석탄과 보조제로 바이오매스를 사용한 바이오 고형연료의 혼소 특성

현완수(Wan-Su Hyeon),진용균(Yong-Gyun Jin),조은지(Eun-Ji Jo),한현구(Hyun-Goo Han),민선웅(Seon-Ung Min),여운호(Woon-Ho Yeo) 유기성자원학회 2020 유기물자원화 Vol.28 No.2

하수 슬러지는 수분 함량이 높고, 발열량이 낮아 하수 슬러지를 에너지원으로 사용하는데 어려움이 있다. 이런 하수 슬러지 특성을 개선하고, 화석 연료를 대체하기 위해 하수 슬러지와 목질계 바이오매스를 혼합한 바이오 고형연료를 생산하는 연구를 행하였다. 열중량 분석은 석탄과 5%, 10%, 15%의 바이오 고형연료를 각각 혼합하여 혼소할 경우 발생되는 특징을 연구하는 데에 활용되었다. 이 분석은 10℃/min씩 25℃에서 900℃까지 내부 온도를 올리는 비등온 조건하에서 수행되었다. 석탄 단일 시료를 석탄과 바이오 고형연료가 혼합된 시료와 비교하였을 경우 연소개시온도는 약간 변화가 일어났다. 하지만, 연소최대온도와 연소종료개시온도는 변화가 거의 없었다. 연소개시는 200 ~ 315 ℃에서 이뤄졌으며, 중량변화가 급격히 일어나는 열분해는 350 ~ 700 ℃에서 이뤄졌다. 혼소 반응속도 분석 결과 활성화 에너지는 혼합율이 높아질수록 낮아졌다. 그러므로 화력발전소에서 석탄과 바이오 고형연료를 혼소하는 것이 가능할 수 있을 것이다. Due to the sewage sludge s characteristics of high water content and low calorific value, it is hard to use sewage sludge as an energy source. In this study, we investigated production of bio-solid fuel which is mixed both sewage sludge and woody biomass in order to improve the sewage sludge s characteristics and replace fossil fuels. A thermogravimetric analysis was used to investigate the co-combustion characteristics of the mixed coal and bio-solid fuel of 5%, 10%, 15%, respectively. The analysis was carried out under non-isothermal conditions by raising the internal temperature of 25℃ to 900℃ with an increment of 10℃/min. In the case of comparing single coal sample and mixture sample of coal and bio-solid fuel, the initiation combustion temperature has slightly changed. However, both the maximum combustion temperature and the termination start combustion temperature were hardly noticeable. The initiation combustion was occurred between 200~315℃ and the thermal decomposition causing a significant weight change occurred between 350~700℃. As a result of the kinetic analysis of the co-combustion, the activation energy was decreased as the mixing rate was higher. Therefore, it is able to co-combust the mixed coal and bio-solid fuel in power plants.

폐목재 혼합에 따른 하수슬러지 탈수성 및 발열량 특성 연구

진용균,조은지,현완수,한현구,민선웅,여운호,Jin, Yong Gyun,Jo, Eun Ji,Hyun, Wan Su,Han, Hyun Goo,Min, Sun Ung,Yeo, Woon Ho 인천대학교 도시과학연구원 2019 도시과학 Vol.8 No.1

The land treatment of sewage sludge is necessary because sewage sludge is increasing year by year. Therefore the research of sewage sludge solidification is underway as one of the land treatment methods. However, the problem with existing sewage sludge solidification is that the moisture content of sewage sludge is high and the dewaterability is low. Because of high drying cost the efficiency of energy production is low and the calorific value is insufficient. So the disposer is supplied with a filtration and caloric aid for improving dewaterability and calorific value. In this study, it is aimed to improve the fuel value of sewage sludge by confirming the feasibility of waste wood as a filtration and caloric aid. The dewaterability was measured by CST-test and the calorific value was measured by bomb calorimeter. As a result the dewaterability and calorific value are improved in all of the samples. The dewaterability was improved as the waste wood was added in the sewage sludge. By adjusting the waste wood adding rate into the sewage sludge the dewaterability and calorific value of sewage sludge will be improved. This study confirmed possibility of the waste wood used as filtration and caloric aid.

바이오 SRF 중금속 함량 최적화에 관한 연구

조진경,박재성,김용태,최민규,김준택,한정미,한현구,현완수,여운호 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

1. 서론 국내에서는 재생에너지법에 따라 Biomass 폐기물 혼소가 점차 늘여가고 있다. 또한, 폐목재와 같이 SRF의 원료로 사용되기 전의 폐기물 바이오매스는 대부분 약품처리ㆍ가공되어 비소, 크롬, 구리 등 중금속과 염소성분을 함유하고 있어 SRF의 원료로는 그 혼입량을 엄격히 제한해야한다고 알려져 있다1). 본 연구에서는 국내외 폐자원 바이오매스 원료에 대한 물성분석 자료를 바탕으로 바이오 고형연료의 중금속 함량을 예측 및 최적화하기 위한 확률론적 모의실험기법의 적용 가능성을 검토하고자 한다. 2. 연구 방법 본 연구에서는 국내 바이오매스 고형연료화와 관련된 연구보고서의 실험결과 자료들을 수집하여 데이터로 사용하였다.2),3) 대상 원료들의 저위발열량 및 시료별 중금속 함량과 폐기물공정시험방법(ES 06002.a)4)에 명시된 지정폐기물에 함유된 유해물질의 표시한계를 검출한계 값으로 활용하여 모의실험을 실시하였다. 경제성을 고려하여 슬러지 투입율을 안전계수율 20%로, 투입율 60%를 가정하여 총 5가지 사례(case)별로 최종 결과를 산출하였다. 확률론적 모의실험을 위하여 Monte-Carlo simulation을 이용하였고, 100,000회 반복분석을 통해 확률밀도를 판정하고 산출된 결과를 토대로 95% 신뢰구간을 계산하였다. 3. 결과 및 고찰 고형연료 제품 품질기준6)에 의거하여 수은, 카드뮴, 납, 크롬, 비소 5가지 항목을 측정항목으로 하여 비교ㆍ분석한 결과, case 3 의 경우 혼화 연료의 Cr함량이 기준치를 초과한 것은 음폐수슬러지 원료 자체의 Cr함량이 기준치의 약 5.47배 높기 때문으로 사료된다. 또한 case 2와 case 3를 비교하면 비소화 하수슬러지에 비해 음폐수 슬러지에 Hg, Pb, Cr 등의 중금속 성분이 더 많이 함유한 것을 확인할 수 있었다. 각 원료들이 기준치 이하라고 안심하고 혼화해도 생성된 연료가 기준치를 만족할 수 없기 때문에 그러한 결과 예측에 본 연구에서 제시된 기법이 유용하다고 할 수 있다. 4. 결 론 본 연구에서는 다양한 바이오매스 폐기물을 원료로 혼화 생산된 바이오 고형연료의 위해도 예측을 위하여 확률론적 모의실험 기법 적용 가능성을 검토하였다. 먼저 국내외 유통되고 있는 바이오매스 원료의 중금속 함량과 발열량 데이터를 참고하여 배합비 예측을 시도하였다. 이를 기초로 확률론적 모의실험을 적용한 결과, 검출한계 이하의 물질에서도 95% 범위의 값이 바이오 고형연료 품질기준을 초과할 가능성이 있다는 것을 확인하였다. 본 연구에서 제시된 확률론적 바이오연료 물성 예측기법은 바이오 고형연료 설계 시 위험요소의 관리를 가능케 함으로써 보다 안전한 바이오 고형연료 제품개발에 적용 가능할 것이다.

바이오 SRF 중금속 함량 최적화에 관한 연구

조진경,박재성,김용태,최민규,김준택,한정미,한현구,현완수,여운호 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.11

반탄화 및 혼합비율 조건별 폐바이오매스 연료 특성 연구

조은지(Eun Ji Jo),진용균(Yong Gyun Jin),현완수(Wan Su Hyeon),한현구(Hyun Goo Han),민선웅(Seon Ung Min),여운호(Woon Ho Yeo) 유기성자원학회 2018 유기물자원화 Vol.26 No.2

본 연구에서는 하수슬러지의 연료화를 위하여 반탄화 생성물을 분석하였다. 혼합시료는 하수슬러지 함량을 50%로 고정하고, 왕겨와 커피박의 함량을 50%로 조절하여 제조하였다. 반탄화 실험에서 반응 시간(30min, 60min)과 온도(200℃, 250℃, 300℃)를 SF(Severity Factor)를 이용하여 단일변수로 나타내었다. 연구 결과 반탄화 조건인 SF가 증가할수록 발열량과 연료비가 증가하였으며, 연소성지수는 감소하는 것을 확인하였다. 혼합시료의 발열량은 커피박(CR)과 반탄화 조건(SF) 모두의 영향을 받는 것으로 나타났으며, 연료비 범위는 SF가 6.19보다 낮은 경우 갈탄의 연료비 범위(0.5~1.0)와 유사하나 SF가 7.36보다 큰 경우 저도역청탄의 연료비 범위(1.0~1.8)와 유사한 것을 확인하였다. 연소성지수는 커피박보다는 왕겨가 더 함유될수록 낮은 조건의 SF에서 안정 범위(3,000~5,500kcal/kg)의 값을 나타내는 것으로 확인되었다. In this study, the analysis of torrefaction products was carried out for fueling of sewage sludge. The mixed samples were composed as follows : 50% of sewage sludge and 50% of rice husk and CR(Coffee Residue). In this experiment, the reaction time(30min, 60min) and temperature(200℃, 250℃, 300℃) were expressed as a single variable using SF(Severity Factor). As a result, it was confirmed that as the SF increased, the heating value and fuel ratio increased, but the CI(Combustibility Index) decreased. The heating value was similarly increased as CR(Coffee Residue) and SF increased. The fuel ratio range of mixed samples was equal to that of lignite(0.5~1.0) in case of SF lower than 6.19 and that of bituminous coal(1.0~1.8) in case of SF higher than 7.36 or above. The CI showed a stable range(3,000~5,500kcal/kg) in low SF as the content of mixed samples contained more rice husk than CR.

제온 파이 보조 프로세서를 이용한 3차원 주파수 영역 음향파 파동 전파 모델링 병렬화

류동현,조상훈,하완수,Ryu, Donghyun,Jo, Sang Hoon,Ha, Wansoo 한국지구물리물리탐사학회 2017 지구물리와 물리탐사 Vol.20 No.3

파형 역산 또는 역시간 구조 보정과 같은 3차원 탄성파 자료 처리를 위해서는 3차원 파동 전파 모델링과 그에 따른 대량의 수치 계산이 필요하다. 본 연구에서는 3차원 주파수 영역 파동 전파 모델링을 이용해 제온 파이 가속기와 서버용 고성능 CPU의 성능 및 정확성을 비교하였다. 시간 영역 유한 차분법 알고리즘에 제온 파이의 특징을 고려하여 OpenMP 병렬 프로그래밍을 적용하였다. 주파수 영역 파동장을 얻기 위해서는 시간 영역 모델링과 동시에 푸리에 변환을 수행하였다. 3차원 SEG/EAGE 암염돔 속도 모델을 사용하여 주파수 영역 파동장을 생성한 결과, 제온 파이를 이용해 정확한 주파수 영역 파동장을 CPU 대비 1.44배 빠르게 얻을 수 있었다. 3D seismic data processing methods such as full waveform inversion or reverse-time migration require 3D wave propagation modeling and heavy calculations. We compared efficiency and accuracy of a Xeon Phi coprocessor to those of a high-end server CPU using 3D frequency-domain wave propagation modeling. We adopted the OpenMP parallel programming to the time-domain finite difference algorithm by considering the characteristics of the Xeon Phi coprocessors. We applied the Fourier transform using a running-integration to obtain the frequency-domain wavefield. A numerical test on frequency-domain wavefield modeling was performed using the 3D SEG/EAGE salt velocity model. Consequently, we could obtain an accurate frequency-domain wavefield and attain a 1.44x speedup using the Xeon Phi coprocessor compared to the CPU.

A Note on Conductance Method in $R^n$

정보현,정완수 충청수학회 2005 충청수학회지 Vol.18 No.2

We introduce the conductance and examine its properties. We study the local behavior of quasiconformal mappings on the boundary of a domain $D \subset {\overline {R}}^n$ and present some geometric applications of conductance.

코어레이와 MPI를 이용한 병렬 파동 전파 모델링과 거꿀 참반사 보정 성능 비교

류동현 ( Donghyun Ryu ),김아름 ( Ahreum Kim ),하완수 ( Wansoo Ha ) 한국지구물리·물리탐사학회 2016 지구물리와 물리탐사 Vol.19 No.3

코어레이는 포트란 2008 표준에 도입된 병렬 연산 기법이다. 코어레이를 이용하면 간단한 문법으로 분산 메모리 시스템에서 병렬 연산을 구현할 수 있다. 본 연구에서는 탄성파 자료 처리 프로그램에 코어레이와 MPI를 적용하여 병렬 처리 성능을 비교하고 이를 통해 코어레이의 적용 가능성을 살펴보았다. 파동 전파 모델링을 이용해 연산 성능을 비교하였고, 영역 분해 기법을 이용해 일대일 통신 성능을 비교하였다. 또한 거꿀 참 반사 보정 프로그램을 이용해 병렬 처리 성능을 비교하였다. 그 결과 연산 성능은 코어레이 프로그램과 MPI 프로그램에서 큰 차이가 없었지만 통신 성능은 MPI 가 우수했다. Coarray is a parallel processing technique introduced in the Fortran 2008 standard. Coarray can implement parallel processing using simple syntax. In this research, we examined applicability of Coarray to seismic parallel processing by comparing performance of seismic data processing programs using Coarray and MPI. We compared calculation time using seismic wave propagation modeling and one to one communication time using domain decomposition technique. We also compared performance of parallel reverse-time migration programs using Coarray and MPI. Test results show that the computing speed of Coarray method is similar to that of MPI. On the other hand, MPI has superior communication speed to that of Coarray.

은평구 어린이급식관리지원센터 20인 이하 소규모 어린이급식소 지원 사업의 현장 요구도와 효과 평가

황혜선,황보현,이화지,이다은,송수라,조예슬,강이랑,양미내,김미순,홍완수 동아시아식생활학회 2016 동아시아식생활학회 학술발표대회논문집 Vol.2016 No.5

캠핑 가스버너 및 부탄 캔 사고원인 규명

이장우,김문택,오복현,조완수,김훈배,김대현 한국화재조사학회 2012 한국화재조사학회 학술대회 Vol.2012 No.1