세라믹 섬유필터를 이용한 디젤 입자상물질 배출저감에 관한 기초연구

주용남,홍민선,문수호,이동섭,임우택 한국대기환경학회 2003 한국대기환경학회지 Vol.19 No.3

Works were focused on back pressure characteristics of ceramic fiber filter on DPF(Diesel Particulate Filter) system and experiments were performed to select appropriate filter which can filter particulates. Filters were installed on metal-support tube which has openings for exhaust as flow. Ceramic fiber filters with high specific surface area and adequate high temperature strength are commercially available for filtration of diesel particulates and in-situ hot regeneration. Thus, ceramic blanket and ceramic board which are used as insulating media were applied to filter and filteration apparatus was installed on exhaust as line connected to 2.0L diesel engine. Alternating filter structure to adapt DPF system, collection efficiency test of diesel particulates was measured. In case of ceramic blanket, pressure drop was low, caused by the destruction of soft structures. Also, particulate collection efficiency was decreased depending on loading time. In case of ceramic board, structure design was altered to reduce back pressure on DPF system. Structure design was altered to induce Z-flow by making 10mm and 5mm holes on the surface of media. Alteration of 5mm hole showed that media have low back pressure but particulate collection efficiency was 77%, while 10mm hole showed that of 90%.

물환경 교육프로그램 개발 연구

문수호,최두선,주용남,주영훈,이숙희,최윤미,최한나 경기연구원 2008 위탁연구 Vol.2008 No.3

■ 연구의 배경 및 목적 현재 국가 및 지방자치단체, 시민에 이르기까지 환경문제에 대한 인식을 바로하고 실천해 나가는 방안이 필요하며 사회 환경교육은 대상의 제한이 없고 학생과 일반시민 누구나 참여할 수 있는 장점을 가지고 있어 적극적인 추진이 요구되고 있는 실정이다. 더불어, 팔당 유역 거주민으로서의 권리 및 책임과 의무 등에 대한 자긍심을 고취할 수 있도록 주민교육 및 체험학습 프로그램을 운영하고 있으나 좀 더 체계적이고 자기주도형 활동프로그램이 요구되고 있다. 본 연구의 목적은 팔당유역에 적합한 지역별, 계층별 물환경 교육프로그램 개발에 있으며, 환경체험 등을 통해 새롭게 알게 된 내용이나 경험 등을 공유하여 환경보전 의식변화 및 동기부여를 이끌어 내고자 한다. 이를 위해 가능한 자기주도형(Self-guided)활동을 도모할 수 있는 프로그램 운영 안을 개발하여 교육대상이 교육의 주체로 나설 수 있도록 하며, 일회성 지원사업의 관행을 벗고, 지속적이고 구체적인 사업추진으로 환경 보전에 대한 이해를 높이고 이를 통한 친환경적 생활을 실천하도록 유도하고자 한다. ■ 연구요약 본 연구에서는 기존 물환경 교육프로그램 실태 및 시설조사, 지역환경 분석, 코스 현장조사 그리고 교육대상자(환경교육 담당교사) 설문조사 등을 통해 프로그램의 개발방향을 설정하였다. 제시된 물환경 교육프로그램 개발의 기본방향은 ⅰ) 대상자 거주지역 특성을 고려한 지역 실정에 적합한 체험 환경교육 프로그램, ⅱ) 초ㆍ중ㆍ고등학생들과 일반시민을 대상으로 하는 환경 체험학습 프로그램, ⅲ) 일정기간 지속성을 유지할 수 있으며 청소년들의 환경에 대한 이해와 실천의식 전환의 효과가 나타날 수 있는 프로그램, ⅳ) 시민의 물 관련 환경의식 제고, 실천의지 강화를 위한 프로그램의 특성을 지니도록 한다. 팔당호 주변의 물환경 교육 프로그램 소재에서 견학 및 체험장소로는 세미원, 경안천 습지 생태공원, 한강 생태학습장, 양수리 생태공원, 팔당댐, 팔당수질개선본부 홍보관 등, 주변 문화유적지로는 다산유적지, 분원백자관, 두물머리 등을 제시하였다. 또한, 단위 프로그램을 제안하여 상황에 따른 물환경 교육의 변화를 가능하도록 하였으며, 팔당댐 주변의 코스를 제안하여 일회성이 아닌 지속적인 운영방안을 제시하였다. 본 연구에서 제안된 물환경 교육프로그램(안)은 “팔당 물환경체험”, “팔당 물환경 지도자교육”, “팔당 물환경 기술인 실무교육”, “산업체 물관리 견학 프로그램”, “팔당 물환경 캠프” 및 “팔당 청소년 물사랑 지킴이” 이며, 제안된 물환경 교육프로그램의 효율적인 수행을 위한 운영 및 홍보 방안을 제시하였다. ■ 결론 및 정책건의 ○ 물환경 교육프로그램 경기도내 31개 시ㆍ군 지역의 학생, 일반주민 등을 대상으로 한 물환경 교육프로그램은 물에 대한 일반적인 지식전파와 단순 현장체험의 교육방식을 보완, 확대함을 목적으로 개발되었으며, 자신이 살고 있는 지역의 물 환경문제 및 물환경 현황을 먼저 인식하고 나아가 경기도, 수도권, 팔당호의 물에 대한 관심과 교육확대 등을 고취시킬 것이다. 다양한 물환경 교육프로그램의 개발과 지역에 존재하는 다양한 역사ㆍ문화자원을 연계한 체험교육으로 교육대상자에게 물 보전의식 고취와 삶의 질 향상에 크게 기여할 것이다. 향후 사전교육, 환경기초시설, 생태체험, 역사ㆍ문화 자원 등 다양한 물환경 교육요소를 지속적으로 발굴하고 활용하여 물환경 교육프로그램의 내용을 보다 더 풍부하게 할 필요가 있다. 또한 팔당수질개선본부의 홍보관 등 기존 교육장소를 최대한 네트워크화하여, 안정적이고 체계적인 물환경 교육프로그램을 제공될 수 있도록 운영ㆍ관리 조직의 확대에 대한 검토도 필요하다. ○ 물환경 교육센터 본 물환경 교육프로그램은 팔당호 주변에 물환경 교육을 위한 직접적이고 다양한 소재가 산재되어 있음에도 불구하고, 교육프로그램을 효과적으로 수행하는데 기반시설의 부재 등 여러 가지 제약사항이 존재하는 바, 이에 대한 체계적이고 적극적인 관리가 필요하며, 업무를 수행할 물환경 교육관련 전문 중심기관이 절실한 실정이다. 물환경 교육에 대한 요구의 증대 및 체계적인 물환경 교육을 위해서는 물환경 교육센터 건립이 필요하다고 판단된다. 물환경 교육센터는 단순한 물환경 교육을 위한 교육센터 뿐만 아니라 환경기초시설, 생태학습장, 습지 등과 연계하여 종합적인 물환경 교육이 가능하도록 설계하여 팔당지역이 물환경 교육의 메카(랜드마크)가 될 수 있도록 조성하는 것이 바람직할 것이다. From the review of existing Water-environmental Education Programs(WEPs), it was necessary to develop WEPs for various class and to give people opportunity to participate in WEPs. In this study, therefore, we have an object to develop the suitable WEPs for metropolitan area people who have used water source from the PalDang basin. And the WEPs should provide participants of WEPs with cognition and practical activities for environmental conservation. A survey of teacher who work in elementary, middle and high school in GyeongGi-Do show that the satisfaction of existing WEPs is low. On the other hand, the necessity to environment education center is widely recognized. The developed WEPs in this study are the following: "PalDang sited-based WEPs", "lecture for water-environmental leader", "practical lecture for water treatment engineer", "study by observation for factory water management program", "water environment camp", and "water environment youth guardian". To the systematic management of WEPs, it will be needed to the variety, the realistic considerations and the systematic management of course and program. In addition to, the relationship and network of related institution will be needed. Finally, to play an important part as landmark of environment education in province, Water-environmental Education Center is urgently constructed through the close cooperation system between GyeongGi-Do and the related institutions.

바이오매스 스팀생산 설비의 잉여스팀을 이용한 압력차 발전 연구

김홍인,송근관,정재운,김대훈,주용남,김영주 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.05

본 연구는 신재생 바이오매스 원료인 폐목재를 사용하는 스팀생산 설비의 잉여스팀을 이용하여 압력차 발전공정을 개발하는 것을 목적으로 수행되었다. 보일러 생산가능 용량 중 스팀공급량을 제외한 잉여분의 스팀을 활용하여 75kW급 압력차 발전공정의 적용 및 운전기술을 개발하고자 발전효율 특성을 조사하였다. 발전공정은 기존 스팀공급을 위해 운영중인 소각시설의 스팀공급 배관에서 별도의 스팀배관을 분기하여 발전기로 연결하였고, 발전기의 설치 장소는 현장 여건을 고려하여 2.2m x 4.5m 의 콘크리트 바닥에 압력차 발전기 및 계통연계 제어공정을 설치하였다. 기존 스팀배관에서 50m정도의 스팀공급 배관을 분기하여 설치하고 발전기를 거친 배출 스팀배관은 응축수 탱크에 연결하여 응축수를 회수 하거나 스팀사이렌서를 통해 대기로 배출되도록 구성하였다. 발전기의 운영조건에 따라 발전기 출구의 스팀 배출압이 높을 경우에는 기존 응축수 탱크로 유입시켜 증기를 회수하며, 출구 스팀배출압이 대기압과 비슷한 수준으로 낮은 경우에는 스팀 사이렌서로 유입시켜 외부 대기로 배출하는 방안으로 선택적으로 구성하였다. 발전기의 운전 특성을 파악하기 위하여 발전기로 유입되는 스팀의 유량을 확인 할 수 있는 스팀 유량계, 유입되는 스팀의 압력과 온도 조건 등을 확인할 수 있으며 발전기 운전을 위해 유입되는 스팀의 양을 조절 할 수 있도록 수동 밸브 및 자동 밸브를 적용하였다. 압력차 발전기의 에너지 전환효율 시험조건은 스팀 입구 압력조건 2.5K~4K, 스팀 유량 600kg/hr~1,000kg/hr, 스팀 출구 압력조건 0.3K 이었고, 스팀공급조건과 유량 변화에 따른 실험 결과 에너지 전환 효율은 약 47~59%로 나타났다.

바이오매스 스팀생산 설비의 잉여스팀을 이용한 압력차 발전 연구

김홍인,송근관,정재운,김대훈,주용남,김영주 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

본 연구는 신재생 바이오매스 원료인 폐목재를 사용하는 스팀생산 설비의 잉여스팀을 이용하여 압력차 발전 공정을 개발하는 것을 목적으로 수행되었다. 보일러 생산가능 용량 중 스팀공급량을 제외한 잉여분의 스팀을 활용하여 75kW급 압력차 발전공정의 적용 및 운전기술을 개발하고자 발전효율 특성을 조사하였다. 발전공정은 기존 스팀공급을 위해 운영중인 소각시설의 스팀공급 배관에서 별도의 스팀배관을 분기하여 발전기로 연결하였고, 발전기의 설치 장소는 현장 여건을 고려하여 2.2m x 4.5m 의 콘크리트 바닥에 압력차 발전기 및 계통연계 제어공정을 설치하였다. 기존 스팀배관에서 50m정도의 스팀공급 배관을 분기하여 설치하고 발전기를 거친 배출 스팀배관은 응축수 탱크에 연결하여 응축수를 회수 하거나 스팀사이렌서를 통해 대기로 배출되도록 구성하였다. 발전기의 운영조건에 따라 발전기 출구의 스팀 배출압이 높을 경우에는 기존 응축수 탱크로 유입시켜 증기를 회수하며, 출구 스팀배출압이 대기압과 비슷한 수준으로 낮은 경우에는 스팀 사이렌서로 유입시켜 외부 대기로 배출하는 방안으로 선택적으로 구성하였다. 발전기의 운전 특성을 파악하기 위하여 발전기로 유입되는 스팀의 유량을 확인 할 수 있는 스팀 유량계, 유입되는 스팀의 압력과 온도 조건 등을 확인할 수 있으며 발전기 운전을 위해 유입되는 스팀의 양을 조절 할 수 있도록 수동 밸브 및 자동 밸브를 적용하였다. 압력차 발전기의 에너지 전환효율 시험조건은 스팀 입구 압력조건 2.5K~4K, 스팀 유량 600kg/hr~1,000kg/hr, 스팀 출구 압력조건 0.3K 이었고, 스팀공급조건과 유량 변화에 따른 실험 결과 에너지 전환 효율은 약 47~59%로 나타났다.

지역 폐합성고분자화합물을 활용한 재생유 생산 기초 연구

김홍인,송근관,정재운,김대훈,이광석,주용남 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

국내의 고분자 폐기물의 열분해 기술을 이용한 실증 규모의 유화 설비 개발·보급은 기업의 영세성, 무리한 보급 추진, 처리물량 확보의 어려움, 폐기물 처리비 지원 제도의 미흡 등과 같은 복합적인 요인과 더불어 체계적인 기술 개발과 실용화 실적이 상당히 부족하여 폐플라스틱의 열분해 유화 기술에 대한 보급이 활발히 이루어지지 않고 있는 상태이다. 정부는 폐기물의 발생을 억제하고 재활용을 촉진하는 등 자원을 순환적으로 이용하도록 함으로써 환경의 보전과 국민경제의 건전한 발전에 이바지 하고자 ‘자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률’을 2014년 7월 22일부터 시행한다고 밝혔다. 이를 통해 재활용 가능자원의 전부 또는 일부를 원료물질로 다시 사용할 수 있도록 길이 열렸으며, 국가나 지방자치단체는 재활용산업을 육성하기 위하여 우선적인 지원을 할 수 있다. 따라서 본 연구는 지금까지 자금부족 등의 문제로 폐기물처리 수수료에 의존한 민간 주도방식의 사업추진 한계를 지자체인 K군 자원재활용센터를 중심으로 추진하여 운영 및 유지관리의 어려움을 극복하고, 지역에서 발생하는 폐자원에 대한 원료별 재생유 생산 기술을 확립하여 지역 농가에 공급하므로 단순 소각이나 매립을 벗어나 고부가가치의 처리공정을 통하여 폐기물의 연료화를 목적으로 한다. 실험실 규모의 batch 실험장치를 구성하여 어촌계에서 발생하는 어망 등 폐합성 고분자 폐기물에 대한 열분해 및 가스화 특성을 살펴보고 생성물에 대해서는 상온에서 냉각하여 에너지화를 위한 발열량을 평가하였다. TGA를 이용하여 온도 0~600℃ 까지 10℃/min간격으로 승온하여 열감량 분석을 한 결과 460~490℃정도에서 90%이상 가스화가 일어났으며, 발생된 열분해 생성물의 원소분석(EA) 결과 탄소(C) 80%, 수소(H) 15% 이상으로 Dulong식을 적용하여 발열량을 계산하였을 때 11,430 Kcal/kg 고위, 10,626 Kcal/kg 저위 발열량을 확인할 수 있었다. 이상의 결과로 어촌계 폐합성 고분자 페기물에 대한 열분해로 운전조건은 약 450~500℃ 이고, 가스상 생선물의 발열량은 10626 Kcal/kg으로 나타났다.

팔당수질정화검증단지 사전타당성 검토

문수호(Su-Ho Moon),김영래,최두선,하동윤,주용남,주영훈,이숙희,최윤미,강호근,박일건,이기영(Ki-Young Lee) 경기연구원 2008 위탁연구 Vol.2008 No.3

연구의 배경 및 목적 최근 국내에서는 자연친화적 수질정화기술로 인공습지가 각광을 받고 있으나 관련 연구 및 기술축적 수준은 선진국과 비교하여 낮고, 수처리 효율 저하, 식재 식물의 생육 저하, 겨울철 식재 식물 고사 등과 같은 다양한 문제점들이 대두되고 있다. 그러나 이를 해결하기 위한 시설이나 시스템은 매우 빈약한 실정이다. 특히 팔당유역의 경우 양질의 상수원 확보 및 수질오염총량제에 대비하기 위해서는 팔당 수질개선사업에 최적의 수질정화기술의 적용이 필수적이며, 이를 위해서는 수질정화기술에 대한 기술검증ㆍ진단, 현장 적용성 평가 그리고 장기적인 관리ㆍ운영방안의 수립을 위한 체계적인 연구가 필요하다. 본 연구의 목적은 수질정화기술들에 대한 기술검증ㆍ진단, 현장 적용성 평가 그리고 효율적이고 체계적인 관리ㆍ운영 방안 수립 등의 체계적인 연구를 위한 수질정화 단지인 팔당 수질정화단지를 조성하는데 있다. 팔당수질정화단지 조성의 효용성을 극대화하기 위하여 단지의 도입시설, 운영주체, 운영방안, 수질정화단지의 적정 부지와 관련한 사전 타당성 검토를 실시하였다. 또한 팔당수질 정화단지가 단순한 기술의 검증 및 현장 적용성 평가 등을 위한 실험단지가 아닌 생태학습장 및 환경기술에 대한 교육, 홍보의 역할을 할 수 있는 복합기능을 지닌 물환경 관련 종합연구 테마단지로 조성하고자 한다. 연구요약 본 연구에서는 팔당유역의 기본현황 조사, 관련법규 검토 그리고 국내ㆍ외 자연친화적인 수질정화기술들에 대한 실태 및 사례 조사ㆍ분석 등을 통해 팔당지역에 적합한 수질정 화단지의 조성을 위하여 도입시설, 적정부지, 운영주체 및 운영방안과 관련된 사전 타당성 검토를 실시하였다. 팔당수질정화단지는 복합적인 기능을 지닌 물환경연구 종합 연구 테마단지로 조성하는 것을 최종목표로 하였으며, 주요 역할 및 기능은 크게 수질정화기술의 현장 적용성 평가 및 지원, 정책 및 기술의 연구개발, 교육ㆍ홍보의 3가지로 설정하였다. 도입시설로는 상수원보호구역과 개발제한구역인 팔당유역의 지역적 특성을 고려하여 자연친화적인 수질정화실험시설 위주로 우선 도입하며, 점오염원 처리와 관련된 장치형 실험 시설은 팔당유역 주변의 환경기초시설 부지 내 유휴 부지를 이용하고 향후 물환경교육센터 및 물환경 체험 교육장 시설은 단계별로 도입하는 것으로 계획하였다. 팔당유역의 총 15개 후보지 중 팔당수질정화단지의 적정 부지로 선정된 남양주시 능내리와 광주시 정지리에 대하여 주변 자원과의 연계성, 부지매입의 연계성, 단지 조성시 공사의 난이도, 접근의 용이성, 단지조성과 관련된 물리적 적합성 등에 대한 분석결과 남양주시 능내리가 광주시 정지리에 비하여 팔당수질정화단지의 사업대상지로 적합한 것으로 판단되었다. 수질정화기술 개발의 중추적인 역할을 수행하기 위해서 팔당수질정화단지는 조사ㆍ연구 결과에 대한 신뢰성 확보와 열린 연구 단지를 지향하여야 할 것이며, 운영초기에는 수질정화 관련 연구 및 기술지원 기능에 집중하며 향후 물환경정책 개발ㆍ제안, 환경교육ㆍ홍보, 컨설팅 기능으로 그 영역을 확대하는 것이 바람직할 것이다. 팔당수질정화단지의 관리ㆍ운영은 팔당물환경센터가 중심이 되거나 재단을 설립하여 독립기구로 운영하는 두 가지 방법이 있으며, 독립기구 설립을 통한 운영보다는 팔당물환경 센터가 주축이 되어 관리ㆍ운영하는 것이 관리ㆍ운영의 효율성, 정책수립 및 인력활용 측면에서 유리한 것으로 판단되었다. 결론 팔당호 수질개선과 국가적인 물환경 정책의 상황변화에 신속하고 적극적으로 대응하기 위한 정책 및 기술개발 지원시스템 구축을 위해서는 팔당수질정화단지의 조성이 필요하다고 판단된다. 다양한 요인들을 고려한 분석결과 팔당수질정화단지는 남양주시 조안면 능내리 일원에 조성하며, 단지의 관리ㆍ운영은 팔당물환경센터가 주축이 되어 운영하는 것이 바람직할 것이다. 팔당수질정화단지는 수질정화기술 및 정책 개발, 물환경 교육ㆍ홍보의 공공성을 띤 종합 테마단지로 물환경과 관련한 경기도의 랜드마크 역할을 담당하도록 조성하는 것이 바람직할 것이며, 이를 위해 사업추진은 조성준비 및 건설, 운영 및 활성화를 위한 추가시설 도입 그리고 종합테마단지 완성 등 단계별로 시행하여야 할 것이다. 팔당수질정화단지의 조성으로 깨끗하고 생태적으로 건강한 물환경 조성을 위한 정책 및 기술개발의 기반이 구축되어 경기도민의 삶의 질 향상이 기대되며, 수질개선에 소요되는 경제적 비용절감 효과, 환경기술의 개발ㆍ보급 촉진으로 인한 지역경제 활성화 그리고 경기도가 물환경 관리에 있어서 선도적인 입지를 구축하는데 크게 기여할 것으로 판단된다. Application of optimum water purification technology was essential to Paldang water quality improvement activity for the conservation of water resource and preparation of the TMDL(total maximum daily loads) in the Paldang province. From these reasons, it was necessary to systematic research for verification of water purification technologies, field applicability evaluation and establishment of operation program. The objective of this study is construction of the Paldang water purification complex(PWPC) for verification of water purification technologies, field applicability evaluation and establishment of long-term operation program. For this purpose, feasibility study was conducted about experimental facilities, appropriate building site, central operating body and operation program. Construction of PWPC was needed to establish the supporting system for water policy and technology development. Neungnae-ri(Namyanju-si) regions were suited to construct the PWPC. It is desirable that Paldang water-environment center operate the PWPC. The ultimate goal of PWPC is establishment of integrated water environment research theme complex. The functions of PWPC were as followings : (1) field applicability evaluation and support, (2) research and development and (3) education and publicity activity. Natural water purification experimental facilities will be constructed preferentially in the PWPC and then other facilities will be constructed stage by stage. It will be desirable that PWPC expands the operation area from the research and development area to water policy development, environmental education- publicity and consulting area. PWPC will play an important part as a landmark of water environment research in Gyeonggi-do. Therefore, construction plan will be conducted stage by stage as follows : construction preparation and construction, construction of additional facilities and completion of integrated theme complex. Construction of PWPC is contribute to improve the life quality of residents in Geyonggi-do, save the money consumed to water improvement, revitalization of regional economy by environmental technology development and promotion of technology distribution, and help that Gyeonggi-do take the leading position in water environment management.