바이오가스에 함유된 황화수소와 암모니아의 동시제거를 위한 습식 스크러버에서 유입농도가 물질전달계수에 미치는 영향

조준표 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2018 No.1

음식물류 폐기물의 조성과 부패기간에 따른 악취 발생과 침출수 생성 특성

조준표,강정희,오정섭,송지현 한국냄새환경학회 2017 실내환경 및 냄새 학회지 Vol.16 No.3

During the decay process of food waste, odor and leachate are generally produced because food is easily decomposed due to its high organic and moisture contents. In this study, various food waste samples, including samples artificially prepared and collected from actual waste containers, were tested to determine odor and leachate production as the samples were decomposed at a constant temperature of 35°C. In the air phase, total volatile organic compounds (TVOCs), acetaldehyde (AA), methyl mercaptan (MM), hydrogen sulfide (H2S), and dimethyl sulfide (DMS) were measured as a function of the decay period for four days. The results of the experiment showed that TVOC and AA were produced at higher concentrations in the actual food waste than in all artificial wastes. The AA concentration accounted for about 90% of the TVOC in all of the waste samples except for the food waste containing meat and fish only. The concentrations of volatile sulfur compounds (VSCs) were generally lower than 100 μg/kg, and the concentration of DMS was the highest among the VSCs. In the waste sample containing meat and fish only; however, the concentration of VSCs increased up to 1,700 μg/kg, and mostly consisted of MM and DMS. Complex odor concentrations were found to be the highest after a decay period of 12-48 hours. In addition, the complex odor was mostly related to VSCs with low odor thresholds rather than the TVOC. The pH values mostly decreased from 5 to 3.5 as the waste samples were in the decomposition periods, while the pH value increased to 6 in the food waste containing meat and fish only. Consequently, odor intensity and leachate production were the highest in the 12-48 hour range as the decomposition started, and thus an appropriate control strategy needs to be implemented based on the waste composition and the decay period.

산업부산물을 활용한 알칼리 활성 콘크리트의 이산화탄소 흡수 및 물리역학적 특성 평가

조준표,안해영,송지현 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

최근 온실가스에 의한 지구온난화에 대한 국내외의 관심이 급증하여, 주요 선진국을 필두로 하여 국제적인 협약 체결을 맺어 온실가스를 감축하고자 노력하고 있다. 한국도 온실가스 저감 목표를 세우고 이를 달성하기 위해 다양한 분야에서 관련 기술을 개발하고 있다. 특히, 한국 온실가스 배출 분야에서 온실가스 감축 잠재력이 비교적 큰 것으로 알려진 콘크리트의 주재료인 시멘트에 의한 온실가스 저감 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이는 한국뿐만 아니라 국제적으로 공통적인 큰 관심 연구 분야이다. 시멘트의 1 ton 생산 시에는 주요 온실가스인 이산화탄소가 0.7~1.0 ton 배출되는 것으로 알려져 있으며, 이는 전체 이산화탄소 배출량의 7~8%를 차지한다. 따라서 콘크리트 제조 시에 시멘트를 대신하여 고로슬래그, 플라이애쉬 등의 산업부산물을 활용하여, 시멘트 사용량을 줄여서 이산화탄소 배출량을 저감하고자하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 산업부산물을 적용한 알칼리 활성 콘크리트의 탄소 흡수 및 물리역학적 특성을 확인하여 실제 시멘트 대체용으로 활용 가능성을 확보하고자 하였다. 콘크리트 제조 시에 첨가되는 시멘트를 고로슬래그 및 플라이애쉬로 대체함으로써, 시멘트 사용량 저감을 통해 간접적으로 이산화탄소의 배출을 줄이고, 활성화시킨 고로슬래그를 활용하여 직접적으로 이산화탄소를 포집하였다. 또한 양생조건에 따른 이산화탄소 흡수능 및 이산화탄소 흡수 전후의 화학적 특성을 확인하고자 20~80℃ 범위에서 양생한 시료의 이산화탄소 흡수 및 물리역학적 특성을 비교하였다. 탄소 포집용 알칼리 활성 콘크리트를 제작함에 앞서, 기초 실험을 통해 다양한 산업부산물 중에서 이산화탄소 활성화제 및 시멘트 대체용으로 동시에 활용 가능한 최적의 산업부산물로 고로슬래그를 선정하였다. 고로슬래그의 수경성 확보를 위해 수산화칼슘 및 규산나트륨을 활성화제로 사용하였다. 바인더와 활성화제, 증류수를 투입하여 혼합한 알칼리 흡수제는 질소 충진한 항온 챔버에서 24시간 동안 보관하였다. 20℃에서 양생한 시료의 이산화탄소 흡수량은 51.5 g-CO₂/kg였으며, 40℃에서 양생할 때 이산화탄소 흡수량은 59.3g-CO₂/kg으로 가장 높았으나, 60, 80℃에서 양생한 시료의 경우 CO₂ 흡수량이 20, 40℃에서 양생한 시료에 비해 낮았다. 압축강도를 측정한 결과도 이산화탄소 흡수 실험결과와 동일한 추세를 보였다. 이산화탄소 흡수 및 압축강도 실험결과들을 바탕으로, 본 연구에서 개발한 알칼리 활성 콘크리트는 이산화탄소 흡수제 기능을 갖는 건축재료로써 활용이 가능하며, 특히 40℃에서 양생 할 경우 알칼리 활성 콘크리트의 이산화탄소 흡수능이 극대화 될 것으로 판단된다.

음식물류 폐기물의 조성과 부패기간에 따른 침출수 발생특성

조준표,강정희,송지현 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.11

음식물류 폐기물은 함수율과 유기물 함량이 높은 것으로 알려져 있으며, 유기물의 분해과정에서 CO2와 H2O가 생성되어 침출수가 발생하는 것으로 알려져 있다. 이로 인해 음식물류 폐기물의 수거 및 처리과정에서 침출수에 의한 오염과 침출수 처리에 관한 문제가 증가하는 경향을 보이고 있다. 그러므로 배출지에 따라 변화하는 음식물류 폐기물의 조성과 부패기간에 따른 침출수의 발생 특성을 확인하고 그에 따른 침출수 처리방안에 대한 연구가 필요한 실정이다. 음식물류 폐기물의 경우 조성이 다양하며 그로인해 침출수의 누적발생량과 pH 변화량 또한 배출지별로 많은 차이가 생길 것으로 판단되었다. 본 연구에서는 침출수의 발생특성을 확인하기 위하여 인위적으로 조성비율이 다른 음식물류 폐기물을 제조하였으며, 환경부에서 고시한 “음식물 찌꺼기 표준시료”를 참고하여 제조한 환경부 고시 참고 시료와 단백질이 주성분인 어육류로만 제조한 어육류 단일시료, 단백질 함유량이 적은 채소와 곡류로만 제조한 채소・곡류 혼합시료를 제조하여 실험을 진행하였다. 제조 음식물류 폐기물은 곡류, 채소류, 과일류, 어육류로 구성되었으며, 함수율(80%)과 염분(4%)을 조절하여 제조하였다. 각자 비율에 맞게 제조를 완료한 시료는 일정한 온도에서 부패를 진행하였으며, 부패기간에 따른 침출수의 누적발생량과 pH 변화를 측정하였다. 부패가 진행되는 과정에서 24시간 간격으로 침출수의 누적발생량과 pH 변화량을 관찰하였다. 실험결과 표준적인 조성비율을 가진 환경부 고시 참고 시료의 경우 보다 극단적인 조성비율을 가지는 시료의 경우 부패가 빠르게 진행되는 것을 확인하였다. 어육류 단일시료의 경우 4일 후 120 mL/kg의 침출수가 발생하였으며, 환경부 고시 참고 시료의 경우 –20 mL/kg으로 오히려 처음에 비해 감소하는 경향을 보였다. 또한 pH 측정결과 환경부 고시 참고 시료와 채소・곡류 혼합시료의 경우 5.0에서 3.5까지 감소하는 경향을 보였지만 어육류 단일시료의 경우 5.8에서 6.5까지 증가하였다. 위 결과를 통해 배출지의 음식물류 폐기물의 조성 및 부패기간에 따른 침출수 처리장치 및 관리방안의 기초설계 인자를 도출하고자 하였다.

망간산화물 촉매와 오존을 이용한 아세트알데하이드 산화과정에서 상대습도의 영향

조준표,송지현 한국냄새환경학회 2022 실내환경 및 냄새 학회지 Vol.21 No.3

This study was performed to investigate the effects of water molecules on ozone oxidation of acetaldehyde using a manganese oxide catalyst at room temperature. The catalytic ozone oxidation was conducted at different relative humidity (RH) conditions of 0%, 50%, and 80%. As the RH increased, both ozone and acetaldehyde removal efficiencies dropped due to competitive adsorption on the surface of the catalyst. At the highest RH of 80%, the oxidation reaction was severely retarded, and oxidation by-products such as acetic acid were formed and adsorbed on the surface. After the ozone oxidation of acetaldehyde, the regeneration of the catalyst using ozone alone was tested, and the further oxidation of accumulated organic compounds was investigated under the RH conditions of 0%, 50%, and 80%. When the highest relative humidity was introduced in the regeneration step, the ozonation reaction with the by-products adsorbed on the catalyst surface decreased due to the competitive reaction with water molecules. These findings revealed that, only when relative humidity was low to minimize the formation of by-products, the ozone oxidation of acetaldehyde using the manganese oxide catalyst at room temperature can be feasible as an effective control method. .

망간촉매를 이용한 아세트알데하이드 오존산화에서 지지체 전처리와 상대습도의 영향

조준표,송지현 한국냄새환경학회 2021 실내환경 및 냄새 학회지 Vol.20 No.1

In this study, a manganese catalyst on the surface of a ceramic support was developed for the removal of odor emitted from barbecuing restaurants. Its ozone oxidation at room temperature was tested using acetaldehyde (CH3CHO), the most dominant compound in the barbecuing odor, and the ozonation efficiency under wet conditions was also studied. The manganese catalyst was made with the honeycomb-type ceramic support, and an acid pretreatment was applied to increase its specific surface area, resulting in an increase of the degree of dispersion of manganese oxide. The acetaldehyde removal efficiency using the manganese catalyst on the acidpretreated support (Mn/APS) increased by 49%, and the ozone decomposition rate and the CO2 conversion rate also increased by 41% and 27%, respectively. The catalyst without surface pretreatment (Mn/S) showed a low efficiency for the acetaldehyde ozonation, and other organic compounds such as acetic acid (CH3COOH) and nonanal (CH3(CH3)7CHO) were found as oxidation by-products. In comparison, CO2 was the most dominant product by the ozonation of acetaldehyde using the Mn/APS. When the relative humidity was increased to 50% in the influent gas stream, the acetaldehyde removal efficiency using the Mn/APS decreased, but only the production rates of CO2 and acetic acid were changed. As a result, the manganese oxide catalyst on the surface of the acid-pretreated honeycomb support manifested high acetaldehyde ozonation even at humid and room temperature conditions.

바이오가스에 함유된 황화수소와 암모니아의 동시제거를 위한 습식 스크러버에서 유입농도가 물질전달계수에 미치는 영향

조준표,강정희,송지현 한국폐기물자원순환학회 2018 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2018 No.05

지구온난화 문제와 유기성 폐기물의 처리문제는 해결이 시급한 환경문제이며, 바이오가스는 이러한 문제를 동시에 해결할 수 있는 장점으로 크게 주목받고 있다. 그러나 바이오가스 중에 함유된 황화수소나 암모니아는 발전설비의 부식 및 대기오염을 유발하기 때문에 전처리가 필수적이다. 기체상 오염물질의 처리를 위한 다양한 기술 중 수세정(scrubber)은 기액간의 접촉을 유도하여 액상으로 오염물질을 흡수 및 제거하는 기술로 널리 활용되고 있는 기술이다. 또한 황화수소나 암모니아는 물에 대한 용해성이 높기 때문에 수세정 공정을 활용하기 유리하다. 그러나 고농도의 황화수소나 암모니아를 효율적으로 처리하기 위해 가성소다 등의 약품을 세정액에 용해시켜 활용하는 것은 세정 후 약액의 2차 처리문제를 야기한다. 이에 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 수세정공정에 전기화학적으로 생성된 free chlorine을 유입시켜 흡수된 황화수소 및 암모니아를 산화함으로써 물질전달률을 높일 수 있도록 하고자 하였다. 이를 위해서는 황화수소와 암모니아의 물질전달률의 평가가 필수적이며, 본 연구에서는 10mM의 NaCl이 용해된 수용액에 1,000 ppm의 황화수소와 암모니아가 4 L/min의 유량으로 단독으로 유입될 때와 동시에 유입될 때의 물질전달계수를 비교하였다. 수용액의 pH가 8일 때 황화수소 단독 물질전달계수(KLa-H2S)는 0.1214 min-1이고, 암모니아 단독 물질전달계수(KLa-NH3)는 9.9×10-5 min-1으로 산정되었다. 그러나 황화수소와 암모니아 각 1,000 ppm이 동시에 유입되었을 때 KLa-H2S는 0.2247 min-1, KLa-NH3는 1.6×10-4 min-1으로 물질전달속도가 상승하였다. 따라서 수세정 공정에서 황화수소와 암모니아의 동시유입이 제거율의 향상에 도움이 되는 것으로 나타났다. 또한, free chlorine에 의해 액상 황화수소와 암모니아가 제거된다면 추가적인 물질전달계수의 향상이 가능하다.

촉매오존산화에서 상대습도에 따른 알데하이드류 물질의 분해와 부산물

조준표,송지현 한국대기환경학회 2021 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10

알데하이드류 물질은 배출 특성상 다양한 물질들과 수분이 혼합되어 배출되므로 제어 기술을 적용할 때 고려사항이 많다. 본 연구에서는 지정악취물질이면서 특정대기유해물질인 아세트알데하이드와 프로피온알데하이드의 산화 효율을 평가하였으며, 이때 유입 공기의 상대습도를 0%와 50%로 나눴다. 촉매는 코디어라이트 지지체에 망간산화물을 직접 담지하여 제조하였으며, 알데하이드류 물질과 오존의 완전산화식에 맞는 당량비로 오존을 유입하였다. 아세트알데하이드와 프로피온알데하이드를 각각 산화시킨 결과, 상대습도가 0%인 조건에서는 아세트알데하이드와 프로피온알데하이드가 100% 제거되었다. 하지만 유입 공기의 상대습도가 50%인 조건에서는 건조한 조건보다 제거효율이 감소하였으며, CO₂ 전환율도 함께 감소하였다. GC/MS로 산화 부산물을 분석한 결과, 건조한 조건에서 아세트알데하이드는 아세트산과 포름알데하이드, 에틸렌으로 산화되었으며, 프로피온알데하이드는 프로피온산과 아세트알데하이드, 아세트산으로 산화되었다. 하지만 습윤한 조건에서는 탄소수가 낮은 형태의 산화부산물인 포름알데하이드와 포름산의 비율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 상대습도가 증가하는 경우 물 분자가 촉매 표면에서 경쟁하여 알데하이드류 물질의 오존산화 반응을 감소시킨다. 또한 부산물의 산화 과정에도 영향을 주는 것으로 판단된다.

상온오존촉매를 이용한 아세트알데히드 제거에서 수분이 산화에 미치는 영향

조준표,민진홍,차호영,송지현 한국대기환경학회 2020 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.10

산업부산물을 활용한 알칼리 활성 콘크리트의 이산화탄소 흡수 및 물리역학적 특성 평가

조준표,안해영,송지현 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11

최근 온실가스에 의한 지구온난화에 대한 국내외의 관심이 급증하여, 주요 선진국을 필두로 하여 국제적인 협약 체결을 맺어 온실가스를 감축하고자 노력하고 있다. 한국도 온실가스 저감 목표를 세우고 이를 달성하기 위해 다양한 분야에서 관련 기술을 개발하고 있다. 특히, 한국 온실가스 배출 분야에서 온실가스 감축 잠재력이 비교적 큰 것으로 알려진 콘크리트의 주재료인 시멘트에 의한 온실가스 저감 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이는 한국뿐만 아니라 국제적으로 공통적인 큰 관심 연구 분야이다. 시멘트의 1 ton 생산 시에는 주요 온실가스인 이산화탄소가 0.7~1.0 ton 배출되는 것으로 알려져 있으며, 이는 전체 이산화탄소 배출량의 7~8%를 차지한다. 따라서 콘크리트 제조 시에 시멘트를 대신하여 고로슬래그, 플라이애쉬 등의 산업부산물을 활용하여, 시멘트 사용량을 줄여서 이산화탄소 배출량을 저감하고자하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 산업부산물을 적용한 알칼리 활성 콘크리트의 탄소 흡수 및 물리역학적 특성을 확인하여 실제 시멘트 대체용으로 활용 가능성을 확보하고자 하였다. 콘크리트 제조 시에 첨가되는 시멘트를 고로슬래그 및 플라이애쉬로 대체함으로써, 시멘트 사용량 저감을 통해 간접적으로 이산화탄소의 배출을 줄이고, 활성화시킨 고로슬래그를 활용하여 직접적으로 이산화탄소를 포집하였다. 또한 양생조건에 따른 이산화탄소 흡수능 및 이산화탄소 흡수 전후의 화학적 특성을 확인하고자 20~80℃ 범위에서 양생한 시료의 이산화탄소 흡수 및 물리역학적 특성을 비교하였다. 탄소 포집용 알칼리 활성 콘크리트를 제작함에 앞서, 기초 실험을 통해 다양한 산업부산물 중에서 이산화탄소 활성화제 및 시멘트 대체용으로 동시에 활용 가능한 최적의 산업부산물로 고로슬래그를 선정하였다. 고로슬래그의 수경성 확보를 위해 수산화칼슘 및 규산나트륨을 활성화제로 사용하였다. 바인더와 활성화제, 증류수를 투입하여 혼합한 알칼리 흡수제는 질소 충진한 항온 챔버에서 24시간 동안 보관하였다. 20℃에서 양생한 시료의 이산화탄소 흡수량은 51.5 g-CO2/kg였으며, 40℃에서 양생할 때 이산화탄소 흡수량은 59.3g-CO2/kg으로 가장 높았으나, 60, 80℃에서 양생한 시료의 경우 CO2 흡수량이 20, 40℃에서 양생한 시료에 비해 낮았다. 압축강도를 측정한 결과도 이산화탄소 흡수 실험결과와 동일한 추세를 보였다. 이산화탄소 흡수 및 압축강도 실험결과들을 바탕으로, 본 연구에서 개발한 알칼리 활성 콘크리트는 이산화탄소 흡수제 기능을 갖는 건축재료로써 활용이 가능하며, 특히 40℃에서 양생 할 경우 알칼리 활성 콘크리트의 이산화탄소 흡수능이 극대화 될 것으로 판단된다.