₄<SUP>-</SUP>-P 제거 및 억제효과가 있으며, 파쇄선별 등 별도의 추가공정 없이 적은 량으로도 사용 가능할 것으로 판단된다. This study estimated the possibility of phosphate removal characteristics to utilize EAF(electric arc furnace) slag as submarine cover material. The major phosphate removal mechanism was a certain formation of HAP precipitation occurred by the ionization reaction between Ca<SUP>2+</SUP> and OH<SUP>-</SUP>, which were leached from the EAF Slag. Another phosphate removal mechanism was the adsortion of EAF slag surface. As a result of PO₄<SUP>-</SUP>-P removal characteristics using continuous column reactor, PO₄<SUP>-</SUP>-P concentration decreased rapidly after 3 days and 10 days later, it show under 0.5 ppm. The result as applied in real sea water, shows that the phosphate removal effects were 93∼98% by the subaqueous sediment removal using the EAF slag. In conclusion, EAF slag is useful in PO₄<SUP>-</SUP>-P removal and control and it is possible to use without additional process like crush and selection.

페로니켈 슬래그로 부터 제조된 Mg(OH)₂를 이용한 CO₂ 고정화

송호양(Hao-Yang Song),서종범(Jong-Beom Seo),강성규(Seong-Kuy Kang),김인득(In-Deuk Kim),최봉욱(Bong-Wook Choi),오광중(Kwang-Joong Oh) 한국청정기술학회 2014 청정기술 Vol.20 No.1

본 논문은 페로니켈 슬래그를 이용하여 간접적으로 CO₂를 고정화시키는 기술에 대한 연구를 하였으며, 효율적으로 Mg를 추출하여 제조된 Mg(OH)₂의 CO₂ 고정화 최적 조건을 제시하고자 하였다. 실험 결과, 최적의 추출조건은 1 M H₂SO₄, 반응온도 333 K이었으며, 용출액에 NaOH를 첨가하여 pH값을 8까지 높일 경우, 침전물은 Fe₂O₃로 확인되었다. 또한 pH 값이 11까지 높아질 때 , 그 성분은 Mg(OH)₂로 나타났다. 이렇게 제조된 Mg(OH)₂ slurry 용액을 CO₂ 고정화실험에서 준 2차 탄산화반응 모델을 통해 적용한 결과, 반응온도 및 초기 CO₂분압에 따라 초기 CO₂의 고정화 속도를 증진할 수 있는 반면 반응온도가 323 K 이상 높아질 경우, 고정화속도가 감소하는 것으로 나타났다. 또한 CO₂고정화반응 시 이온을 조사한 결과, CO₂를 고정화 할 수 있는 최적의 pH 조건으로 8.38 이상 유지해야 할 것으로 판단되었다. 종합적으로 본 연구에서는 페로니켈 슬래그를 이용하여 CO₂를 고정화하기 위한 최적의 조건을 도출하였으며, 향후 CO₂를 고정화 하기 위한 연구의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. In this study, the Mg(OH)₂ slurry was made form ferro-nickel slag and then used for CO₂ sequestration. The experiments were in the order as leaching step, precipitation, carbonation experiments. According to the leaching results, the optimal leaching conditions were H₂SO₄ concentration of 1 M and the temperature of 333 K. In the Mg(OH)₂ manufacturing step, NaOH was added to increase the pH upto 8, the first precipitation was confirmed as Fe₂O₃. After removal the first precipitation, the pH was upto 11, the Mg(OH)2 was generated by XRD analysis. The Mg(OH)₂ slurry was used for CO₂ sequestration. The pseudo-second-order carbonation model was used to apply for CO₂ sequestration. The CO₂ sequestration rate was increased by the CO₂ partial pressure and temperature. However, CO₂ sequestration rate was decreased when temperature upto 323 K. After CO₂ sequestrated by Mg(OH)₂, the CO₂ can be sequestrated stable as MgCO₃. This study also presented optimal sequestration condition was the pH upto 8.38, the maximum MgCO₃ can be generated. This study can be used as the basic material for CO₂ sequestration by ferro-nickel slag at pilot scale in the future.

바이오매스에 바인더 첨가에 따른 폐기물 고형연료 특성 및 환경성평가

이형돈(Hyung-Don Lee),조준형(Joon-Hyung Cho),김인득(In-Deuk Kim),김윤수(Yun-Soo Kim),오광중(Kwang-Joong Oh) 한국청정기술학회 2011 청정기술 Vol.17 No.4

우리나라는 산림총면적이 전 국토의 64.2%로 목재자원은 지속적으로 생산가능한 중요한 자원이지만 현재 재활용 가능한 폐목재가 분리, 수거되지 않고, 불법매립 및 소각 처리되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 폐목재에 바이오매스자원인 왕겨와 저품위 무연탄을 혼합 압축하여 고형연료를 제조하였으며, 고형연료 제조 시 바인더와 첨가제의 바인딩효과를 분석하였다. 이때, 고형연료의 물리, 화학적 특성을 분석하였으며, 연료기준치와의 비교를 통해 적합성을 판단하였다. 실험결과 무연탄 20%, 왕겨 10%에서 최적의 밀도를 보였으며, P.V.A. (Polyvinyl alcohol), 구아검, 당밀 20 wt.%, 전분 10 wt.% 첨가 시 가장 우수한 것으로 나타났다. 대부분의 샘플이 연료 품질기준 4등급인 저위발열량 3,500 kcal/kg을 만족하는 것으로 나타났으며, 아스팔트 첨가 시 12.9%의 내구성 향상이 나타났고, NaOH 5% 쌀겨 첨가 시 최대 5.8%의 내구성이 향상되는 것으로 나타났다. The total area of forest land in Korea is 64.2%, and significant forest resources can continuously be produced. However our country didn"t separate the recyclable waste wood and was illegal landfill or incinerated. In this study, waste-wood and rice husk of biomass and low-grade-anthracite made refuse derived fuel by mixing and compressing. In addition, the binding effect of binders and additives were analyzed. Physical and chemical characteristics of manufactured refuse derived fuel were analyzed and evaluated suitability by compared with quality standards. A result of change with compressed and relaxed density, added 20% anthracite and 10% rice husk is optimal density change and average density increased large range when 20 wt.% P.V.A., guargum, molasses and 10 wt.% starch were added. All fuel samples be distributed over 3,500 kcal/kg LHV and grade of No. 3~4 fuels appeared. A result of the characteristics of physical and chemical compressed biomass refuse derived fuel with addictive, 12.9% of durability improvement appeared when is mixing asphalt and 5.8% of durability improvement appeared when is mixing rice bran by pretreatment of NaOH 5%.

온산공업단지 주변의 박무와 해풍발생이 대기오염물질의 이동 및 농도분포에 미치는 영향

이형돈(Hyung-Don Lee),이규홍(Gou-Hong Lee),김인득(In-Deuk Kim),강지순(Ji-Soon Kang),오광중(Kwang-Joong Oh) 한국청정기술학회 2013 청정기술 Vol.19 No.2

온산공업단지는 인근에 울산석유화학단지가 위치해 있고 동쪽에는 바다가 위치하고 있는 공업지역이다. 이러한 이유로 온산공업단지에서 배출되는 대기오염물질은 특히, 해풍과 같은 기상인자에 영향을 받기 쉽다. 본 연구에서는 기상자료를 분석하여 해풍과 박무발생 빈도를 평가하였으며, 온산공업단지 인근의 기상현상에 의해 영향을 받는 대기오염물질의 농도를 평가하기 위해 상층바람조건과 온위를 분석하였다. 분석결과, 박무와 해풍이 발생될 때, 미세먼지(PM10)는 각각 57.2%, 71.8%, 이산화황(SO₂)은 46.6%, 57.7%로 고농도 현상이 나타났다. 이런 결과를 통해 박무와 해풍과 같은 기상현상이 대기오염물질의 고농도에 영향을 주는 것을 확인하였다. 온위와 상층바람조건을 활용한 상층기상을 분석한 결과, 해풍에 의한 울산석유 화학단지에서 배출된 대기오염물질의 이류가 온산공업단지 인근의 고농도 현상에 영향을 주는 것을 확인하였다. 특히, 안정한 대기조건에서 해풍이 발생했을 때, 온산공업단지의 평균농도에 비해 1.5배 이상 고농도 현상이 나타났다. Onsan Industrial Complex located in a nearby the Ulsan Petrochemical Complex and in the east of the coast. For this reason, air pollution substances emitted by Onsan Industrial Complex especially tend to have an effect on meteorological factors such as sea breeze. In this study, we assessed the frequency of sea breeze and mist using the meteorological data, and analyzed potential temperature and upper wind condition for assessment of atmospheric pollution concentration influenced by meteorological phenomena in a nearby the Onsan industrial complex. From an analysis results, when mist and sea breeze happened, each higher concentration phenomenon of PM10 and SO₂ appeared each 57.2%, 71.8% and 46.6%, 57.7% respectively. Hence, we confirmed that meteorological phenomena such as mist and sea breeze had an effect on high concentration of air pollution substances in the research area. Analytical result of meteorological data in upper layer using potential temperature and wind condition, we confirmed that advection of air pollution substances emitted in Ulsan Petrochemical Complex by sea breeze have an effect on high concentration in Onsan Industrial Complex and nearby the residential area. In particular, concentration in Onsan Industrial Complex were higher than the average concentration by a factor of more than over 1.5 times when sea breeze by stable condition in atmospheric layer appeared.