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부하변동이 큰 화장시설 SCR 공정에서 NOx/N2O 및 NH3 동시 저감 특성 연구
박풍모,이하영,여상구,윤재랑,동종인 한국대기환경학회 2017 한국대기환경학회지 Vol.33 No.6
Efficient simultaneous reduction conditions for NOx and NH3-slip was investigated in SCR (Selective Catalytic Reduction) process with load variation by applying dual catalysts (SCR catalyst, NH3 decomposition catalyst) system. N2O formation characteristics were analyzed to look into possible undesirable reaction pathways. In the experiments of catalyst characteristics, various operational variables were tested for the combined catalytic system, such as NH3/NOx ratio, temperature, oxygen concentration and H2O. The reaction characteristics of NOx, NH3 and N2O were analyzed and optimal conditions could be evaluated for the combustion facility with varied load. In terms of NOx/NH3 simultaneous reduction and N2O formation suppression, optimal condition was considered NSR 1.2 and temperature 300℃. At this operational condition, NOx conversion was 98%, NH3 reduction efficiency was 95%, generated N2O concentration 9.5 ppm with inlet NOx concentration of 100 ppm. In NH3-SCR process with NH3 decomposition catalyst, NOx and NH3 can be considered to be reduced simultaneously at limited conditions. The results of this study may be utilized as basic data at facilities requiring simultaneous NOx and NH3 reduction for facilities with load variation.
연료에 따른 보일러에서의 입자상 물질 발생 특성 - 실시간 개수농도를 중심으로 -
박풍모,김종현,김성철,문광주,강대일,서영교,이영아,박정민 한국대기환경학회 2021 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10
2020년 국내 초미세먼지(PM2.5) 평균 농도는 19 ㎍/㎥로 2019년 23 ㎍/㎥에 비해 17.4%가 감소하여 2015년 관측 이래 가장 낮은 농도로 나타났다. 초미세먼지 농도가 개선된 이유로는 COVID 19 영향, 중국의 지속적인 미세먼지 개선과 겨울철 고농도 기간의 미세먼지 계절관리제 시행, 배출허용기준강화 등 국내 미세먼지 정책 또한 하나의 요인으로 판단된다. 하지만 여전히 고정오염원(산업연소, 제조업연소 등)에서의 초미세먼지 배출량은 전체 배출량의 40.4%를 차지하는 주요배출원으로 집계되고 있으며, 특히 인체 위해성을 고려할 때 초미세먼지의 입경별 배출 특성 등에 대한 체계적인 연구가 필요한 시점이다. 따라서 본 연구에서는 고정오염원에서 배출되는 입경별 미세먼지 배출특성 분석을 위해 다양한 분석 방법을 이론적으로 고찰하고, Pilot-scale 보일러를 대상으로 사용 연료, 방지시설 등과 같은 매개 변수에 따른 발생 특성과 개수 및 중량농도의 비교 · 분석을 통해 배출 특성을 분석하고자 하였다. 분석 결과 입경별 개수 농도는 B-C유>경유>등유> LNG 순으로 분석되었으며, 이는 배출가스 중 SO₂, NOx 농도와 비례하였다. 미세먼지 입경과 질량의 관계를 살펴보면 모든 연료에서 0.1 ㎛ 이하 입자 개수는 전체의 90% 이상을 차지하는 반면 질량농도는 1% 이내로 분포하고 있어, 인체 위해성을 고려할 한 미세먼지 관리 시에 개수농도가 중요한 것으로 판단된다. 마지막으로 주사현미경을 통한 입경별 분석 결과 0.1 ㎛이상의 큰 입자의 경우 미세먼지 기본골격인 탄소성분 외에 다른 성분(중금속, 가스상물질 등)이 부착된 형태인 것을 확인할 수 있었다.
바이오매스 및 폐플라스틱 혼합시료의 열중량 분석 및 동역학적 특성 연구
박풍모,여상구,현승민,윤재랑,동종인 한국폐기물자원순환학회 2018 한국폐기물자원순환학회지 Vol.35 No.1
Biomass as a renewable energy source has several limitations in terms of the potential for steady supply and its thermalcharacteristics. This study conducted a thermal weight change analysis and determined its kinetics to address this problem. Sawdust was chosen as the biomass, and PE and PP were the plastics used. Based on the result of thermogravimetricanalysis (TGA), the kinetic characteristics were analyzed using Kissinger, Ozawa, and Friedman methods, which are themost common methods used to obtain reaction coefficients and activation energy. The methods used to determine thethermal degradation kinetics were considered feasible for evaluating the pyrolytic behavior of the materials tested. Theexperimental results of this study provided insights into mixed biomass/plastics pyrolysis kinetics and their optimaloperation conditions.
바이오매스 및 폐플라스틱 혼합시료의 촉매·혼합가스화 반응 특성 연구
박풍모,현승민,여상구,이하영,동종인 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2014 No.-
폐기물들을 통해 자원화 및 재생 가능한 원료를 활용하여 원료비용 및 처리에 따른 비용절감을 통해 폐기물 축적에 대한 환경영향을 줄이기 위한 방안을 모색할 필요가 있다. 그러나 현재 바이오매스 및 폐기물 각각의 원료에 대한 가스화 연구는 많이 수행되고 있으나 혼합원료에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 바이오매스와 폐플라스틱을 혼합한 신연료(라디에타 소나무, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌)를 이용한 촉매ㆍ혼합가스화를 통해 에너지원으로 활용하는 데 기초자료를 제공하고자 한다. 바이오매스와 폐플라스틱의 촉매ㆍ혼합가스화 특성을 살펴보기 위해 배치반응기를 이용하여 실험을 수행하였다. 반응온도는 700~900℃, 공기비는 0.2, 바이오매스에 대한 플라스틱의 혼합비는 20%, 40%로 하였고, 활성탄, 돌로마이트, 올리빈 촉매를 이용하여 최적의 반응조건을 도출하였다. 실험결과 바이오매스와 폐 폴리프로필렌 혼합시료는 반응온도가 증가할수록 Boudouard reaction, Water gas reaction 등의 영향으로 H<sub>2</sub>, CO, CH<sub>4</sub> 등의 조성비가 증가하여 가스의 발열량이 증가하였다. 촉매를 이용한 가스화반응에서는 돌로마이트를 사용할 경우 H<sub>2</sub> 생성율(34.03~35.58%)이 가장 높았고, 그 외 CO 26.70~27.52%, C<sub>2</sub>H<sub>2</sub> 0.29~0.34% C<sub>2</sub>H<sub>4</sub> 7.85~11.56%가 생성되었다. 활성탄 역시 H<sub>2</sub>생성에 영향을 주었으나 다양한 크기의 세공들을 이용하여 흡착을 통한 촉매역할을 하는 활성탄보다 돌로마이트의 CaO, MgO가 Carbon formation reaction을 활발하게 진행시켜 고분자 물질들이 촉매분해를 통해 H<sub>2</sub>생성이 활발하게 진행된 것으로 사료된다. 올리빈의 경우 돌로마이트나 활성탄에 비해 크게 합성가스 조성의 긍정적인 역할을 하지 못하였다. 사사: 본 연구는 환경부 글로벌탑 환경기술개발사업 중 Non-CO<sub>2</sub> 온실가스 저감기술개발 사업단(20131227206)에서 지원받았습니다.
바이오매스 및 폐플라스틱 혼합시료의 촉매⋅혼합가스화 반응 특성 연구
박풍모,현승민,여상구,이하영,동종인 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2014 No.11
폐기물들을 통해 자원화 및 재생 가능한 원료를 활용하여 원료비용 및 처리에 따른 비용절감을 통해 폐기물 축적에 대한 환경영향을 줄이기 위한 방안을 모색할 필요가 있다. 그러나 현재 바이오매스 및 폐기물 각각의 원료에 대한 가스화 연구는 많이 수행되고 있으나 혼합원료에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 바이오매스와 폐플라스틱을 혼합한 신연료(라디에타 소나무, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌)를 이용한 촉매・혼합가스화를 통해 에너지원으로 활용하는 데 기초자료를 제공하고자 한다. 바이오매스와 폐플라스틱의 촉매・혼합가스화 특성을 살펴보기 위해 배치반응기를 이용하여 실험을 수행하였다. 반응온도는 700~900℃, 공기비는 0.2, 바이오매스에 대한 플라스틱의 혼합비는 20%, 40%로 하였고, 활성탄, 돌로마이트, 올리빈 촉매를 이용하여 최적의 반응조건을 도출하였다. 실험결과 바이오매스와 폐 폴리프로필렌 혼합시료는 반응온도가 증가할수록 Boudouard reaction, Water gas reaction 등의 영향으로 H2, CO, CH4 등의 조성비가 증가하여 가스의 발열량이 증가하였다. 촉매를 이용한 가스화반응에서는 돌로마이트를 사용할 경우 H2 생성율(34.03~35.58%)이 가장 높았고, 그 외 CO 26.70~27.52%, C2H2 0.29~0.34% C2H4 7.85~11.56%가 생성되었다. 활성탄 역시 H2생성에 영향을 주었으나 다양한 크기의 세공들을 이용하여 흡착을 통한 촉매역할을 하는 활성탄보다 돌로마이트의 CaO, MgO가 Carbon formation reaction을 활발하게 진행시켜 고분자 물질들이 촉매분해를 통해 H2생성이 활발하게 진행된 것으로 사료된다. 올리빈의 경우 돌로마이트나 활성탄에 비해 크게 합성가스 조성의 긍정적인 역할을 하지 못하였다.