하수 슬러지 폐기물 마이크로웨이브 열분해와 가스화에 의한 에너지 전환 특성

정벼리,윤수혁,전영남 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회지 Vol.33 No.3

This paper assesses the feasibility of producing fuel energy from sewage sludge via four processes: microwave-induced pyrolysis/gasification and conventional pyrolysis/gasification. Both pyrolysis and gasification produced gas, char, and tar. The gas produced for the gasification contained mainly hydrogen and carbon monoxide with a small amount of methane and hydrocarbons (C2H4, C2H6, C3H8). However, the gasification produced higher carbon monoxide instead of the hydrogen. The microwave gasification generated higher heavy tar compared to other processes. As a light tar, benzene generated higher value for both the pyrolysis and gasification. The sludge char showed a vitreous-like texture for the microwave process and a deep crack shape for the conventional heating process. These results indicate that the gas produced from the microwave processes of wet sewage sludge might be usable as a fuel energy source, but this would require removal of the condensable PAH tars. The sludge char produced could also be used as a solid fuel or adsorbent.

대장암 세포에서 shed syndecan-2의 기능 연구

정벼리 이화여자대학교 스크랜튼대학 스크랜튼학부 2012 ATE Vol.2 No.-

뇌전증 소아청소년 환아의 부모 스트레스에 영향을 주는 요인

정벼리,김가은,이향운,김의정 한국정신신체의학회 2020 정신신체의학 Vol.28 No.1

Objectives:The aim of this study was to investigate the impact of clinical and psychological factors on the parental stress of children and adolescents with epilepsy. Methods:Children and adolescents with epilepsy (n=90, age range=6-17 years) completed questionnaires on epilepsy-related variables, children’s depressive symptoms (Children’s Depression Inventory, CDI), children’s anxiety (Revised Children’s Manifest Anxiety Scale, RCMAS) and performed the scale for children’s intelligence (IQ). Parents who have children and adolescents with epilepsy completed questionnaires on parental stress (Questionnaire on Resources and stress, QRS), parental anxiety (State-Trait Anxiety Inventory, STAI), children’s attention problems (Abbreviated Conners Parent Rating Scale Revised, CPRS), and children’s behavioral problems (Korean Child Behavior Checklist, K-CBCL). Stepwise regression analysis was performed to determine the significant predictive variables that affect parental stress. Results:In the correlational analysis, duration of seizure treatment (r=0.253, p=0.016), children’s IQ (r= -0.544, p<0.001), children’s attention problems (r=0.602, p<0.001), children’s depressive symptoms (r=0.335, p=0.002), children’s anxiety (r=0.306, p=0.004), children’s behavioral problems (r=0.618, p<0.001), and parental anxiety (r=0.478, p<0.001), showed a significant correlation with parental stress. Children’s behavioral problem (β=0.241, p=0.010), children’s IQ (β=-0.472, p<0.001), and parental anxiety (β=0.426, p<0.001) were significantly related to the parental stress (Adjusted R2=0.619). Conclusions:Clinicians should pay attention to children’s intelligence and behavioral problems and parental anxiety, which affect parental stress with children and adolescents with epilepsy. 연구목적본 연구는 뇌전증 소아청소년 환아의 부모 스트레스에 대한 임상 및 심리적 요인의 영향을 조사하고자 하였다. 방 법뇌전증이 있는 소아청소년(n=90, age range 6~17 years)을 대상으로 뇌전증 관련 임상 변수를 조사하였고, 환아에게 우울 및 불안 증상 설문지를 작성하도록 하였으며 지능검사를 시행하였다. 환아의 부모를 대상으로부모의 스트레스, 부모 불안 및 환아의 주의력 문제, 행동 문제에 대한 설문을 작성하도록 하였다. 뇌전증 환아부모의 스트레스와 변수들간의 연관성을 확인하기 위해 경향성 분석, 일원분산분석, 피어슨 상관분석으로 단변량 분석을 시행하였고, 부모의 스트레스에 영향을 미치는 독립 변수를 찾기 위해 단계적 회귀분석을 수행하였다. 결 과상관 분석에서 발작의 치료 기간(r=0.253, p=0.016), 환아의 지능(r=-0.544, p<0.001), 주의력 문제(r=0.602, p<0.001), 우울 증상(r=0.335, p=0.002), 불안 증상(r=0.306, p=0.004), 행동 문제(r=0.618, p<0.001) 및 부모의불안(r=0.478, p<0.001)은 부모의 스트레스와 유의한 상관 관계를 나타냈다. 부모의 스트레스에 영향을 미치는 독립변수는 환아의 행동 문제(β=0.241, p=0.010) 및 지능(β=-0.472, p<0.001) 그리고 부모의 불안(β=0.426, p<0.001)으로 나타났으며 부모의 스트레스에 대해 61.9%의 설명력을 보여주었다. 결 론뇌전증을 가진 소아청소년 환아에서 부모의 스트레스는 환아의 행동문제와 인지기능 그리고 부모의 불안과연관성이 높으며 따라서 임상의는 이에 주의를 기울이고 관리하는 것이 필요하겠다. 뇌전증 환아 부모의 스트레스를 경감시키기 위해서 뇌전증 환아의 지능과 행동문제를 조기에 평가하고 부모의 불안감에 대해서도 면밀하게 관찰하여 향후 뇌전증 치료에 반영하는 연구가 필요할 것으로 예상된다.

마이크로웨이브에 의한 하수 슬러지 이산화탄소 가스화 특성

정벼리,윤수혁,전영남 한국수소및신에너지학회 2016 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.27 No.2

A characteristics of microwave drying-gasification was analyzed for converting a dewatered sewage sludge generated a wastewater treatment plant. Gas (60%) was the largest component of the product of microwave gasification, followed by sludge char (33%) and tar (2%). The main components of the producer gas were hydrogen (33%) and carbon monoxide (40%), and there was some methane and hydrocarbons (C2H4, C2H6, C3H8). Larger nitrogen and smaller oxygen amounts were generated. Gravimetric tar generated 414g/m 3 . This means a total tar which is a heavy hydrocarbons from the volatile organic substance in the sewage sludge. Selected light tars were benzene, anthracene, naphthalene, pyrene, showing lower concentrations as 2.62, 0.37, 0.49, 0.28 g/m 3 , respectively. Sludge char has larger meso pores which is a mean pore size of 50.85Å and has high adsorptivity. An amount of adsorption was 228.71 cm 3 /g, showing higher quantity than acommercial adsorbers. This indicates that the gas obtained from the microwave gasification of wet sewage sludge can be used as fuel, but the heavy tar in the gas must be treated. Sludge char can be used as a tar reduction adsorbent in the process, and then burns as a solid fuel.

슬러지 탄화물을 이용한 마이크로웨이브 가열 개질특성

정벼리,전영남 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회지 Vol.34 No.4

Methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) are the components of gas produced by biomass pyrolysis gasification and biogas from bioreactor. These two gases are known as the main greenhouse gases that affect world climate change. This study has tried to investigate the characteristics of microwave heating reformation that seeks to convert the produced gas into valuable fuel energy. Through microwave reforming, a carbon receptor was used as two types of sludge char and commercial activated carbon. Regarding CH4 reformation, H2 was produced via thermal decomposition with generated carbon (C) that adsorbs on the active catalytic plate and reduces the active catalytic reaction. In the case of CO2 reformation, CO was produced via reaction with the carbon on the surface of the carbon receptor; this can solve the problem of removing the adsorbed carbon from the carbon receptor. Using the sludge char as the carbon receptor showed higher gas yields for H2 and CO than the commercial activated carbon receptor, while giving a comparatively higher heating value for the sludge char receptor. In addition, in the cases of lower temperature and residence time in the carbon captor, the CH4 and CO2 conversions and the reforming gas yields had lower values.

마이크로웨이브 가열 하수 슬러지 고온 열분해에 의한 바이오 연료 에너지 생산

정벼리(Byeo Ri Jeong),전영남(Young Nam Chun) 大韓環境工學會 2017 대한환경공학회지 Vol.39 No.1

현재까지 에너지의 지속적인 요구는 대부분 화석연료에 의해 충족되고 있다. 하지만 화석연료의 한계성과 온실가스발생 등의 환경문제로 인해 새로운 대체에너지 연구 개발에 대한 관심이 크다. 탈수 하수 슬러지를 연료 에너지로 전환하기 위해 슬러지 촤와 흑연의 두 가지 열수용체를 적용한 경우 마이크로웨이브 열분해 특성을 파악하였다. 두 수용체 모두 열분해 생성물 발생량은 가스, 슬러지 촤 그리고 타르 순으로 생성되었다. 열분해의 경우 생성가스의 주성분은 수소와 메탄이고 일부 경질 탄화수소 등이 포함되었다. 흑연 수용체의 경우 중질타르가 다량 발생되었고, 많은 양의 경질탄화수소가 발생되었다. 이 상의 실험결과로 볼 때 탈수 하수 슬러지의 마이크로웨이브 열분해에 의해 생성된 가스를 연료로 이용이 가능하지만, 가스 중에 함유된 응축성 PAH 타르를 처리해야 한다. The recent gradual increase in the energy demand is mostly met by fossil fuel, but the research on and development of new alternative energy sources is drawing much attention due to the limited fossil fuel supply and the greenhouse gas problem. This paper assesses the feasibility of producing fuel energy from a dewatered sewage sludge by microwave-induced pyrolysis with sludge char and graphite receptor. Both receptors produced gas, char, and tar in order from product amount. The gas produced for the sludge char receptor contained mainly hydrogen and methane with a small amount of light hydrocarbons. The graphite receptor generated higher gravimetric tar and generated higher light tar. Through the results, the product gas from the microwave processes of wet sewage sludge might be possible as a fuel energy. But the product gas has to be removed the condensable PAH tars.

하수슬러지 함수율에 따른 열분해 생성물 특성 연구

임문섭,정벼리,전영남 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

산업화/도시화에 의해 물 사용량이 증가하여, 하수 및 폐수 처리 후 부산물로 발생하는 슬러지 또한 매년 증가하고 있다. 하지만 기존 처리방식 중 비중이 큰 해양투기는 2012년부터 런던협약에 의해 금지됨으로써, 육상에서 슬러지 처리하기 위한 적절한 대책이 필요한 상태이지만, 매립이나 소각처리 방식은 2차 오염이 발생되므로 한계를 가지고 있어 새로운 방식이 요구되고 있다. 폐기물 에너지화 관점에서 슬러지 폐기물의 유기성 성분을 오일과 가연성 가스로 전화하는 열분해 기술에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 따라서, 하수슬러지 열분해 특성을 파악하기 위하여 탈수슬러지와 건조슬러지의 열분해 특성을 파악하고자 한다. 슬러지 열분해 실험을 위한 실험 장치를 열분해로, 가스 및 냉각수 라인, 가스와 타르 포집 및 분석라인으로 구성된다. 열분해로는 반응관, 전기로, 전기로 콘트롤러(Model UP35A, Yokogawa), 가스 배출 관으로 구성하였다. 하수처리장에서 발생되는 슬러지의 열적 특성 파악하기 위해서 Ar 분위기 하에서 10℃/min 온도 증가율에서 측정한 TG-DTA 결과를 Fig. 1에 나타내었다. 하수슬러지는 상온에서 200℃ 이하에서는 수분 증발에 의한 무게 감량이 일어나고, 그 이후부터 탈휘구간이 형성된다. 200℃ ~ 400℃에서 급격한 무게감량이 보이며, 약 600℃까지의 무게감량은 유기물의 열분해에 의한 것이며, 600℃ 이상에서는 무기물 열분해에 의한 것이다. 하수슬러지 열분해 시 생성되는 타르, 가스, 촤의 중량비를 Fig. 2에 나타내었다. 사사: 이 논문은 2015년도 정부(미래창조과학부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(No. 2015R1A2A2A03003044).

슬러지 탄화물을 이용한 마이크로웨이브 가열 개질 특성

임문섭,정벼리,김병문,김현주,전영남 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.05

바이오매스 열분해・가스화 가스, 바이오 가스의 주성분인 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)는 온실가스로 이러한 가스를 양질의 연료로 전환하고 아울러 온실가스문제도 해결하고자하는 개질기술(reforming technology)에 대한 관심과 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 개질과정에서는 고온반응 조건이 되거나 적당한 촉매의 도움이 필요하며, 최근 다양한 종류의 탄소물질(carbon material)을 이용한 CH4-CO2개질에 대한 연구가 수행중이다. 본 연구에서는 하수처리장에서 발생된 탈수 슬러지를 열분해 처리하여 생성된 슬러지 촤를 마이크로웨이브 탄소 수용체(MCR; Microwave Carbon Receptor)로 하여 개질특성을 파악하였고, 개질 대상가스 가스성상, 수용체 탄화물 종류, 개질온도와 체류시간변화에 따른 개질가스 전환특성 파악에 대한 연구를 수행하였다. 온실가스인 메탄과 이산화탄소의 탄소 수용체 마이크로웨이브 가열 개질특성을 확인하기 위해 메탄과 이산화탄소를 각각 공급한 경우와 두 가스를 혼합하여 개질을 진행하였다. 일정시간이 지나면 탄소침착에 의해 전환율의 감소가 생기는 단독가스 개질실험과 달리 이산화탄소-메탄개질의 경우 메탄의 열적 분해 개질에 의해 클리닝이 되어 지속적으로 일정한 개질 전환이 유지 되었다. 활성탄을 비교 수용체로 하여 개질을 진행한 경우 상대적으로 낮은 촉매활성으로 수소와 일산화탄소 생성량이 슬러지 촤 탄소 수용체보다 작아 생성가스 발열량이 낮았다. 개질온도와 체류시간의 경우 온도가 높을수록, 배드 체류시간이 짧을수록 탄소 수용체에서 발생되는 국부 마이크로플라즈마(Microplasma) 증가로 인해 전환율과 생성가스 농도도 증가하는 결과를 나타냈다.

하수슬러지 함수율에 따른 열분해 생성물 특성 연구

임문섭,정벼리,전영남 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.11

산업화/도시화에 의해 물 사용량이 증가하여, 하수 및 폐수 처리 후 부산물로 발생하는 슬러지 또한 매년 증가하고 있다. 하지만 기존 처리방식 중 비중이 큰 해양투기는 2012년부터 런던협약에 의해 금지됨으로써, 육상에서 슬러지 처리하기 위한 적절한 대책이 필요한 상태이지만, 매립이나 소각처리 방식은 2차 오염이 발생되므로 한계를 가지고 있어 새로운 방식이 요구되고 있다. 폐기물 에너지화 관점에서 슬러지 폐기물의 유기성 성분을 오일과 가연성 가스로 전화하는 열분해 기술에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 따라서, 하수슬러지 열분해 특성을 파악하기 위하여 탈수슬러지와 건조슬러지의 열분해 특성을 파악하고자 한다. 슬러지 열분해 실험을 위한 실험 장치를 열분해로, 가스 및 냉각수 라인, 가스와 타르 포집 및 분석라인으로 구성된다. 열분해로는 반응관, 전기로, 전기로 콘트롤러(Model UP35A, Yokogawa), 가스 배출 관으로 구성하였다. 하수처리장에서 발생되는 슬러지의 열적 특성 파악하기 위해서 Ar 분위기 하에서 10℃/min 온도 증가율에서 측정한 TG-DTA 결과를 Fig. 1에 나타내었다. 하수슬러지는 상온에서 200℃ 이하에서는 수분 증발에 의한 무게감량이 일어나고, 그 이후부터 탈휘구간이 형성된다. 200℃ ~ 400℃에서 급격한 무게감량이 보이며, 약 600℃까지의 무게감량은 유기물의 열분해에 의한 것이며, 600℃ 이상에서는 무기물 열분해에 의한 것이다. 하수슬러지 열분해 시 생성되는 타르, 가스, 촤의 중량비를 Fig. 2에 나타내었다.

하수슬러지 열분해 특성

임문섭,정벼리,윤수혁,전영남 대한환경공학회 2015 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2015 No.10