산업의 발달과 생활수준이 높아짐에 따라 에너지의 사용량이 증가되고 있는데 이중 대부분은 화석연료에 의해 충족되고 있다. 하지만 화석연료의 한계성과 온실가스 발생 등의 환경문제로 인해 새로운 대체 에너지 연구개발에 대한 관심이 크다. 바이오매스는 탄소중립이 가능한 친환경적 재생에너지 이다. 특히, 하수처리장에서 발생량이 지속적으로 증가되고 처리의 어려움을 가지고 있는 하수 슬러지 폐기물은 청정에너지와 자원으로 전환이 가능한 바이오매스이다. 이러한 바이오매스 폐기물의 전환기술 중 현재 관심을 가지고 연구가 진행되고 있는 것은 하수 슬러지를 열분해 또는 가스화 해서 바이오 가스, 바이오 오일, 슬러지 촤(sludge char)의 에너지를 생산하는 방법이다. 최근에는 마이크로 웨이브 가열방식에 의한 바이오매스 열적처리 방식에 대한 연구가 진행되고 있다. 마이크로웨이브 방식은 기존의 외부 열풍가열 방식과 달리 마이크로파가 직접 바이오 셀 내부로 침투해 물질분자와 원자 등을 진동시켜 직접 열을 발생시키는 유전체 가열이 진행된다. 이로 인해 기존의 가열방식에 비해 가열효율(heating efficiency)과 가열 율(heating rate)이 높고 이로 인해 가열시간이 단축되는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 슬러지 폐기물을 바이오매스-CCS 기술(biomass-CCS technology)적용을 위한 새로운 형태의 마이크로웨이브 열적처리 기술을 개발하고자 한다. 이를 위해 마이크로웨이브 유전체가열 특성을 활용하여 탈수 슬러지를 건조-가스화 연속 일체형으로 진행하는 에너지 전환 특성을 파악하였다. 가스화 실험의 경우는 연소 전 포집 기술의 이산화탄소 분리공정에서 포집된 것을 활용하는 측면에서 이산화탄소 가스화에 대한 연구를 수행하였다. 이산화탄소 가스화 시 생성물은 가스, 촤, 타르인데 그 중 가스가 가장 많이 생성되고 잔류 탄화물인 슬러지 촤(sludge char) 그리고 중질 탄화수소인 타르의 순으로 생성되었다. 가연성 생성가스(producer gas)는 주로 수소와 일산화탄소가 생성되었고 일부 메탄과 탄화수소(THCs: C2H4,C2H6,C3H8)포함되었다.

열분해와 가스화 기술은 유기성 폐자원 또는 바이오매스로부터 에너지를 회수할 수 있는 유용한 기술로 생산된 생성가스는 연소기, 가스터빈, 엔진 등의 화석 대체연료, 연료전지 연료, 메탄올과 탄화수소의 생산, 수소 및 합성천연가스 생산 원료 등 다양한 분야에 적용이 가능하다. 그러나 열분해 및 가스화 시 발생되는 가스에는 중질 탄화수소로 이루어진 타르를 포함하고 있다. 타르는 생성가스를 이용하는 후속공정에서 해결해야 할 다양한 문제를 일으키는 요인이다. 그 대표적인 예로 가스 터빈 및 내연기관에 사용하기 전에 압축 과정을 필요한데 이 과정 중 생성가스에 포함된 타르 성분은 응축되어 관로의 막힘이나 엔진 및 터빈 내부의 손상을 가져온다. 그러므로 타르의 제거는 열분해/가스화 공정에서 필요한 가스 처리기술이다. 타르의 촉매 크래킹과 개질에 의한 생성가스 전환과 같은 고온 청정가스 기술은 가스화 공정에서 타르문제를 해결하는 가장 좋은 방법으로 알려져 있다. 귀금속 촉매는 촉매 활성이 상당히 우수하나 가격이 비싸고 탄화물 참착(coke deposition)에 의한 탈활성화(deactivation)에 대하여 매우 민감한 특성을 가지고 있어 대체 방안으로 활성탄, 석탄 촤, 바이오매스 촤 등의 탄화물이 타르 크래킹이나 개질 촉매 또는 그 지지체 적용에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 상용 활성탄을 마이크로웨이브 탄소 수용체로 하여 벤젠 전환 특성을 파악하기 위하여 크래킹 분해와 이산화탄소-수증기 혼합 또는 각각에 대한 개질 전환에 대하여 실험을 진행하였다. 또한, 탄소 수용체의 촉매 담체 특성을 파악하기 위해 활성탄에 니켈과 철을 함침 코팅한 후 건조하여 만들어진 탄소 수용체 촉매에 대한 타르전환과 생성가스 특성을 파악하였다. 벤젠 전환은 크래킹만 하였을 경우 99%로 가장 크고 이산화탄소만 공급된 경우 98.5% 그 다음이고 이어서 이산화탄소-수증기가 동시에 공급된 경우 95-97% 그리고 수증기만 공급된 경우 94%의 순으로 작은 값을 가졌다. 촉매 탄소 수용체의 벤젠 전환은 이산화탄소 개질의 경우 니켈과 철 촉매 모드 미세하게 증가되었으며 H2/CO비는 감소되었으나 발열량은 증가되었다. 반면 수증기 개질의 경우 두 촉매 모두 벤젠 전환율이 다소 감소되었으나 H2/CO비와 발열량이 증가되었다.

Functional compounds including flavonoids, anthocyanins, polyphneols and antioxidants were extracted from blue honeysuckle (Lonicera caerulea L.) using highly efficient microwave-assisted extraction. And extraction process was modeled and optimized according to response surface methodology (RSM). The independent variables (Xn) were ethanol concentration (X1: 0, 25, 50, 75, 100%), irradiation time (X2: 1, 3, 5, 7, 9 min), and microwave power (X3: 60, 120, 180, 240, 300 W). Dependent variables (Yn) were total flavonoid contents (Y1), total anthocyanin contents (Y2), total polyphenol contents (Y3) and antioxidant activity (Y4). Four-dimensional response surface plots were generated based on the fitted second-order polynomial models to get optimal conditions. Estimated optimal conditions for 4 responses were ethanol concentration of 54-72%, irradiation time of 7.1-7.6 min, and microwave power of 243-251 W. Ridge analysis predicted the maximal responses of total flavonoid content, total anthocyanin content, total polyphenol content and antioxidant activity were 38.00 mg RE/g, 6.80 mg CGE/g, 14.90 mg GAE/g, 89.10%, respectively. Verification experiment was carried out at predicted optimal conditions and experimental values for total flavonoid content, total anthocyanin content, total polyphenol content and antioxidant activity were 38.10 mg RE/g, 6.72 mg CGE/g, 14.91 mg GAE/g and 89.13%, respectively. No significant difference was observed between predicted and experimental values, indicating good fitness of fitted model and successful application of RSM.

광액시료와 비-자성광액시료에 포함된 황비철석을 자류철석으로 상변환 시키기 위하여 그리고 비소 함량을 2,000 mg/kg 이하로 제거하기 위하여 마이크로웨이브 장치를 다양한 시간으로 가열하였 고, 습식-자력선별하였다. 마이크로웨이브 가열시간이 증가함에 따라 황비철석 표면의 가장자리부터 자류철석으로 상변환이 일어났고, 열점 현상에 의하여 자류철석 내부에 용융공극과 마이크로-크랙들 이 형성되었다. 마이크로웨이브 가열을 10분간 수행한 광액시료(비소 함량 : 14,732.66 mg/kg)와 비- 자성 광액시료(비소 함량 : 19,970.13 mg/kg)를 습식-자력선별하여 자성광물로 분리시킨 결과, 10분 가열한 자성광물 시료에서 만 비소 함량이 2,000 mg/kg 이하로 나타났다. 따라서 향후 비소 페널티 부과 대상인 복합황화광물을 마이크로웨이브 가열과 습식-자력선별을 효과적으로 활용하면, 비소 함 량을 페널티 부과대상 이하의 광석광물을 얻을 수 있을 것으로 기대한다.

Methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) are the components of gas produced by biomass pyrolysis gasification and biogas from bioreactor. These two gases are known as the main greenhouse gases that affect world climate change. This study has tried to investigate the characteristics of microwave heating reformation that seeks to convert the produced gas into valuable fuel energy. Through microwave reforming, a carbon receptor was used as two types of sludge char and commercial activated carbon. Regarding CH4 reformation, H2 was produced via thermal decomposition with generated carbon (C) that adsorbs on the active catalytic plate and reduces the active catalytic reaction. In the case of CO2 reformation, CO was produced via reaction with the carbon on the surface of the carbon receptor; this can solve the problem of removing the adsorbed carbon from the carbon receptor. Using the sludge char as the carbon receptor showed higher gas yields for H2 and CO than the commercial activated carbon receptor, while giving a comparatively higher heating value for the sludge char receptor. In addition, in the cases of lower temperature and residence time in the carbon captor, the CH4 and CO2 conversions and the reforming gas yields had lower values.

바이오매스 열분해･가스화 가스, 바이오 가스의 주성분인 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)는 온실가스로 이러한 가스를 양질의 연료로 전환하고 아울러 온실가스문제도 해결하고자하는 개질기술(reforming technology)에 대한 관심과 연구가 지속적으로 진행되고 있다. 개질과정에서는 고온반응 조건이 되거나 적당한 촉매의 도움이 필요하며, 최근 다양한 종류의 탄소물질(carbon material)을 이용한 CH4-CO2개질에 대한 연구가 수행중이다. 본 연구에서는 하수처리장에서 발생된 탈수 슬러지를 열분해 처리하여 생성된 슬러지 촤를 마이크로웨이브 탄소 수용체(MCR; Microwave Carbon Receptor)로 하여 개질특성을 파악하였고, 개질 대상가스 가스성상, 수용체 탄화물 종류, 개질온도와 체류시간변화에 따른 개질가스 전환특성 파악에 대한 연구를 수행하였다. 온실가스인 메탄과 이산화탄소의 탄소 수용체 마이크로웨이브 가열 개질특성을 확인하기 위해 메탄과 이산화탄소를 각각 공급한 경우와 두 가스를 혼합하여 개질을 진행하였다. 일정시간이 지나면 탄소침착에 의해 전환율의 감소가 생기는 단독가스 개질실험과 달리 이산화탄소-메탄개질의 경우 메탄의 열적 분해 개질에 의해 클리닝이 되어 지속적으로 일정한 개질 전환이 유지 되었다. 활성탄을 비교 수용체로 하여 개질을 진행한 경우 상대적으로 낮은 촉매활성으로 수소와 일산화탄소 생성량이 슬러지 촤 탄소 수용체보다 작아 생성가스 발열량이 낮았다. 개질온도와 체류시간의 경우 온도가 높을수록, 배드 체류시간이 짧을수록 탄소 수용체에서 발생되는 국부 마이크로플라즈마(Microplasma) 증가로 인해 전환율과 생성가스 농도도 증가하는 결과를 나타냈다.

Background: In this study, microwave extraction was used, which is an effective method to extract useful bioactive substances as it requires low quantities of solvent and short time periods. The aim of this study was to determine the optimal extraction conditions for Agrimonia pilosa Ledeb. Methods and Results: The independent variables were ethanol concentration, microwave power, and extraction time, each of which had five levels. The dependent variables were total polyphenol and total flavonoid content, and DPPH radical scavenging activity. To determine the optimal extraction conditions for bioactive compounds, a response surface methodology was employed. Contour maps were generated from polynomial equations. The optimal conditions were then assumed by superimposing these contour maps. Based on the resulting graph, the optimal microwave extraction conditions for Agrimonia pilosa Ledeb were determined as 42 - 48% ethanol concentration, 240 - 280W microwave power, and 13 - 20 min of extraction time. Conclusions: Ethanol concentration had a significant effect on microwave extraction, in terms of total polyphenol and total flavonoid content, as well as DPPH radical scavenging activity. Microwave power and extraction time influenced the total polyphenol content, but not the total flavonoid content or the DPPH radical scavenging activity.

This study aimed to describe the mechanism and reaction characteristics of the adhered mortar removal of recycled aggregate (RA) using microwave irradiation (700 W) and a mixed solution of HCl and H2O2. The HOCl concentration increased to 29.7 M at 35oC and 40 min of reaction time without RA in the mixed solution, which shows that HCl reacts with H2O2 to form HOCl and water. However, after nitrogen purging, the HOCl concentration decreased to 2.71 M in 20 min, which proves indirectly that HOCl reacts with HCl to form Cl2 and water. The HOCl concentration decreased from 29.7 M to 1.88 M at 35oC in 40 min with RA in the mixed solution, and the Ca2+ concentration increased to 9,750 mg/L, which demonstrates indirectly that mortar mainly composed of Ca(OH)2 reacts with Cl2 to form Ca(OCl)2 and CaCl2. The reaction rate (k) with microwave heating was about 2.3 times faster than that with conventional heating, and k at a reaction temperature of 50oC was about 1.3 times faster than that at 35oC. The treated RA was improved in density, water absorption, abrasion loss, and absolute volume.

엽납석광석에 Fe-성분이 불순물로 작용하여 엽납석의 최종 산업제품의 품위를 저하시키고 있다. 엽납석광석에 존재하는 불순물을 광물-화학적으로 확인하고 마이크로웨이브와 자력선별을 이용하여 Fe 함량을 건식방법으로 감소시키고자 하였다. 광학현미경, XRD, XRF, SEM/EDS 및 EPMA 분석을 통하여 엽납석에 황철석과 적철석이 포함되어 있는 것을 확인하였다. 엽납석에 포함된 자형의 황철석은 열수용액에 의하여 형성되고, 용해 공동 구조는 황철석이 산성수에 의하여 부분적으로 용해되어 형성되는 것으로 사료된다. 그리고 퇴적 기원 구조를 보이는 동심원 구조의 적철석은 산성수에 포함되어 있는 Fe3+가 침전되어 형성된 것으로 사료된다. 마이크로웨이브 가열과 자력선별 실험을 수행한 결과 Fe 제거율은 성산광산이 96%, 완도광산이 93%로 나타났다. 마이크로웨이브 가열과 자력선별은 저 품위 엽납석을 품위 향상시킬 수 있는 친환경적 방법이라 사료된다.

This paper assesses the feasibility of producing fuel energy from sewage sludge via four processes: microwave-induced pyrolysis/gasification and conventional pyrolysis/gasification. Both pyrolysis and gasification produced gas, char, and tar. The gas produced for the gasification contained mainly hydrogen and carbon monoxide with a small amount of methane and hydrocarbons (C2H4, C2H6, C3H8). However, the gasification produced higher carbon monoxide instead of the hydrogen. The microwave gasification generated higher heavy tar compared to other processes. As a light tar, benzene generated higher value for both the pyrolysis and gasification. The sludge char showed a vitreous-like texture for the microwave process and a deep crack shape for the conventional heating process. These results indicate that the gas produced from the microwave processes of wet sewage sludge might be usable as a fuel energy source, but this would require removal of the condensable PAH tars. The sludge char produced could also be used as a solid fuel or adsorbent.

This study aimed to determine adhered mortar content of recycled aggregate (RA) using microwave irradiation (700W)and mixed solution of hydrochloric acid (HCl) and hydrogen peroxide (H2O2). The optimum condition was first to soakRA in tap water for 30 min and then RA was soaked in mixed solution of 30% HCl and 15% H2O2 (HCl:H2O2=1:2) for 70-90min after 15-min microwave irradiation. The mortar of RA in the condition was completely removed within2.3 hrs. Reaction rate (k) with the condition was −0.6408hr−1, which was about 190 times faster than that with HCl only(k=−0.0034hr−1).

전기로와 마이크로웨이브에 노출시킨 황철석 시료에 대하여 광물학적 상변화를 파악하고 Fe 최대 용출 인자들을 결정하고자 하였다. 전기로에 노출시킨 시료에서 적철석으로 구성된 가장자리 구조가 나타난 반면에 마이크로웨이브에 노출시킨 시료는 적철석과 자류철석이 가장자리 구조로 나타났다. 특히 마이크로웨이브에 노출시킨 시료는 결정 내부에 아크방전에 의하여 수많은 크랙들이 서로 연결되어 형성되었지만 전기로에 노출시킨 시료는 크랙이 형성되지 않았다. XRD 분석에서, 전기로에 노출시킨 시료는 황철석과 적철석이 나타났지만 마이크로웨이브에 노출시킨 시료는 황철석, 적철석 및 자류철석이 나타났다. 황철석 시료에 대하여 암모니아 용출실험을 수행하여 Fe 용출률이 최대로 나타나는 인자들은 -325 mesh 입도, 2.0 M의 황산, 1.5 M의 황산암모늄, 1.0 M의 과산화수소 농도에서였다. 용출률이 최대로 나타나는 인자들을 전기로에 그리고 마이크로웨이브 노출 시료에 각각 적용한 결과 전기로 보다 마이크로웨이브에 노출시킨 시료에서 Fe 용출률이 더 많이 그리고 더 빠른 시간에 나타났다. 따라서 산업광물에 포함된 Fe 제거에 혹은 금을 함유하는 황철석 분해에 마이크로웨이브 가열이 효과적일 것으로 사료된다.

In this paper, evaluation of compressive strength development of concrete cured by microwave heating system is introduced. For this evaluation, core strength tests were conducted. Test results show that the development was accelerated by microwave heating system. And two parameters in a equation for predicting initial strength development were presented when using this system.

The objective of this study was to find optimum pretreatment conditions of ozone and microwave for solubilizationof thickened waste activated sludge (TWAS). Response surface analysis was applied to determine the combination of ozoneconcentration (0.03 to 0.1g O3/g total solid (TS)) and microwave temperature (100~170oC). The temperature significantlyaffected the solubilization degree of sludge (p<0.01). Within the design boundaries, the conditions predicted to maximizethe solubilization degree of 41.6% were determined to be 0.065g O3/g TS and 170oC. On the other hand, the solubilizationdegree with the ozone pretreatment alone was 2.7 to 12.2% at 0.03~0.1g O3/g TS. The results show that the combinationof ozone and microwave pretreatments is effective in solubilization of TWAS.

마이크로웨이브 가열에 의하여 선택적으로 상변환을 일으키는 Au를 함유하는 황화광물을 조사하기 위하여 현미경과 SEM-EDS 분석을 수행하였으며 그리고 이에 따른 최대 Au 용출인자를 결정하기 위하여 티오시안산염 용출실험을 수행하였다. 비-가시성 Au를 함유하는 황화광물을 마이크로웨이브에 노출시킨 결과, 노출시간이 증가할수록 온도와 무게감소가 증가하였다. 이 황화광물 중 마이크로웨이브 가열에 가장 빠르게 선택적으로 상변환 된 광물은 황비철석이었다. 황비철석이 적철석으로 상변환되었으며, 상변환은 동심원적과 가장자리구조로 형성되었다. 또한 상변환 된 부분에서 O와 C가 검출되었으며, 일정하게 Fe 함량은 높게 그리고 As 함량은 낮게 나타났다. 이와 같은 결과는 마이크로웨이브 가열에 의한 arcing과 산화작용이 일어났기 때문이다. 마이크로웨이브에 35분 노출시킨 시료를 티오시안산염 용출실험에 적용하여 Au가 최대로 용출되는 조건은 0.5 g의 티오시안산나트륨 농도, 2.0 M의 염산 농도, 0.3 M의 황산구리 농도 그리고 용출온도 60℃에서였다. 최대 Au 용출 조건을 마이크로웨이브 처리 시료에 적용했을 때 Au 용출률이 59%에서 96.96%로 나타났지만 마이크로웨이브에 처리하지 않은 시료에서는 겨우 24.53%에서 92%로 나타났다.

황철석 시료로부터 Fe를 효과적으로 용출시키기 위하여 마이크로웨이브 에너지와 암모니아 용액을 적용하였다. 황철석을 마이크로웨이브에 60분 동안 노출시키자 적철석과 자류철석으로 상변환되었다. 그리고 암모니아 용액에 의하여 Fe가 최대로 용출되는 마이크웨이브 노출시간은 60분이였다. Fe 용출율이 99% 이상으로 나타나는 시료와 마이크로웨이브 노출 조건은 325-400 mesh의 황철석 시료와 60분에서였다. 그리고 암모니아 용출 조건은 0.3 M의 황산, 2.0 M의 황산암모늄 그리고 0.1 M의 과산화수소 농도에서였다. 고체-잔류물에 대하여 XRD 분석을 수행한 결과 황철석, 적철석 그리고 자류철석은 암모니아 용액에 의하여 완전히 제거되었지만 석영은 제거되지 않았다.

포도씨에 함유된 항산화 및 아질산염소거성분에 대한 마이크로웨이브 최적 추출조건을 예측하고자, 추출조건(microwave power 0~120 W, 에탄올 농도 0~100%, 추출시간 1~5 min)을 독립변수로 하고 조건별 추출물의 총페놀 함량, 항산화능 및 아질산염소거능을 종속변수로 하여 회귀 분석함으로써 최적 추출조건을 예측하였다. 도출된 회귀식의 는 0.8024-0.9498 범위로 나타났다. 추출물 기능성분들의 최대 예측값과 최적 추출조건은

참나무 겨우살이의 생리활성을 알아보기 위해 전자공여 작용, SOD 유사활성, 총 폴리페놀 함량, Tyrosinase 저해효과 및 아질산염 소거작용을 측정하였다. 전자공여능은 추출용매의 비율에 따라 농도가 높아짐에 따라 전자공여능도 증가하였고, 특히 60% EtOH을 추출용매로 하여 25 mL/g의 비율로 추출한 실험구가 68.88%로 가장 높은 항산화력을 나타냈다(p50 mL/g>100 mL/g으로 농도가 높을수록 페놀함량도 유의적으로 높아졌고,

본 연구는 전자레인지를 이용하여 백설기 제조 시 대두피 첨가량을 달리 제조하여 물리화학적, 관능적 특성을 평가하였다. 수분함량은 저장하는 동안 급격하게 감소하였고, 대두피를 넣은 군들은 넣지 않은 군들보다 수분함량이 덜 감소하는 것으로 나타났다(p