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플라즈마 용융방식으로 배출된 슬래그의 냉각방식에 따른 재료적 특성 및 재활용
정주영(Chung Juyoung),배우근(Bae Wookeun),김문일(Kim Moonil),박세용(Park Seyong) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.7
본 연구에서는 국내 최초로 플라즈마 토치를 사용한 재(ash) 용융설비에서 발생한 슬래그를 대상으로 기존에 제시되지 않은 새로운 냉각방식(분체냉각방식)을 적용하여 현재 적용되고 있는 슬래그 냉각방법보다 적용성 및 부가가치를 높일 수 있는 냉각방식을 제시했다. 재료적 특성분석 및 토공재료로의 재활용 가능성을 검토하여 향후 공정 개발에 적용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 소각재(ash)는 Y시의 fluidized bed method에서 배출되는 하수슬러지를 소각하여 실험재료로 사용하였다. 하수슬러지 소각 잔재의 XRF 분석결과는 SiO₂가 전체 32%로 가장 많은 비율을 차지하고 있으며, CaO, Al₂O₃, Fe₂O₃ 등이 주성분 원소로 구성되어 있다. XRD 분석결과에서는 냉각슬래그 입자로부터 전형적인 유리화 진행을 찾을 수 있었으며 냉각슬래그 분말로부터 크리스탈상이 관찰되었는데 그 이유는 분말이 녹지 않은 상태로 표면에 존재하기 때문이라 판단된다. EDX 분석으로부터 냉각매체로 사용된 전후에 분체의 성분이 바뀌지 않았으며 만약 다른 형태를 사용한다면 활용성이 더해진 분말을 생산할 수 있을 거라 판단된다. In this study, it was intended to suggest new cooling method that enables to improve the applicability and added value higher than existing slag by applying new cooling method(powder cooling slag) at the time discharging slag, which is produced from the ash melting system that the plasma torch is used for the first time in Korea. It is suggested the applicative direction in the development of future recycling process by discovering its nature of material and applicative possibility as earthwork material. The ashes produced after the sewage sludge discharged from Y city was incinerated by the fluidized bed method and was used as test materials. As result of XRF(X-Ray Flourescence Spectrometry) analysis, main ingredient of sewage sludge ashes was SiO₂(32%) besides CaO, Al₂O₃, Fe₂O₃, and so on. In addition, as result of XRD analysis, traditional diffuse pattern of glass could be found from granulated air-cooled slags, while a minor crystal phase could be observed from powder cooling slag, because the powder on the surface exists in the state not melted. From EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) analysis, it is deemed that powder ingredient has no change before and after it is used as cooling medium, and accordingly it is thought that the powder can be produced as the material where the function is added if used in different shape.
복합열산화(Hybrid Thermal Oxidation) 시스템을 이용한 MEK(Methyl ethyl ketone)와 Toluene 제거 평가
장두훈(Jang Duhun),배우근(Bae Wookeun),김문일(Kim Moonil),김경태(Kim Kyungtae) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.6
본 연구에서는 multi-bed 플레이트로 폐열재생 부분과 촉매반응 부분으로 구성되어 있는 복합열산화 시스템(Hybrid Thermal Oxidation System)을 이용하여 저온에서 주입 밸브 교체 시간간격과 유입유량을 변화시켜 VOCs(MEK와 Toluene) 제거를 평가하고자 하였다. 350℃의 연소온도 조건에서 VOCs는 완전히 전환되었으며 당량비에 따른 전환율 또한 100%에 근접하였고, HTO 시스템의 연소실은 좌우측의 온도가 균형을 이루며 열효율이 매우 높아 폐열회수 및 재생이 효율적이었다. 주입 밸브 교체 시간간격과 유입 유량 변화에 따른 HTO시스템에서의 VOCs 제거 효율은, MEK와 Toluene 모두 안정적으로 높은 91.1∼97.4%의 효율을 나타내었으며, 보조연료량 증가보다는 밸브교대시간을 길게 하였을때 제거 효율이 증가하는 경향을 보여 보조연료량 증가보다 밸브교대시간을 증가시키는 것이 제거 효율을 높이는데 효율적으로 판단된다. 이와 같은 연구결과를 고려할 때 HTO시스템은 저농에서도 VOCs 제거, 특히 MEK과 Toluene 제거에 매우 안정적이며 콤팩트한 시스템으로 판단되며, 적은 설치 부지로 중소기업이 요구하는 새로운 VOCs 제거 시스템으로 적용 가능하리라 판단된다. In this study, optimization of MEK and Toluene removal was conducted by HTO(Hybrid Thermal Oxidation) system. HTO system has a multi-bed reaction plate and the plate consisted of wasted heat regeneration part and catalysis part. VOCs removal by HTO system was estimated by changing inlet flow rates with different valve changing times. Under 350℃ of combustion temperature, VOCs was fully converted and the equivalent conversion was 100%. The thermal oxidation efficiency, related to the amount of injected fuel into HTO system and the valve change time, was revealed at the level of 93.0~96.3%. In case of MEK removal by HTO system, the efficiency was ranged from 91.1 to 97.1%. Also, Toluene removal efficiency(93.2~97.4%) was good and stable with respect to the operating conditions. Considering above results, it was proved that HTO system could be a stable and compact system for VOCs, especially MEK and Toluene with high removal efficiency.
Trichloroethylene으로 오염된 지하수 제거공정의 미생물 다양성 및 분리균주 Pseudomonas sp. DHC8의 특성
남지현,신지혜,권기욱,배우근,이동훈,Nam, Ji-Hyun,Shin, Ji-Hye,Kwon, Kiwook,Bae, Wookeun,Lee, Dong-Hun 한국미생물학회 2013 미생물학회지 Vol.49 No.4
산업에서 널리 사용되고 있는 Trichloroethylene (TCE)은 토양 및 지하수의 오염을 일으키며, 암 유발물질로 환경에서 반드시 제거해야 하는 물질이다. 본 연구에서는 미생물 고정화 담체를 이용한 TCE로 오염된 지하수 처리 시스템의 세균 군집구조를 조사하고, 우점종을 분리 및 동정하고 TCE 제거특성을 확인하였다. TCE로 오염된 지하수 처리공정의 세균군집을 16S rRNA 유전자 라이브러리의 염기서열 분석방법을 이용하여 조사한 결과, 주요 개체군은 BTEX 분해세균으로 알려진 Pseudomonas 속이었으며 Pseudomonas putida 그룹이 가장 우점하였다. Pseudomonas putida 그룹의 우점은 높은 toluene과 TCE의 농도에서 기인한 것으로 생각된다. TCE로 오염을 제거하기 위한 미생물 반응기에서 toluene과 TCE 분해 세균을 분리 배양하였으며 Pseudomonas sp. DHC8로 명명하였다. 형태학적 특징, 생리 생화학적 특징, 16S rRNA 유전자 염기서열분석 결과 DHC8 균주는 P. putida 그룹에 속하는 것으로 확인되었다. Pseudomonas sp. DHC8을 이용하여 TCE (0.83 mg/L)와 toluene (60.61 mg/L)에 대해 분해실험을 실시하였을 때 12.5시간 동안 TCE는 72.3%, toluene은 100.0% 제거되었다. 또한, TCE와 toluene의 제거속도는 각각 0.02 ${\mu}mol/g$-DCW/h와 2.89 ${\mu}mol/g$-DCW/h였다. 본 연구 결과는 TCE의 생물정화를 위한 반응기의 최대 효율을 유지하기 위한 노력에 도움이 될 것이다. Trichloroethylene (TCE) is a widely used substance in commercial and industrial applications, yet it must be removed from the contaminated soil and groundwater environment due to its toxic and carcinogenic nature. We investigated bacterial community structure, dominant bacterial strain, and removal efficiency in a TCE contaminated groundwater treatment system using immobilized carrier. The microbial diversity was determined by the nucleotide sequences of 16S rRNA gene library. The major bacterial population of the contaminated groundwater treatment system was belonging to BTEX degradation bacteria. The bacterial community consisted mainly of one genus of Pseudomonas (Pseudomonas putida group). The domination of Pseudomonas putida group may be caused by high concentration of toluene and TCE. Furthermore, we isolated a toluene and TCE degrading bacterium, named Pseudomonas sp. DHC8, from the immobilized carrier in bioreactor which was designed to remove TCE from the contaminated ground water. Based on the results of morphological and physiological characteristics, and 16S rRNA gene sequence analysis, strain DHC8 was identified as a member of Pseudomonas putida group. When TCE (0.83 mg/L) and toluene (60.61 mg/L) were degraded by this strain, removal efficiencies were 72.3% and 100% for 12.5 h, respectively. Toluene removal rate was 2.89 ${\mu}mol/g$-DCW/h and TCE removal rate was 0.02 ${\mu}mol/g$-DCW/h. These findings will be helpful for maintaining maximum TCE removal efficiency of a reactor for bioremediation of TCE.
탈휘발 과정과 촤가스화 과정에서 목질계 바이오매스의 타르발생 특성
문지홍(Jihong Moon),이은도(Uendo Lee),류창국(Changkook Ryu),이영만(Younman Lee),배우근(Wookeun Bae) 한국연소학회 2011 한국연소학회지 Vol.16 No.1
Biomass gasification is a promising technology in terms of clean energy and flexible options for end use such as heat, steam, electricity, gaseous or liquid fuels. In a gasification process, reduction of tar is very important because it can cause any mechanical problems and small tar implies high energy efficiency. However, generation and conversion mechanisms of tar have not been fully understood due to its complex nature. In this study, characteristics of tar generated from different gasification stages were investigated. Korean pine woodchip was used as feedstock and tar was sampled in a separate way during devolatilization and char gasification stage, investigated. As a result, more various kinds of hydro carbon compounds were identified in the devolatilization stage than char gasification stage because primary tar compounds are released mostly from pyrolysis of cellulose and hemicellulose. When the reaction temperature increased up to 900℃, tar composition becomes simplified into about 10 aromatic compounds mostly with 1-4 rings without substitution up to phenanthrene. The sampled tar in the char gasification stage mostly contains 5-7 simple aromatic compounds.