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하수슬러지 및 음식물류폐기물의 열화학적 가수분해에 따른 특성 변화 및 혐기성 소화 효율 평가
박세용 ( Seyong Park ),송은혜 ( Eunhey Song ),한성국 ( Seongkuk Han ),이은실 ( Eunsil Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-
본 연구에서는 음식물류 폐기물과 하수슬러지의 효과적인 병합 혐기성 처리를 위한 열화학적 가수분해 방법의 최적 조건 평가와, 열화학적 가수분해에 따른 병합 혐기성 소화 효율에 대해 평가하였다. 열화학적 가수분해는 온도(80, 100, 120, 140, 160, 180℃)와 NaOH (5, 20, 40, 60, 100 meq/L) 조건에 따른 solubilization COD, CST (Capillary Suction Time), TTF (Time to Filter), volatile fatty acids (VFAs) 등에 대해 평가를 하였으며, 병합 혐기성 소화 효율 평가는 biochemical methane potential (BMP) test를 통해 평가하였다. 실험결과 음식물류폐기물과 하수슬러지의 열화학적 가수분해 시 온도 140℃, NaOH 60 meq/L에서 solubilization COD 20% 이상, CST와 TTF가 60초 이하, VFAs 농도가 12,000 mg-COD/L 이상으로 최적조건으로 규명되었다. 병합혐기성 소화 결과도 열화학적 가수분해 조건과 동일한 조건에서 가스발생량이 가장 높았다. 따라서, 음식물류 폐기물과 하수슬러지의 효과적인 병합혐기성소화를 위한 열화학적 가수분해 전처리 조건은 온도 140℃, NaOH 주입농도 60 meq/L 라 판단된다.
김충곤(Choonggon Kim),한성국(Seongkuk Han),송은혜(Eunhey Song),박세용(Seyong Park),김호(Ho Kim) 한국열환경공학회 2019 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2019 No.춘계
도시에서 발생되는 유기성폐기물은 인구밀도의 증가와 산업 활동의 증가로 급속하게 증가하였고, 이에 따라 도시에서 발생되는 대표적인 유기성폐기물인 하수슬러지와 음식물류폐기물을 처리 및 에너지화하기 위한 연구 및 개발도 증가하는 추세이다. 하수슬러지와 음식물류폐기물과 같은 고함수(함수율 80%)의 특성을 가지고 있는 유기성폐기물에 대한 처리 및 에너지화 기술은 고형연료 생산을 위한 건조 기술을 중심으로 연구가 활발히 진행되고 있으나, 높은 에너지 소비로 인해 저에너지 소비형 기술 도입이 절실한 실정이다. 따라서 본 연구는 도시에서 발생되는 고함수의 특성을 지닌 하수슬러지와 음식물류폐기물을 동시에 수열탄화 공정에 적용하여 저에너지 소비형 수열탄화 통합 공정을 통한 반응특성을 평가해 보았으며, 그에 따른 생산된 고형연료의 품질 및 경제적 가치를 분석하여 에너지화에 대한 수열탄화 공정 평가를 수행하였다.
수열탄화 통합공정을 이용한 하⋅폐수 찌꺼기의 에너지화 연구
김충곤(Choonggon Kim),한성국(Seongkuk Han),송은혜(Eunhey Song),박세용(Seyong Park),김호(Ho Kim) 유기성자원학회 2019 유기성자원학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.추계
국내 대표적인 고함수 바이오매스인 하⋅폐수 찌꺼기 발생량은 지속적으로 증가하여 2017년연간 36천톤(전국 폐기물 발생 및 처리현황, 2018, 환경부) 이상 발생하고 있으며, 하수도 보급률, 도시화 등으로 인해서 꾸준히 증가할 것으로 예상된다. 현재 발생되는 하⋅폐수 찌꺼기는 연료화, 비료화, 소각, 건조 등으로 처리되고 있으며, 최근에는 건조를 통한 연료 생산시설이 증가하고 있는 추세에 있다. 최근 설치되고 있는 건조 기반 연료 생산시설은 하수 찌꺼기의 건조과정에서 다량의 에너지 소비로경제성이 매우 낮아 저에너지 소비형 하⋅폐수 찌꺼기 연료 생산 기술 개발이 절실한 실정이다. 이에 따라 하⋅폐수 찌꺼기를 수열탄화 기반 통합 실증 플랜트에 적용하여 수열탄화 기반 통합공정을 통한 하⋅폐수 찌꺼기의 에너지화 평가를 수행하였으며, 이를 위해 에너지 소비형 수열탄화 통합공정 성능과 생산된 고형연료의 품질 및 경제적 가치 분석을 수행하였다.
전해제련 공정에서 아연회수 전력 저감을 위한 전극개발 및 공정연구
이은실 ( Eunsil Lee ),김은주 ( Eunju Kim ),송은혜 ( Eunhey Song ),박세용 ( Seyong Park ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2021 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2021 No.-
기존 전해공정에서는 산화 반응의 site를 제공해주는 물질(양극)로 Pb를 사용하고 있으며, Pb 전극 사용 시 산화전류를 인가하였을 때 일부 Pb가 산화되어 전해질을 오염시키거나 산성인 전해질에 의해 표면이 부식되는 문제점이 있다. 국내 양극 생산 업체들은 Pb전극의 단점을 극복하기 위해 활성촉매 물질을 단일계로 구성하는 불용성양극을 생산하고 있다. 하지만 생산 전극의 종류가 한정되어 있기 때문에 전해제련을 위한 전극을 생산하는데 한계가 있다. 따라서, 본 연구는 아연회수를 위한 기존 전해공정에서 주요 문제점인 전력 소비를 줄이고자 불용성촉매양극을 개발 적용함으로서 전력소비량은 감소시키고 전류효율은 증가시킬 수 있는 전해시스템 개발을 위해 수행하였다. 제조된 불용성촉매양극은 과전압 감소를 위해 IrOx 기반 전극에 PdOx 함량을 조절하여 비교 평가하였으며 이는 아연회수 시 전압을 감소시켜 전력량을 감소시킬 수 있다. 실험 결과, 기존 전해제련 공정 대비 20%의 전력소비량을 감소시킬 수 있었으며 아연회수 시 전해셀 전력량은 2,273 kWh/ton-Zn 이하를 확보하였다. 이러한 연구를 통한 불용성촉매양극 적용은 전해제련 공정이 에너지 다소비 산업에서 에너지 절약 산업으로 사회적 인식의 변화가 가능할 것으로 기대된다.