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음식물류 폐기물 열분해를 통한 화학적 원료물질 회수에 관한 연구
황은진 ( Eun-jin Hwang ),박풍모 ( Poong-mo Park ),조희지 ( Hee-ji Cho ),한은미 ( Eun-mi Han ),백우승 ( Woo-seung Baek ),여상구 ( Sang-gu Yeo ),동종인 ( Jong-in Dong ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2019 No.-
음식물류 폐기물의 지속적인 감량화, 자원화 노력에도 불구하고 발생량은 꾸준히 증가하고 있으며, 이에 대한 해결은 세계적으로 주목받는 문제이다. 따라서 본 연구는 음식물류 폐기물의 특성상 발생지역, 시기, 형태에 따라 다양하게 배출되기 때문에 이에 따른 체계적인 분석을 실시하였다. 첫 번째로 음식물계 바이오매스의 물리·화학적 특성 데이터를 바탕으로 생성물의 정밀한 분석이 가능한 Py-GC/MS를 활용하여 무촉매 열분해를 실시하였다. 두 번째로 무촉매 실험 결과를 바탕으로 촉매 개질에 따른 영향을 파악하기 위해 동일한 조건에서 HY-zeolite와 HZSM-5를 사용하여 촉매 전환 특성에 대해 분석하였다. 무촉매 열분해 실험에서 인공혼합시료 분석결과를 통해 어육류는 건조 전 중량비로 가장 적은 양을 혼합하였음에도 가장 많은 hydrocarbon류와 oxygenates group물질들의 회수가 확인되었다. 이를 통해 어육류에서 촉매를 적용한 개질 반응시 높은 수율의 방향족 화합물을 회수할 수 있을 것으로 판단할 수 있다. 촉매 전환 특성 실험 결과를 통해 hydrocarbon, oxygenates group 반응에서 두 촉매 모두 우수하지만 방향족 화합물을 생성하는 aromatization, polymerization, oligomerization 반응 능력은 HZSM-5가 우수한 결과를 보였다. 본 연구를 바탕으로 음식물계 바이오매스로부터 화학공정의 원료물질을 회수하기 위한 열분해 공정에 기초적 정보로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
가축분뇨를 이용한 SNCR공정에서 NSR 비율에 따른 NOx 반응특성
여상구 ( Sang-gu Yeo ),박풍모 ( Poong-mo Park ),누엔티홍나이 ( Nguyen Thi Huong Nhai ),윤재랑 ( Jae-rang Yoon ),이지원 ( Ji-won Lee ),동종인 ( Jong-in Dong ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2017 No.-
런던협약에 따라 2012년부터 해양투기가 전면 금지 됨에 따라 가축사육과정에서 발생하는 가축분뇨 처리에 있어서 환경적, 경제적인 문제를 보완할 수 있는 효율적 처리기술이 필요하다. 최근 농가당 가축사육 머리수가 증가하고 있어 가축사육수는 급격하게 증가하며, 이로 인해 사육과정에서 발생되는 가축분뇨 발생량은 계속 증가할 전망이다. 가축분뇨는 가축사육 특성에 다라 저장·관리 방법에 따른 뇨와 분을 분리하여 발생하는 액상(Liquid Phase) 및 고상(Soild Phase)으로 구분되며, 분뇨가 세척수와 혼합된 상태로 발생하는 슬러리상(Slurry Phase)으로 구분하여 처리하고 있다. 처리하는 가축분뇨는 수분함량이 높은 경우 퇴비화 시 톱밥등의 수분조절재가 과다로 투입되어 경제성이 낮아지고, 수분함량이 낮은 경우에 액비화시 공정수의 추가 및 희석하는 공정을 별도로 설치해야 되는 경제적인 문제가 발생할 수 있다. 또한 환경공단 악취관리센터 보도자료(2016)에 의하면 2015년도 전국 악취 민원은 15,573건 발생하였으며, 이 중에 농축산시설의 악취민원수가 4,323건(28%)로 높은 비중을 차지하고 있다. 본 연구에서는 가축분뇨를 처리하기위해 환원제로 이용할 경우 실제 SNCR공정에서 상용되고 있는 환원제와 비교하여 NSR비에 따른 NOx의 특성을 알아보고자 하였다.
남기봉 ( Gi-bong Nam ),박풍모 ( Poong-mo Park ),최민석 ( Min-suck Choi ),윤재랑 ( Jea-rang Youn ),동종인 ( Jong-in Dong ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2017 No.-
탄소기반의 유기화합물로 이루어져 있는 바이오매스(Biomass)는 차세대 에너지원으로서의 역할을 기대하고 있으며 풍부한 부존량과 탄소 중립적인 특징을 가지고 있다. 목질계 바이오매스의 구성성분 중 25~35%를 차지하고 있는 리그닌(Lignin)은 복잡하고 거대한 페놀축합물로 이루어져 있는 풍부한 천연 고분자이다. 본 연구에서는 리그닌을 에너지자원으로서 활용을 극대화하기 위하여 회전로상(Rotating bed) 열분해 공정을 구성하였고, 리그닌을 회전로상 열분해 공정에 적용하기 전에 고정층(Fixed bed) 열분해 실험을 실시하였다. 리그닌의 물리·화학적 특성, 열적특성을 분석하였고, 고정층 열분해 공정과 회전로상 열분해 공정을 적용하여 리그닌의 열분해 특성을 분석하였다. 리그닌은 휘발분(volatile matter) 62.9%와 고정탄소(fixed carbon) 32.6%가 주를 이루고 있었으며, 원소분석결과 탄소(C) 62.4%와 산소(O) 30.6%가 주를 이루고 있는 것을 알 수 있었다. 열중량분석(TGA) 결과 리그닌의 중량감소는 500℃의 온도범위 이후 반응이 종료됨을 확인 할 수 있었다. 회전로상 공정에서의 액상생성물은 약32.0%의 생산 수율을 보였으며, 고부가가치 성분인 monomeric phenolics 성분들이 주로 검출되었다. 발열량 측정 결과 약 7,000kcal/kg로 측정 되었고, 시판되고 있는 연료 및 연료보조제와 비교를 통해 연료로서의 수준을 나타내었다. 공정의 특성을 분석하기 위해 컴퓨터 프로그램 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics) 상용 Sofrware인 FLUENT를 사용하였다. 위의 실험과 시뮬레이션을 통해 회전로상 열분해의 액상생성물 특성 분석과 공정의 일반화 가능성을 보고자 하였다.
국내 고형연료제품의 환경성 향상을 위한 품질특성 분석 연구
한은미 ( Eun-mi Han ),임은주 ( Eun-ju Lim ),여상구 ( Sang-gu Yeo ),박풍모 ( Poong-mo Park ),조희지 ( Hee-ji Cho ),남기봉 ( Ki-bong Nam ),동종인 ( Jong-in Dong ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2018 No.-
본 연구에서는 국내 고체 연료제품 유형별 특성에 대해 다양한 관점에서 분석을 실시하였다. 첫 번째 분석은 저위발열량 값을 사용한 경제성 분석이었고 두 번째 분석은 염소, 수은을 이용한 기술적 효율 분석이었다. 또한 유형별로 초과율이 높은 중금속 항목인 카드뮴(Cd), 비소(As)항목에 대하여 고형연료제품 품질 분석방법으로 시료채취·분석하였다. 결과 값을 선진국에서 적용하고 있는 EN 15359:2011 품질등급 기준과 비교함으로써 국내 고형연료제품의 품질 특성을 파악해 보고자 하였다. 분석결과, 고형연료 SRF 성형·비성형 제품의 저위발열량은 EN 품질 1등급, 석탄(유연탄, 무연탄)보다 높은 발열량으로 나타났다. 저위발열량은 수분에 가장 큰 영향을 받는데, Bio SRF 제품의 경우 작업공정이 고려된다면 고형연료제품 저위발열량에 대한 품질 신뢰성이 확보될 것으로 사료된다. 그러나, SRF 제품 중 카드뮴, Bio-SRF 제품 중 비소 함량의 경우는 각각 품질기준이 5.0㎎/㎏ 정해져 있지만, Cu, Co, Ni, Mn 등 다수의 중금속은 품질기준이 정해져 있지 않아, 비교적 높게 검출이 되어 환경과 인간에 건강에도 악영향을 미칠 것으로 사료된다. 본 연구 결과를 바탕으로 다양한 SRF 중금속 관리에 있어 중금속 총량에 대한 규제를 함께 병행한다면, SRF에 대한 부정적 인식을 해소할 수 있을 것이고, SRF에 연료 사용으로 발생될 수 있는 환경문제와 인간의 건강 미칠 위험성 해결에도 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.