폐전선으로부터 유가자원 회수를 위한 저온열분해(II)

한성국,김재용,Han, Seong-Kuk,Kim, Jae-Yong 한국공업화학회 2009 공업화학 Vol.20 No.5

본 연구의 목표는 열분해 기술의 문제점을 보완하여 유가자원의 회수와 폐기물 처리의 효율을 높이는데 있다. 우선 경제성을 높이기 위해 기존 열분해온도(보통 $500{\sim}1000^{\circ}C$)보다 낮은 $450^{\circ}C$에서의 저온열분해 반응을 시도하였다. 촉매를 사용하여 반응온도와 반응시간을 단축할 수 있었고, 무 산소 상태를 유지시키는데 유리하도록 간접열을 사용하였다. 결과적으로 유가자원인 구리와 합성연료유의 회수율을 증가시킬 수 있었고, 발생하는 부산물과 배가스의 처리효과가 뛰어남을 알 수 있었다. 배가스는 2단의 중화조를 통과시켜 다이옥신은 거의 발생되지 않았으며, 나머지 대기환경기준의 측정항목 또한 기준치 이하를 보였다. 이번 연구에서는 앞에서 말한 저온 열분해장치(GTPK-001)를 제작하였고, 경제적으로나 친환경적으로 상용화 개발이 가능함을 알 수 있었다. This research aims at the recovery of valuable resource and more efficient waste treatment through solving the problem of pyrolysis technique. At first, in order to raise the economical efficiency, the low temperature pyrolysis experiment was carried out at the temperature of $450^{\circ}C$, which is lower than the common pyrolysis temperature area ($500{\sim}1000^{\circ}C$). We could lower the reaction temperature and reduce the reaction time by using catalyst. Also we used indirect heat for the purpose of maintaining favorable anoxic condition. As a result, we could raise the recovery rate of the valuable copper and synthetic fuel oil. Furthermore, the by-products and flue gas could be treated more effectively as well. The flue gas passed through two stage neutralization tank, so that dioxin hardly occurs and other environment items are controlled fairly well to the environmental standard. Throughout this study, we produced the low temperature pyrolysis equipment (GTPK-001) as mentioned above, and we found out that the technique can be commercialized economically as well as environmentally friendly.

폐전선으로부터 유가자원 회수를 위한 저온열분해(1)

한성국 ( Seong Kuk Han ),김재용 ( Jae Yong Kim ) 한국공업화학회 2009 공업화학 Vol.20 No.2

폐진선으로부터 유가자원 회수를 위한 저온열분해(2)

한성국 ( Seong Kuk Han ),김재용 ( Jae Yong Kim ) 한국공업화학회 2009 공업화학 Vol.20 No.5

유기성폐기물별 수열탄화 적용 고형연료화 평가

한성국 ( Seong Kuk Han ),장은석 ( Eun Suk Jang ),김대기 ( Dae Gi Kim ),박세용 ( Se Yong Park ),김호 ( Ho Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

오늘날 인구밀도의 증가와 산업 활동의 증가로 하·폐수처리장이 급속하게 증가하였고, 이에 따라 하·폐수슬러지의 발생량이 많아지고 이를 감량 및 처리하기 위한 연구 및 개발도 증가하는 추세이다. 고함수(함수율80%)의 특성을 가지고 있는 슬러지에 대한 처리 및 에너지화는 이전부터 많이 진행되고 있으나, 고형연료화에 있어서 높은 에너지 소비비용을 줄이기 위해 수열탄화의 공정에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 2012년부터 런던협약에 의해 유기성폐기물의 해양투기가 금지되면서 하수슬러지 뿐만 아니라 가축분뇨, 음식물류폐기물 등이 육상처리 및 에너지화의 방향으로 진행되어야 할 것이다. 이에 본 연구에서는 유기성폐기물 종류에 따른 수열탄화의 반응특성변화를 평가하고, 수열탄화 반응물의 탈수성, 고형연료 생산수율, 발열량, 탈리여액의 메탄포텐셜 등을 평가하여 종류별 최적의 수열탄화 반응온도를 평가해보았다. 또한, 유기성폐기물 종류별 수열탄화 적용에 따른 고형연료 생산성을 평가하여 유기성폐기물별 연료화 가치를 판단해 보았다.

건축물 열환경 특성제어를 위한 상변화 축열재

윤희관 ( Huy Kwan Yun ),한성국 ( Seong Kuk Han ),심명진 ( Myeong Jin Shim ),안대현 ( Dae Hyun Ahn ),이웅목 ( Woong Mok Lee ),박종순 ( Jong Soon Park ),김재용 ( Jae Yong Kim ) 한국공업화학회 2010 공업화학 Vol.21 No.5

축열이용기술은 열저장효과를 이용하여 냉난방 부하가 적을 때 남는 열을 저장하였다가 부하가 증가할 때 이용하는 방법으로써, 열저장 물질의 온도이용 특성에 따라 현열축열과 잠열축열로 구분한다. 잠열축열은 특정 온도 범위에서 상변화 할 때 높은 잠열을 갖는 물질을 이용하여 열을 저장하는 방법으로 동일한 열저장을 위해 소요되는 공간 크기가 현열 축열에 비하여 작아지게 되고 일정한 온도범위에서 열의 흡수 및 방출이 가능한 특성이 있다. 본 연구는 건축물의 냉난방시 소요되는 에너지를 절약하기 위하여 상온 상변화물질을 축열재로 사용하여, 건축자재로 범용적으로 사용되고 있는 시멘트, 석고 등에 적용하고자 하였다. 제조된 물질이 에너지절약성능은 물론 건축자재로서 필요한 물성을 갖추기 위하여 최적배합 방법 및 비율을 도출하고자 하였다. 그에 따라 중량비로 3% 들어간 축열모르타르의 냉각지연효과는 약 19%로 나타났다. Heat storage application techniques can be categorized into the sensible heat storage and the latent heat storage according to the method of heat storage. Heat storage is the way of saving remaining heat when heating and cooling loads are light, and then using it when the heating and cooling loads are heavy. Latent heat storage is defined as the method of saving heat by using substances which have high potential heat when phase change is in the range of a certain temperature and when heat storage space is small, compared to those of sensible heat storage and it is possible that absorption and emission of heat at a certain temperature. This study is conducted to save energy when either air-conditioning or heating is operated in a building. We have tried to find out the essential properties of matter and the optimum mixing rate about cement and gypsum for building materials, which have been widely used for proper phase change materials (PCM), when thermal environment property is applied. So we obtained the result of the cooling delay effect about 19% with heat storage mortar containing 3 wt% of PCM.

유출수 재순환 및 내부반송이 UASB 반응조 운전효율에 미치는 영향

김진혁 ( Jin Hyok Kim ),한성국 ( Seong Kuk Han ),권오훈 ( Oh Hoon Kwon ),윤경진 ( Kyung Jin Yoon ),김재용 ( Jae Yong Kim ) 한국공업화학회 2011 공업화학 Vol.22 No.2

런던협약에 의해 2012년부터는 폐기물 해양투기가 전면 금지될 것이다. 따라서 지상에서의 음식폐기물 처리방법의 모색이 시급한 실정이다. 위 문제의 해결방안은 UASB 공법을 이용하여 음폐수로부터 자원화개발을 하는 것이다. 본 연구에서는 유출수의 재순환 및 내부반송이 유기물 제거효율과 바이오 가스 생성에 미치는 영향을 알아보았다. 25일 동안은 내부순환만 실시하였고, 그 후엔 유출수 재순환을 실시하였다. 실험 결과 운전기간동안 유기물 제거효율은 90% 이상으로 나타났고, 메탄수율은 78~80%로 나타났다. 또한, 유출수 반송을 3 Q 이상으로 반송하여 운전할 경우 수산화나트륨(1 N)의 소모가 없었고, 그 결과 경제적이며 안정적인 운전을 할 수 있었다. Dumping of wastes at sea will be strongly prohibited from 2012 by London Dumping Convention. So, finding the method for treatment of food waste at ground is needed urgently. The solution for above mentioned problem is the resource development from food waste leachate by using Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) process. In this research, we try to find out the effect of effluent recirculation and internal return influence on organic removal efficiency and biogas production. Laboratory investigation was conducted for 25 days with only internal recycling, and then, effluent recirculation was performed. As the result of experiments, the organic removal efficiency was above 90%, and the content of methane was 78~80% during operating time. Also, when UASB reactor was operated to over the 3 Q effluent recirculation, there was not 1 N-NaOH consumption any more, therethrough the experiment was economically and stably carried out.

현장측정용 센서부착 자동채수기 개발

김진혁 ( Jin Hyok Kim ),한성국 ( Seong Kuk Han ),이진필 ( Jin Pill Lee ),김재용 ( Jae Yong Kim ) 한국공업화학회 2010 공업화학 Vol.21 No.6

현재 시행되고 있는 수질오염 총량관리제나 수질 TMS 등과 같은 수자원 보호에 대한 국가 관심도를 미루어 볼 때 자동채수기는 반드시 필요하다. 본 연구에서는 수입에 의존하는 자동채수기를 개발하여, 외화낭비를 줄이고 동시에 기능적 성능을 높이는 데 있다. 개발결과물들을 얻고자 몇 가지 노력을 하였다. 이를 위하여 현장측정용 유량센서, 즉, Flow Meter를 자동채수기에 설치하여 연동 운영될 수 있는 기술개발을 했으며, 개발된 현장측정용 센서에서 송신되는 데이터를 원격으로 모니터링 및 저장할 수 있는 원격 O/L 시스템을 개발하였다. 또한, 개발된 자동채수기를 실제 하수처리장에 설치하여 운전해 보았고, 그 결과 현장적용이 충분히 가능함을 확인할 수 있었다. Considering the water quality regulation of total emission system which is enforced with hydro TMS and so on operating currently, automatic water sampler must be necessary in the viewpoint of national interest for conservation of water resources. This study aimed to develope automatic water sampler for the purpose of decreasing spends on foreign currency which is relied on import from abroad and upgrading the functional efficiency simultaneously. We have made an effort for developing results as follows with some cases. First, flow meter with a sensor equiped into automatic water sampler for field measurement which can perform linkage operation was developed. Second, remote-D/L system was developed which was able to monitor and store some transmitted data from practical measurement sensor. Also, automatic water sampler was developed in this research that operates in a sewage treatment plant, and finally, we confirmed that our system is able to apply to the field well.

음식물류 폐기물의 수열탄화 조건에 따른 특성 변화

김대기 ( Daegi Kim ),한성국 ( Seong-kuk Han ),박세용 ( Seyong Park ),장은석 ( Eun-suk Jang ),김호 ( Ho Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

지속적인 경제 성장으로 인한 생활 패턴 및 소비구조의 변화에 의해 폐기물 발생량은 급격히 증가하였으며, 발생 및 특성에 따른 적정처리에 대한 어려움을 겪고 있다. 특히, 유기성 폐기물은 2012년 해양 투기의 전면 금지에 따라서 대체할 수 있는 처리 방안에 대해 지속적으로 방법을 강구하고 있는 실정이다. 음식물 폐기물의 경우 높은 유기물 함량과 높은 수분함량으로 직접적인 연료화보다는 퇴비화 및 사료화 등으로 처리하고 있으나, 악취 및 폐수 처리문제 등이 야기되고 있다. 본 연구에서는 수열탄화를 이용하여 Biochar를 생산하고, 생산한 Biochar 특성변화에 대한 연구를 진행하였다. 수열탄화의 온도변화에 따라서 음식물퓨 폐기물의 유기물의 특성 변화 및 연료 특성 변화에 대한 상관관계와 적용성에 대한 평가하였으며, 실험조건은 180-240℃에서 1시간동안 반응하였다. Biochar의 특성분석을 위행원소분석, 공업분석, 발열량 및 유기물 변화 등을 분석하였다. 수열탄화를 통해 발열량이 증가하였으며, 탈수성이 향상되는 결과를 얻었다. 음식물의 유기물의 용해에 의해 Product yield는 낮아지는 결과를 보였다. 화학적으로는 탄소함량의 증가를 통해 발열량이 증가하였다고 판단되며, 높은 온도에서는 분해율이 높아서 고형물 및 탄소 함량이 낮아지는 결과를 알수있었다. 수열탄화를 통해 얻어진 Biochar는 국내 Bio-SRF 기준에 적합한 결과를 보였으며, 수열처리는 음식물류 폐기물 처리의 한 방법으로 제시가능하다고 판단된다.

생물생산시설 및 환경공학 분야 : P4-5 ; 폭기량과 고액분리에 따른 혐기소화액의 액비화 특성

정희숙 ( Hee Suk Jung ),한성국 ( Seong Kuk Han ),송형운 ( Hyoung Woon Song ),윤영만 ( Young Man Yoon ) 한국농업기계학회 2015 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.20 No.1

계절별 하수슬러지의 수열탄화 반응특성 연구

장은석 ( Eun Suk Jang ),한성국 ( Seong Kuk Han ),김호 ( Ho Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

수열탄화 (HTC, Hydrothermal Carbonization)는 수분함량이 높은 바이오매스를 바로 적용하여 닫힌계에서 (closed system)에서 승온 시키면 150℃∼250℃범위에서 열수(hot water)에 의하여 고형물의 유기물 일부가 분해되기 시작하여, 탈카르복실화(decarboxylation)와 탈수(dehydration)반응이 유도되며 O/C, H/C 비율을 낮추고 탄소고정을 통해 바이오매스 고형연료의 에너지밀도를 높여 연료로서의 특성이 향상된다. 또한 수열탄화 반응시 높은 수분함량을 건조하여 수분을 증발시키지 않고 물로 분리함으로서 수분 제거시 소비되는 에너지를 일반 건조기술 대비 50%이상 절감함으로서 하수슬러지 고형연료화의 경제성을 향상 시킬 수 있다. 이렇게 분리된 액체생성물에는 유기물 분해에 의해서 용해성 유기물이 다량 농축되어 혐기소화의 전처리 기술로도 적용되고 있다. 본 연구에서는 I시 하수슬러지를 1년간 매달 sampling하여 계절별 하수슬러지 물리화학적 특성 변화와 수열탄화 적용 시 반응 및 연료 특성 변화를 확인하였다. 따라서 상용화 수열탄화 기술을 적용시 계절에 상관없이 안정적인 고형연료 확보 가능성을 확인하였다.