유류오염물질에 대한 과산화수소를 이용한 화학적산화법의 현장 적용성 평가

장두훈,이재영 한국도시환경학회 2019 한국도시환경학회지 Vol.19 No.4

In this study, the purpose of evaluating the site applicability of the chemical oxidation method using hydrogen peroxide among the in-situ cleanup techniques was to be applied to areas where excavation is restricted due to ground structures and underground burials. The range contaminated with TPH was 951 m3 and the TPH peak pollution concentration was 10,988 mg/kg, and based on the determination of hydrogen peroxide demand, the Cetane of 1 kg was calculated as 7.37 kg H2O2 and 2.27 kg H2O2 for organic matter in soil. The concentration of hydrogen peroxide was 35% and the input was 88 tons. The concentration was reduced from N.D. to 140.21 mg/kg as a result of site application in contaminated areas, and the reduction rate was 96.2 to 99.8%. The on-site applicability assessment using hydrogen peroxide confirmed that high-concentration contaminated areas can be reduced with high efficiency. In addition, when examining the amount of injection of an oxidizer to reduce time and cost in cleaning up contaminated soil using hydrogen peroxide, it was confirmed that the higher the concentration of hydrogen peroxide, the higher the efficiency of reducing it, the higher the efficiency of the penton oxidation when the presence of iron in the soil, or the addition of a catalyst iron salt. In addition, although the optimal concentration of hydrogen peroxide was found to be 10%, it is deemed necessary to consider other factors that may affect the efficiency of reducing pollution as a result of indoor experiments, and to calculate the appropriate concentration through field demonstration tests, and to determine whether catalyst is added. 본 연구에서는 지상구조물과 지하매설물로 인해 굴착이 제한되는 지역을 대상으로 현장 원위치(In-situ) 정화기술 중과산화수소를 이용한 화학적산화법의 현장 적용성을 평가하고자 하였다. TPH로 오염된 범위는 951 m3, TPH 최고오염농도는 10,988 mg/kg이였으며, 과산화수소 소요량을 판단한 결과 1 kg의 Cetane의 소요량은 7.37 kg H2O2, 토양 내 유기물질에 대한 소요량은 2.27 kg H2O2로 산출되었다. 과산화수소의 농도는 35%, 투입량은 88 ton으로 적용하였다. 오염지역 현장 적용결과 농도는 N.D~140.21 mg/kg로 저감되었고, 96.2~99.8%의 저감효율을 보였다. 과산화수소를 이용한 현장 적용성 평가 결과 고농도 오염지역에 대해서도 높은 효율로 오염물질을 저감시킬 수 있음이 확인되었다. 또한 과산화수소를 이용한 오염토양 정화 시 시간과 비용절감을 위해 효율적인 산화제 주입량을 고찰한 결과 과산화수소의 농도가높을수록 저감 효율이 높아지고, 토양에 철성분이 존재하거나, 촉매제인 철염을 추가하였을 때 펜톤 산화로 인해 저감 효율이 높아짐을 확인하였다. 또한 여러 연구결과 과산화수소의 적정 농도는 10%로 확인되었으나, 대부분 실내실험을 통한 결과로 현장 적용 시에는 오염농도 저감 효율에 영향을 미칠 수 있는 다른 인자들에 대해 검토가 필요하고, 현장 실증실험을 통해 적정 농도를 산정하고, 촉매제의 첨가 여부를 판단하는 과정이 필요하다고 사료된다.

미세먼지 제거를 위한 정전여과 일체형 집진시스템

장두훈,이기한 한국대기환경학회 2011 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.5월

현장에서의 유류오염물질(TPHs) 이동에 따른 오염범위 변화 및 영향인자에 관한 연구

장두훈,이재영 한국도시환경학회 2019 한국도시환경학회지 Vol.19 No.2

In this study, we tried to determine how much variation in the contaminated area was made after a certain period of time and a thorough investigation of the area contaminated with TPHs (total petroleum hydrocarbons), and to derive an impact factor on it. According to the results of the change in the area of contamination between 180 days of A and 90 days of B and C, the area A increased by 94.8 m2 (42%) and the area B and C decreased by 14.5 m2 (5.7%) and 17.4 m2 (4.8%), respectively. The permeability coefficient for area A was 7.7 × 10−4, B and C, 1.4 × 10−3, and the effects of rain were affected by area A with 827.9 mm and area B and C with 754.7 mm. During the 90 days, the area A was rarely affected by rainfall, and the level of displacement of pollutants in the longitudinal direction was relatively lower than that of B and C, and the spread of the contamination increased by 1m above and below. The high number of permeability coefficient and influence of rainy season in regions B and C had a greater impact on the spread of pollutants than those in regions A in the rainy season, and the area of contamination in the horizontal surface was reduced as it was diffused in the longitudinal direction. 이번 연구에서는 유류성분 중 TPH로 오염된 지역을 대상으로 정밀조사 후 일정시간이 경과한 후에 오염범위의 변동이 얼마만큼 이뤄지는지에 대해 확인하고, 그에 미치는 영향인자를 도출하고자 하였다. 3개 지역을 대상으로 A 지역 180 일, B, C 지역 90일의 시간경과 후 오염면적의 변화를 확인한 결과 A 지역은 94.8 m2(42%) 증가, B, C 지역은 각각14.5 m2(5.7%), 17.4 m2(4.8%) 감소하였다. A 지역의 투수계수는 7.7 × 10−4, B, C 지역은 1.4 × 10−3이며 강우의 영향은A 지역 827.9 mm, B, C 지역은 754.7 mm의 영향을 받았다. A 지역은 90일이 경과하는 동안 강우의 영향을 거의 받지않았고 B, C 지역보다 상대적으로 낮은 투수계수로 종 방향으로의 오염물질의 이동이 크게 이뤄지지 않았으며, 오염의확산이 상하 1 m 구간에서 이뤄져 오염면적이 증가하였다. B, C 지역은 높은 투수계수와 우기철의 영향으로 상대적으로A 지역보다 오염물질 확산에 강우의 영향이 크게 작용했으며, 종 방향으로 확산이 강하게 이뤄져 수평면의 오염면적이감소한 것으로 판단하였다.

전산유체해석을 이용한 고수분 ․ 고점성 분진 제거용 원심여과집진기 설계기술

장두훈(Duhun Jang),강연석(Youn Suk Kang),신흥순(Heung Sun Shin),이철규(Cheolgyu Lee) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.4

복합열산화(Hybrid Thermal Oxidation) 시스템을 이용한 MEK(Methyl ethyl ketone)와 Toluene 제거 평가

장두훈(Jang Duhun),배우근(Bae Wookeun),김문일(Kim Moonil),김경태(Kim Kyungtae) 한국지반환경공학회 2010 한국지반환경공학회논문집 Vol.11 No.6

본 연구에서는 multi-bed 플레이트로 폐열재생 부분과 촉매반응 부분으로 구성되어 있는 복합열산화 시스템(Hybrid Thermal Oxidation System)을 이용하여 저온에서 주입 밸브 교체 시간간격과 유입유량을 변화시켜 VOCs(MEK와 Toluene) 제거를 평가하고자 하였다. 350℃의 연소온도 조건에서 VOCs는 완전히 전환되었으며 당량비에 따른 전환율 또한 100%에 근접하였고, HTO 시스템의 연소실은 좌우측의 온도가 균형을 이루며 열효율이 매우 높아 폐열회수 및 재생이 효율적이었다. 주입 밸브 교체 시간간격과 유입 유량 변화에 따른 HTO시스템에서의 VOCs 제거 효율은, MEK와 Toluene 모두 안정적으로 높은 91.1∼97.4%의 효율을 나타내었으며, 보조연료량 증가보다는 밸브교대시간을 길게 하였을때 제거 효율이 증가하는 경향을 보여 보조연료량 증가보다 밸브교대시간을 증가시키는 것이 제거 효율을 높이는데 효율적으로 판단된다. 이와 같은 연구결과를 고려할 때 HTO시스템은 저농에서도 VOCs 제거, 특히 MEK과 Toluene 제거에 매우 안정적이며 콤팩트한 시스템으로 판단되며, 적은 설치 부지로 중소기업이 요구하는 새로운 VOCs 제거 시스템으로 적용 가능하리라 판단된다. In this study, optimization of MEK and Toluene removal was conducted by HTO(Hybrid Thermal Oxidation) system. HTO system has a multi-bed reaction plate and the plate consisted of wasted heat regeneration part and catalysis part. VOCs removal by HTO system was estimated by changing inlet flow rates with different valve changing times. Under 350℃ of combustion temperature, VOCs was fully converted and the equivalent conversion was 100%. The thermal oxidation efficiency, related to the amount of injected fuel into HTO system and the valve change time, was revealed at the level of 93.0~96.3%. In case of MEK removal by HTO system, the efficiency was ranged from 91.1 to 97.1%. Also, Toluene removal efficiency(93.2~97.4%) was good and stable with respect to the operating conditions. Considering above results, it was proved that HTO system could be a stable and compact system for VOCs, especially MEK and Toluene with high removal efficiency.

산업체 발생 대기오염물질 저감을 위한 에너지절감형 융합시스템

이명화(Myong-Hwa Lee),장두훈(Du-Hun Jang),이승제(Seung-Je Lee),송재준(Jae-Jun Song),홍성희(Sung-Hee Hong),김상범(Sang Bum Kim) 한국열환경공학회 2010 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2010 No.추계

다양한 귀금속 촉매를 이용한 NOx의 탄화수소 선택적촉매환원 반응 특성에 관한 연구

김성수(Sung Su Kim),장두훈(Du Hun Jang),홍성창(Sung Chang Hong) 한국청정기술학회 2011 청정기술 Vol.17 No.3

다양한 귀금속 촉매를 이용한 hydrocarbon selective catalytic reduction 반응특성을 조사하였다. 가장 우수한 활성금속은 Pt, 지지체는 활성금속과 지지체간 강한 상호작용에 의하여 CeO₂, TiO₂였으며, NOx 전환율은 약 55%를 나타내었다. 활성금속으로서 Pd, Rh, Ag 촉매들은 20% 미만의 전환율을 보였으며, 지지체로서 SiO₂, ZrO₂ 또한 다른 지지체들보다 저조한 활성을 나타내었다. 조업조건에 따른 촉매의 성능을 조사하기 위하여 환원제의 종류, 양, 산소농도, 공간속도에 따른 실험을 수행하였다. 환원제로서 메탄이 프로판보다 우수함을 확인하였고, 메탄/질소산화물 비가 증가할수록 성능이 우수하였으며, 산소농도가 증가할수록, 그리고 공간속도가 감소할수록 촉매의 성능은 증가함을 확인할 수 있었다. Characteristics of hydrocarbon selective catalytic reduction of NOx using various noble metal catalysts were investigated. The best active metal is Pt, supports are CeO₂ and TiO₂ by strong interactions between active metals, and 55% of conversion rate of NOx is shown. Pd, Rh and Ag catalysts presented a conversion of less than 20% as active metals, and supports also showed the poor activity compared to SiO₂ and ZrO₂. Experiments were performed with different types of reducing agents, amount, concentration of oxygen and space velocity in order to investigate the performance of catalysts according to operating conditions. The results confirm that the methane is better than propane as a reducing agent, and as the ratio of methane/nitrogen oxide increases, the catalytic activity increased, as the concentration of oxygen increases and space velocity decreases, the performance of catalysts increased.

Pd/TiO2 촉매를 이용한 CH4, CO의 동시산화 연구

이현희 ( Hyun Hee Lee ),장두훈 ( Du Hun Jang ),홍성창 ( Sung Chang Hong ) 한국공업화학회 2012 공업화학 Vol.23 No.3

본 연구는 Pd/TiO2 촉매를 이용한 CH4, CO 동시 산화반응에서 활성점 및 Pd의 산화 상태에 대한 영향을 조사하였다. Pd 함량이 증가할수록 Pd 종(PdO)의 결정성장을 야기시켜 CH4 산화반응 활성을 증진시켰다. 열처리를 통해 제조된 촉매표면의 Pd 산화상태에 따라 CH4과 CO의 산화반응 활성이 상이한 결과를 나타내었다. XRD와 H2-TPR 분석으로 소성촉매는 Pd 2+ 종, 환원촉매는 Pd 0 종이 우점하고 있음을 확인하였다. 또한, BET분석을 통해 촉매 활성인자인 비표 면적 및 기공부피보다는 Pd의 산화상태가 촉매 활성에 미치는 중요한 인자임을 알 수 있었다. FT-IR 분석을 이용하여 Pd의 산화상태에 따른 CH4과 CO의 반응 메커니즘을 확인할 수 있었다. The effects of active sites and valence states were investigated over Pd/TiO2 catalyst on simultaneous oxidation of CH4 and CO. The Pd species (PdO) crystallite size increased with increasing Pd loadings, which results in enhancement of the activity of CH4 oxidation. Different results from the activity of CH4 and CO oxidation were shown to be dependent on the Pd valence state on the surface of the catalyst prepared through a thermal treatment. XRD and H2-TPR analysis confirmed that Pd 2+ species was predominated in the calcination catalyst, while Pd 0 species was predominated in the reduction catalyst. Additionally, it could be found that the valence state of Pd was a more important factor on the catalytic activity than that of factors as the surface area and pore volume. The reaction mechanism of CH4 and CO followed by the valence state of Pd could be identified using FT-IR analysis.

근원적인 화재예방을 위한 CHF 적용 가능성 연구

김영희(Young Hee Kim),장두훈(Du Hun Jang),서필원(Phil Won Seo),최재욱(Jae Wook Choi) 한국정보기술학회 2022 한국정보기술학회논문지 Vol.20 No.11

Due to industrial bodies requiring various chemical substances, todays industrial society has diversified chemical substances, and along with this, the chemical substances used are becoming more complex and larger. Accordingly, most industries discharge volatile organic compounds and mainly apply activated carbon adsorption method as a removal method. However, there is always a fire risk in the activated carbon adsorption process of organic solvents, and there are many cases where the site manager or designer is unaware of the fire phenomenon in the activated carbon adsorption tower. In 2015, a fire broke out in an activated carbon storage tank of a synthetic fiber manufacturer in Ulsan, and the fire spread to nearby junk stores. This study aims to confirm the possibility of preventing fire and explosion through experiments so that CHF(Carbon Honeycomb Filter) can be used as a fundamental fire prevention and renewable eco-friendly material.

V₂O_5/TiO₂ 촉매의 Ball Milling에 따른 산소 거동 특성 연구

권동욱,박광희,박광희,이상문,장두훈,홍성창 한국공업화학회 2011 공업화학 Vol.22 No.6

Ball milling을 이용하여 제조한 NH3-SCR용 V₂O_5/TiO₂촉매의 산소 거동 특성을 연구하였다. Ball milling으로 인한 촉매TiO₂의 결정구조, 비표면적 변화는 없지만 H₂-TPR분석에서는 최대 환원온도가 저온으로 이동한다. 산소농도를 달리한반응성 실험에서 모든 촉매는 산소가 없을 때 매우 낮은 NOx 전환율을 보이고, 산소 농도에 따라 BMC (Ball Milling Catalyst)의 활성이 더 우수한 경향을 나타낸다. 이는 격자산소와 기상산소의 반응참여 정도가 NMC (No Milling Catalyst) 보다 더 크기 때문이다.