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홍정섭 ( Jeongseop Hong ),이종근 ( Jongkeun Lee ),김가빈 ( Gabin Kim ),민경진 ( Kyung Jin Min ),박기영 ( Ki-young Park ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-
가죽 제조는 세계에서 가장 오래된 산업 중 하나이다. 가죽 가공 산업에서 발생하는 대량의 고형 폐기물, 특히 제육 폐기물이 발생하고 있다. 한국에서 발생하는 가죽 폐기물의 양은 연간 16,000 톤이다. 가죽 산업은 전 세계적으로는 600,000 톤 이상의 고형 폐기물을 발생되고 있다. 제육 폐기물은 기존의 방법 즉, 매립 및 소각을 통해 널리 처리되고 있다. 그러나 폐기물 처리 비용은 가죽 생산 비용에 큰 부담이 된다. 따라서 폐기물 감소 및 에너지 회수 측면에서 적절한 처리 방법이 필요하다. 본 연구에서는 제육 폐기물의 혐기성 소화의 가능성을 연구하였다. 제육 폐기물은 높은 pH와 높은 C/N비로 특정 지울 수 있는데, 소화특성을 향상시키기 위하여 음폐수와 통합소화를 실험하고 통합 소화시의 미생물 군집변화에 대해서 관찰하였다. 음폐수의 박테리아 다양성은 상대적으로 낮았다. 일반적으로 세균 군집의 생물 다양성이 높으면 초기 메탄 생산 속도가 빨라질 수 있다. 공-기질 샘플에서 고세균의 다양성이 상대적으로 높았다. 고세균의 높은 생물 다양성은 메탄생성균이 풍부함을 의미한다. 따라서 이 시료에서 메탄 수율이 높았다. 모든 샘플에서 가장 풍부한 박테리아 문은 Firmicutes이었다. 이들은 다양한 기질의 분해와 VFA 생성을 담당하는 것으로 알려져 있다. 그리고 가죽 폐기물이 함유된 샘플에서 Chloroflexi가 많이 발견되었다. 이 문은 일반적으로 분해하기 어려운 유기물을 분해하는 강력한 능력을 가지고 있다. Bacteroidetes는 메탄생성균의 성장을 지원하는 아세트산 생성 박테리아인데 음폐수에서 더 많이 발견되었으며 이로 인하여 초기 메탄 발생 속도가 느려졌다. 제육 폐기물 및 음폐수 샘플에서 가장 중요한 차이는 프로테오박테리아이었다. 그래서 Proteobacteria의 박테리아 군집을 강 수준에서 확인했습니다. 가장 큰 차이점은 Beta-Proteobacteria였다. 제육 폐기물에서 더 많이 발견되었으며, 베타프로테오박테리아가 더 높은 VFA 소비를 유발하기 때문에 바이오가스 수율과 관련이 있을 수 있다. 이 연구에서 관찰된 바이오가스 생산 속도는 샘플의 제육폐기물 함량에 따라 강했다. 모든 샘플에서 다양한 메탄생성균을 발견했다. Methanosaeta concilii는 공-기질 샘플에서 풍부하였다. 메탄 생산과 밀접한 관련이 있는데 이것이 부족한 단일 기질 샘플은 낮은 바이오 가스 생산을 보여 주었다. 반대로, 이것이 풍부한 공-기질 샘플은 높은 바이오가스 생성을 나타내었다.
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조성완(Sungwan Cho),홍정섭(Jeongseop Hong),장덕진(Deok Jin Jang),김대기(Daegi Kim),박기영(Ki Young Park) 한국열환경공학회 2019 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2019 No.춘계
제조산업에서 발생되는 폐기물의 양은 원피 기준 약 80%가 발생된다. 피혁폐기물(Tannery waste, TW)은 에너지를 생산할 수 있는 귀중한 자원이다. 그렇지만, 적절한 처리방법이 개발되지 않아 대부분 산업 폐기물로 간주하여 단순하게 소각 및 매립으로 처리되고 있어 보다 친환경적이고 지속적인 자원화 방법이 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 TW의 수열탄화를 통해 바이오차를 생성하여 자원화 하는 방안을 연구하였다. 본 연구에서는 수열탄화 장치에, 무산소 조건을 만들어 30분간 150 rpm의 교반속도로 시료를 180, 200, 220, 240, 260, 280, 300℃의 온도로 처리하여 고형연료로 사용하기에 적합한 온도를 도출하고자 하였다. 처리 온도에 따라 생성된 바이오차는 200℃까지 석탄화가 진행되면서 탄소함량이 높아지고, 그로인해 높은 연료비와 발열량을 나타내었다. 한편, 220℃ 이후부터 온도가 증가할수록 용매세척 현상으로 지방에 함유된 탄소원이 제거되면서, 탈메틸화 (demethylation) 현상이 나타나는 것을 확인하여 온도가 증가할수록 탄소함량이 감소하기 때문에, 연료비와 발열량이 감소하는 것을 확인하였다. 수열탄화를 통해 생성된 바이오차는 연료특성과 연소특성이 개선되었으며, 200℃에서 고형연료로서 가장 좋은 효율을 나타냈다. 추후 연구에서 TW를 단독으로 처리하기보다 상호보완해 줄 수 있는 기질과 통합 수열처리를 한다면, 고형연로가 더욱 개선될 것으로 판단된다.
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