도금폐수 중 시안(CN)의 선택적 제거를 위한 Ferrate (VI) 적용

양승현(Seung-Hyun Yang),김영희(Younghee Kim) 한국청정기술학회 2021 청정기술 Vol.27 No.2

밭 토양에서 퇴비와 복합비료 사용에 따른 암모니아 배출 특성

이연진,임은채,홍성창,박성직 대한환경공학회 2023 대한환경공학회지 Vol.45 No.9

목적 : 퇴비(CM)와 복합비료(CF)를 사용한 밭에서 질소비료 시비량에 따른 암모니아 휘발을 모니터링하고, 암모니아 휘발에 영향을 미치는 환경요인을 규명하였다. 방법 : 정체식챔버방법을 이용하여 밭에서 휘발된 암모니아를 포집 및 분석하고, 실험 전후 토양을 채취하여 분석하였다. Pearson's 상관분석 및 머신러닝을 통해 암모니아 휘발과 환경요인 사이의 관계 및 중요도를 분석하였다.수확된 작물은 생육특성을 분석하고 Duncan 분석을 통해 질소 비료 처리간 유의한 차이를 확인하였다. 결과 및 토의 : CM과 CF를 시비한 밭 토양에서 CM과 CF간의 암모니아 휘발의 차이는 보이지 않았지만, 감자밭에서 배추밭보다 더 많은 암모니아 휘발이 발생했다. 이는 밭 토양의 NH4+-N의 함량이 배추밭보다 감자밭에서 많기때문이다. 머신러닝 결과 토양 온도 및 토양 수분이 암모니아 휘발에 영향을 미치는 주요 환경요인으로 확인되었다. 수확한 감자와 배추의 생육 특성 분석결과 질소 비료의 시비량 증가는 작물 생육에 긍정적인 영향을 미쳤다.CM의 단일 적용은 작물 생육에 필요한 영양분을 공급하기에 부족했다. 결론 : 본 연구에서 얻은 암모니아 배출량에 대한 정량적 데이터를 통해 농업에서 암모니아 배출량의 기여도 및 암모니아 휘발의 영향요인을 확인할 수 있으며, 비료 사용 효율 개선 및 질소 관리 전략의 기초 자료를 제공하였다 Objectives : This study aimed to monitor ammonia volatilization in upland fields under different nitrogen fertilizer applications, comparing compost manure (CM) and composite fertilizer (CF) and investigate the environmental factors influencing ammonia volatilization. Methods : Ammonia was collected using the static chamber method in upland fields, and the soil analyses were conducted before and after ammonia volatilization monitoring. Pearson's correlation analysis and machine learning were utilized to determine the relationship between ammonia volatilization and environmental factors. Growth characteristics of harvested crops were analyzed, and Duncan analysis confirmed significant differences between nitrogen fertilizer treatments. Results and Discussion : In both CM and CF fertilized fields, there was no significant difference in ammonia volatilization. However, more ammonia volatilization was observed in the potato field compared to the Chinese cabbage field, attributed to higher NH4 + -N content in the soil of the potato field. Machine learning identified soil temperature and moisture as significant factors affecting ammonia volatilization. The analysis of crop growth revealed a positive effect of increased nitrogen fertilizer application. The result showed that single CM application was insufficient to meet crop nutrient demands. Conclusion : This study quantified ammonia emissions, identified influencing factors, and provided valuable data for enhancing fertilizer use efficiency and nitrogen management strategies in agriculture.

산성 Fe-ZSM5 담체에 담지된 귀금속 촉매를 활용한 암모니아의 선택적 산화반응

김민성(Min-Sung Kim),이대원(Dae-Won Lee),이관영(Kwan-Young Lee) 한국청정기술학회 2012 청정기술 Vol.18 No.1

패키지형 소형 SCR 시스템 내 NH₃ 농도분포 제어를 위한 AIG의 배치에 관한 전산해석적 연구

박선미(Seon Mi Park),장혁상(Hyuk Sang Chang),조동(Tong Zhao) 大韓環境工學會 2011 대한환경공학회지 Vol.33 No.5

소규모의 대기오염 배출원으로부터 질소산화물을 저감하는 방법으로 제안된 패키지형 SCR (selective catalytic reduction) 시스템 내에서 암모니아 농도제어에 관한 연구가 시행되었다. SCR 시스템의 효율은 촉매층의 효율적인 활용에 좌우되며 촉매층의 효율적인 사용은 시스템에 유입되는 배기가스의 유동균일도와 암모니아 농도의 균일도에 의해 좌우된다. 본 연구에서는 주어진 최적의 유동조건에서 SCR 시스템 내에 배치된 AIG 형상과 분사 유량 조정에 따른 암모니아 농도분포를 평가하였다. 기본 유동조건에서 분사구의 각도에 따른 전산해석 결과, 배가스 유동에 대해 동류방향(0°)으로 암모니아를 분사한 경우의 농도분포의 RMS(%) 수치는 약 95.3%, 대향방향인 120°의 각도를 가지는 경우 90.1%로 파악되어 대향방향으로의 분사가 더 효율적인 것으로 파악되었다. 유동박리영역에서 벗어나도록 분사구의 위치를 변경하고 기초계산에서의 속도분포와 농도분포를 기준으로 환원제 유량을 조정한 결과 RMS(%) 수치를 최대 62.8%까지 하강시키는 효과를 가져왔다. AIG 형상 및 배치구조에 혼합증진의 효과를 정리하였다. A package type of SCR (selective catalytic reduction) system that was proposed for removing the NOx found in flue gas from the small scale of air pollution sources was evaluated. The efficiency of the SCR system is determined by the proper utilization of catalytic media installed inside of the system, and the proper distribution of flow velocity and NH₃ concentration in the flue gas is a crucial factor for using the catalytic media. In this study, the distributions of NH₃ concentration were estimated under the various arrays and shapes of AIG at the given gas flow condition. The value of RMS (%) in NH₃ concentration is 95.3% at co-current flow (at 0°) injection but it is 90.1% at the condition of counter-current flow (at 120°) condition, which implies the counter-current injection is more favorable. By rearranging the NH₃ injection flow rates based on the distribution of velocity and NH₃ distribution in basic calculation, the value of RMS (%) in NH₃ concentration was reduced to 62.8%. The enhanced effect of NH₃ mixing by the combined effect of arrays and shapes are complied in the study.

MLE 공정에서 PAC 응집제 첨가에 따른 질소 및 인 제거 효율 평가와 질신화 저해에 관한 연구

안찬현 ( Chan Hyun An ),전동걸 ( Dong Jie Tian ),임현숙 ( Hyun Sook Lim ),정진 ( Jin Chung ),전항배 ( Hang Bae Jun ) 충북대학교 건설기술연구소 2015 建設技術論文集 Vol.34 No.1

80 일간의 운전 결과 본 MLE 공정 내 Al(III) 계 응집재인 PAC 를 주입한 결과 유기물 제거에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 다만 단일 반응조 내에서 Al(III) 이 수화물 및 침전물 형태로 장기적인 축적으로 미생물의 대사활동에 영향을 미친 것으로 보고되었지만 본 실험에서는 무산소조, 호기조 및 침전조 등 일련의 연속공정으로 구성한 결과 실제Al(III) 축적에 의한 영호t은 관찰되지 않았다. 또한 질소 재거에 있어서도 유기물과 마찬가지로 제거효율 영향은 거의 없다 즉, TN 제거효율은 각각 Run 1 70%, Run 2 73%, Run 3 78%이였으며, 마지막으로 Al/P몰비 5인 Run 4에서는 70% TN 제거효율을 나타내었다. 인의 경우 Run 1에서는 인 제거가 이루어지지 않음을 관찰할 수가 있다. 하지만 Al/P몰비를 3.6,4,5로 응집제를 주입한 Run 2, Run 3 및 Run 4에서는 각각 92%, 96%, 97%의 높은 인 제거효율을 나타내었다. 그 외 DO농도 3.0~4.0 mg/L의 조사결과로부터 농어촌진흥원 회분식 실험결과 Al/P 몰비 증가에 따라 NH4+-N 제거 속도는 마마하게 감소하였다. 즉, Al/P=0인 NH4+-N 제거 속도는 5.0 g-NH4+-N/kg -MLSS·hr 이었고, Al/P=3.6 및 Al/P=4일 경우에는 모두 4.9 g- NH4--N/kg-MLSS·hr이었으며, 마지막으로 Al/P=5일 경우에는 4.8 g- NH4+-N/kg -MLSS·hr 를 나타내었다. After 80 days of a continuous operation of a MLE(Modified Ludzack Ettinger) process, addition of PAC as a coagulant did not affect on COD removal. When Al(III) was hydrated and precipitated and they were accumulated for a long period of time in a single phase reactor, it has been reported that it might influence the microbial metabolism. However in this study Al(III) accumulation was not apparent in a series of anoxic-aerobic-clarification process. PAC coagulation did not affect the nitrogen removal as well TN removal efficiency was found to be 70%, 73 %, and 78% for Run 1, 2, and 3 respectively. At Run 4 with Al/P mole ratio of 5, 70% of TN was removed. In case of phosphorus, at Run 1 P was not removed. However when Al(III) was added as Al/P mole ratios of 3.6, 4, and 5, 92%, 96%, and 97% of P were removed respectively. When DO was 3.0~4.0 mg/L, as Al/P mole ratio increased NH4+,-N was removed insignificantly. In other word, when Al/P = 0, NH4+-N removal rate was 5.0 g-NH4+-N/kg-MLSS·hr. When AJ/P = 3.6 and AJ/P = 4, NH,+-N removal rate was 4.9 g-NH,+-N/kg-MLSS·hr for both cases. Finally when Al/P = 5, NH4+-N removal rate was 4.8 g-NH4+-N/kg-MLSS·hr.

디젤 엔진의 저온 NOx 저감특성 향상을 위한 Cu-SSZ-13 zeolite 촉매의 저온 산점 암모니아 흡탈착량 분석 연구

김양화(Yanghwa Kim),김홍석(Hongsuk Kim),임옥택(Ockteack Lim) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6

디젤 자동차에서 배출되는 NOx(질소산화물)은 대도시 대기오염의 주요 원인 중의 하나이다. 세계 여러 나라에서 NOx 규제를 지속적으로 강화하고 있으며, 보다 더 우수한 성능을 갖는 NOx 저감 기술개발이 계속되고 상황이다. SCR(Selective Catalytic Reaction, 선택적 환원 촉매) 기술은 디젤 엔진의 가장 효과적인 NOx 저감 기술로 손꼽히고 있으나 저온 조건에서의 낮은 NOx 저감효율은 개선이 필요하다. 이전의 여러 연구에서 SCR 촉매의 암모니아 흡장반응에 대해 다양한 연구를 진행하였다. 이로부터 이온교환된 지올라이트의 암모니아 흡장 및 탈착 특성에 대한 이해의 폭을 넓히게 되었으며, 암모니아 흡착량을 증가시키는 등 적절하게 제어하면 저온조건에서 NOx 전환 효율을 향상시킬 수 있다는 연구결과가 제시되기도 하였다. 그러나 저온 SCR 반응에 중요한 염기성의 암모니아가 결합되는 산점(acid sites)의 종류와 양, 그리고 암모니아와 산점 사이의 반응 메케니즘 등에 대한 연구가 부족하여 저온 SCR 반응을 이해하고, 제어하여 NOx 저감 효율을 개선하는데 어려움이 있어왔다. 본 연구에서는 열적 내구성이 우수하여 자동차용으로 주로 사용되는 Cu-SSZ-13 zeolite 촉매를 이용하여 암모니아흡장 특성에 대해서 연구하였다. 이와 같은 연구를 활용하여 향후 저온에서 NOx 저감효율을 높이고자 하는 것이 본 연구의 목적이다. 먼저, 본 연구에서는 저온 standard SCR 반응 메케니즘 중에서 암모니아의 acid sites 흡착과정이 NO 분자를 환원하는데 어떤 역할을 하는지 문헌연구를 통해 고찰하였다. 또한 저온에서 Cu-zeolite 촉매에 암모니아를 일정량 분사한 후, TPD(Temperature- programmed desorption) 방법으로 점차적으로 온도를 높이는 실험을 진행하였다. 이상의 연구를 통해서 Cu-zeolite의 acid sites를 구분/정의하였으며, acid sites에 암모니아가 흡착되는 순서와 흡착량을 정량화하였다. 이와 같은 연구결과는 향후 저온 조건에서의 SCR 효율 향상을 위해 암모니아 acid sites를 어떻게 제어해야 하는지에 대한 중요한 정보를 제공할 것으로 보인다.

신장 회전아크 반응기에서 방전모드에 따른 암모니아 분해특성

김관태(Kwan Tae Kim),강희석(Hee Seok Kang),이대훈(Dae Hoon Lee),조성권(Sung Kwon Jo),송영훈(Young Hoon Song),김인명(In Myoung Kim) 大韓環境工學會 2013 대한환경공학회지 Vol.35 No.5

암모니아 처리용 플라즈마 스크러버 공정 최적화 연구를 수행하였다. 여러 반도체공정 중 확산과 이온주입공정에서는 불가피하게 부산물로서 암모니아가 배출되며, 따라서 효율적인 건식처리공정기술이 필요하다. 플라즈마 처리공정은 연소공정에서 배출되는 NOx가 발생하지 않으며, 촉매공정에서 나타나는 비활성문제가 없다. 그러나 전기에너지를 사용하기 때문에 실제 적용을 위한 최적화 연구가 필요하며, 본 연구에서는 공정 최적화를 위한 해결책으로 회전아크 반응기의 모드제어에 대한 연구를 수행하였다. 기존 회전아크 반응기에 대한 스케일 업 및 그에 대한 모드 매핑을 수행하였다. 설계 반응기를 이용하여 암모니아 분해특성을 평가하였고, 최적화 설계가 가능한 것으로 나타났다. 또한 열교환기를 포함한 전체 스케일의 스크러버 실험에서 암모니아 분해공정이 보다 안정적이고, 효율적인 것으로 나타났다. An attempt has been made to optimize elongated rotating arc plasma NH₃ scrubber. Among diverse semiconductor processes, diffusion and implantation process inevitably produce NH₃ as byproduct and efficient dry process for the decomposition of NH₃ is required. Plasma process does not produce NOx that is commonly produced in combustion process and there is no problem of deactivation, usually experienced in catalyst process. However, plasma process uses electrical energy and needs to be optimized to achieve feasibility of application. In this work, mode control of rotating arc is presented as tentative solution for the possible optimization of the process. Based on existing rotating arc, scale-up and following mode mapping was tried. Proposed reactor design was evaluated in the NH₃ decomposition process and revealed that optimization scheme is at hand. In the experiment of full scale scrubber including heat exchanger, the process gave more stable and efficient process of NH₃ decomposition.

NH₃-SCR 반응에서 스팀 처리된 zeolite BEA 촉매의 영향

박지혜(Ji Hye Park),조광희(Gwang Hee Cho),황라현(Ra Hyun Hwang),백정훈(Jeong Hun Baek),이광복(Kwang Bok Yi) 한국청정기술학회 2020 청정기술 Vol.26 No.2

HCl(g)과 NH_3(g)를 이용한 ‘기체 확산 속도’에 관한 실험의 분석 및 개선 연구 -고등학교 화학 Ⅱ 단원에서-

김영채,성숙경,정대홍 한국현장과학교육학회 2011 현장과학교육 Vol.5 No.1

This study is to analyze the problems observed in the experiment on ‘diffusion rate of gases’ in high school Chemistry Ⅱ text books and investigate the reason followed by suggestion of an improved experimental method. As typically introduced in textbooks, a few drops of HCl(aq) and NH_3(aq) were dropped at both ends of a glass tube, and then the position of ammonium chloride white ring created by the reaction with HCl(g) and NH_3(g) was measured. The position of the white ring changed with time. In order to investigate the reason of such change, the experiment was repeated using HCl and NH_3 gases, and the position of white ring did not changed with time. Meanwhile, the relative diffusion distance did not match with the theoretical expectation of the Graham's diffusion experiment but did with that of the Loschmidt's diffusion experiment. Based on this result experimental condition allowing equal partial pressure of HCl and NH_3 gases in hydrochloric acid and aqueous ammonia solution, respectively was found, and under the obtained condition the position of white ring did not change and was consistent with the theoretical expectation. This study is anticipated to help learners to understand the scientific concept of diffusion through the improved experiment. 본 연구는 고등학교 화학 Ⅱ 교과서에 제시되는 ‘기체의 확산속도 실험’에서 나타나는 문제점을 분석하고 그 원인을 실험과 이론적 고찰을 통해 이해함 과 더불어 개선된 실험을 제안하는 것을 목적으로 한다. 교과서에 제시된 확산속도 측정에 관한 전형적인 실험으로 유리관 양 끝에 염산과 암모니아수를 떨어뜨리고 여기서 발생한 염화수소 기체와 암모니아 기체가 확산하여 만나는 지점에서 나타나는 염화암모늄 흰 띠의 위치를 측정하였다. 생성된 흰 띠의 위치가 시간에 따라 일정하지 않고 이동하는 것이 관찰되었다. 이에 대한 원인을 찾기 위해서 순수한 기체 HCl과 NH_3를 사용하여 확산 실험을 수행하였고, 생성된 염화암모늄 흰 띠가 시간에 따라 이동하지 않는 것을 확인하였고 두 기체의 상대적 확산 거리는 Graham의 확산이론과 차이가 나고 Loschmidt의 확산이론과 일치하는 결과를 얻었다. 이 결과를 바탕으로 염산과 암모니아수의 농도를 다양하게 조절하여 두 용액에서 HCl과 NH_3 기체의 분압이 같아지는 조건을 찾을 수 있었고 이 조건에서 생성된 흰 띠의 위치가 변하지 않았고 그 위치는 이론으로 설명할 수 있었다. 본 연구를 통해 개선된 실험은 학습자의 실험에 대한 이해를 높이고 과학적 개념 도출에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

기체발생량 기반 부숙도 측정 장치 개발을 위한 NDIR 센서 모듈 제작

심재홍(Jae-Hong Shim),윤다혜(Da-Hye Yun),이윤혜(Yun-Hae Lee),김성헌(Seong-Heon Kim),이현동(Hyun-Dong Lee) 유기성자원학회 2022 유기성자원학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.추계

본 연구는 비분산 적외선(NDIR)센서를 기반한 휴대용 가축분퇴비 부숙도 측정 장치를 개발을 목적으로 하고 있다. NDIR센서 모듈 제작을 위해 적외선 흡스 스펙트럼 및 광학 필터 선발하였다. 수분의 흡수파장은 3, 4.2~4.4, 5~7㎛ 대역에서 흡수되고 있으며 동일 파장 대역에 이산화탄소, 암모니아 또한 흡수스펙트럼이 나타났다. 이산화탄소의 경우 4.4㎛대역, 암모니아는 10.6㎛대역에서 수분에 의한 간섭이 없는 흡수 영역을 찾을 수 있었다. 필터 4종(H2O, Ref, CO2, NH3)을 장착한 NDIR센서의 농도에 따른 신호를 측정한 결과 다른 기체와 수분에 의한 간섭의 영향을 평가하기 위해서 필터를 고정하고 대기(H2O, CO2 포함), CO2 5,000ppm, NH3 1,000ppm의 가스를 흘렸을 때의 각 필터에서 타 가스의 간섭영향을 평가하여필터 선정의 적정성을 확인하였다. CO2 필터를 고정한 상태에서 3종류의 가스를 넣었을 때의 신호로서대기 air를 공급하면 대기 중에 존재하는 CO2의 의해서 신호가 상승함을 확인할 수 있었으며 NH3의 가스에 대해서는 반응이 없음을 확인하였다. NH3 필터를 고정한 상태에서 3종류의 가스를 넣었을 때의 신호로서 대기 Air에 포함된 CO2와 H2O의 가스에 NH3 필터에서의 신호가 거의 반응하지 않음을 통해서NH3 필터가 적절하게 선정되었음을 확인하였다. 측정 센서의 구성은 적외선 광원, 측정셀, 밴드패스 필터, 적외선 검출기를 포함하여야 하며 센서로서 반복성 및 직선성이 있어야 하며, 시료 측정 기밀 챔버개폐시 발생하는 온도 변화에도 측정의 오차가 최소화할 수 있는 온도측정 센서와 보정 기능을 있어야할 것으로 판단된다. 이산화탄소 암모니아 기체를 동일 센서로 측정가능 하기 위하여 분광에 사용되는필터는 휠을 이용한 초퍼 방식으로 설계 제작하였다. 부숙도 측정을 위한 NDIR 측정기의 교정 곡선을개발하기 위해 가스 주입 농도를 기준으로 교정 곡선을 개발하였다. 교정곡선은 가스 주입에 따른 전기적인 신호가 비선형적으로 출력됨에 따라 주입농도에 따른 전기적인 신호를 이용하여 직선화가 될 수있도록 소프트웨어적으로 수식을 적용하여 최종 부숙도 측정장치에 적용하였다.