간행물
한국폐기물자원순환학회 학술대회자료집
- 발행기관 한국폐기물자원순환학회
- 자료유형 학술대회
- 간기 부정기
- 수록기간 1984 ~ 2018
- 주제분류 공학 > 환경공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 539DDC 628
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2015년 춘계학술발표회 논문집 (2015년 5월) 108건
1.
2015.05
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Efforts were made to identify the optimum operational condition of Semi-continuously Fed and Mixed Reactor(SCFMR) to treat the dairy cow manure and saw dust mixture. Step-wise increase in organic loading rates (OLRs) and decrease in hydraulic retention times (HRTs) were utilized until the biogas volume became significantly decreased in SCFMR at mesophilic temperature (35℃).
The optimum operating condition of the SCFMR fed with TS 15% dairy cow manure and saw dust mixture was found to be at HRTs of 30 days and its corresponding OLRs of 4.27 kgVS/m³-day. The optimum ranges of biogas and methane production rates were 1.47 volume of biogas per volume of reactor per day(v/v-d) and 1.14 v/v-d, respectively. This result was due to the high alkalinity concentration of SCFMR fed with the original substrate, dairy cow manure and saw dust mixture whose alkalinity was more than 10,000 mg/L as CaCO3. The parameters for the reactor stability, the ratios of volatile acids and alkalinity concentrations (V/A) and the ratio of propionic acid and acetic acid concentrations (P/A) appeared to be 0.07-0.09 and 0.38-0.43, respectively, that were greatly stable in operation.
The Total Volatile Solids(TVS) removal efficiency based on the biogas production was 45.2% at the optimum HRTs. Free ammonia toxicity was not experienced at above 160 mg/L due to the acclimation of high concentration of ammonia by the high reactor TS content above 9.0%.
2.
2015.05
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A simple in-situ biomethane system to upgrade biogas was developed by using differential solubility of biogas which normally contains 35-45% carbon dioxide (CO2) and 55-65% methane (CH4) by volume. The biomethane system consists of mesophilic plug-flow sorghum digester coupled with a leachate recycle loop to an external CO2 stripper. The leachate produced in the mesophilic plug-flow digester flows to the stripper where dissolved CO2 is removed. Then the leachate that CO2 was completely stripped out is recycled back to the plug-flow reactor, resulting in absorbing CO2 and enriched CH4 contents in digester offgas from the mesophilic plug-flow digester.
Offgas CH4 contents was correlated well with leachate recycle rates and alkalinity. To maintain a biogas methane content over 95%, 3 volume of leachate recycle per volume of reactor per day(3 v/v-d) and at the reactor alkalinity of 4 g/L as CaCO3 was required. Even at an intermittent stripping ratio up to 3 hours stripping(N2 sweep gas 700 ml/min) and 1 hour no-stripping, the offgas methane content over 95% was achieved. It thus resulted in a 25% reduction in the total energy and sweep gas consumption.
The TVS removal efficiency of the biomethane system was 80 percent which corresponded to 96% of the control reactor. The leachate recycle rates directly affected methane productivity that appeared to be 0.71 v/v-d at 3 volume of leachate recycle per volume of reactor per day(3v/v-d) and at the reactor alkalinity of 4 g/L as CaCO3.
3.
2015.05
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4.
2015.05
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Slaughter of cattle, pigs, and chickens has increased continuously. In particular, slaughter of chickens has been grown up about 150% in 2010 than that in 2003, that is approximately 120,000 tons. All of them are underwent consigned treatment even though those can be used as a resource and an energy source. With this regards, THR (Thermal Hydrolysis Reaction) leads to reduce water content drastically (<30% in sludge cakes). In addition, Dehydrated solid would be re-used as solid fuels (SRF) as well. In this study, We have applied THR to a plant (10 ton/day) on the basis of our lab and pilot results. Water content of sludge cakes showed with a ranges of 30 to 40% after solid-liquid separation. Dairy SRF produced 1.5 ton/day and its heat capacity for SRF has 6,500 kcal/kg. This gave the steam produced about 12 ton/day throughout the plant operation, suggesting that THR system would expect energy savings.
5.
2015.05
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유기성폐기물을 안정화시키는 동시에 바이오가스를 회수하는 혐기성소화기술은 지난 백여년 이상동안 많은 연구자들에 의하여 연구되어 온 전통기술로서 최근 지구온난화 문제가 전 세계적인 이슈로 부상하면서 새롭게 조명 받고 있다. 그러나, 혐기성소화기술은 여전히 메탄생성균의 느린 성장속도와 환경변화에 대한 민감성에 기인하여 20일 이상의 긴 체류시간을 필요로 하고 유기물 감량율과 메탄생성율이 높지 않다는 단점이 있다. 또한, 혐기성소화조는 성능을 유지시키기 위하여 중온(35℃) 또는 고온(55℃) 조건에서 운전하게 되는데, 소화조의 온도를 일정하게 유지시키기 위하여 가온하는데 많은 에너지를 필요로 한다. 그러나, 혐기성소화조를 저온에서 운전하게 될 경우 가온에 필요한 에너지를 절약할 수 있지만 생화학반응속도가 감소하여 소화성능이 크게 저하하는 결과로 이어지게 된다. 한편, 생물전기화학 혐기성소화(bioelectrochemical anaerobic digestion)는 재래식 혐기성소화가 가진 단점들을 극복하기 위하여 기존의 혐기성소화조에 산화전극과 환원전극으로 이루어진 생물전기화학장치를 설치하고 전극들에 일정한 전위를 인가함으로서 유기물의 혐기성분해 반응을 촉진시키는 기술이다. 본 연구에서는 하수슬러지를 대상으로 25℃의 저온조건에서 생물전기화학 혐기성소화성능을 평가하고, 중온조건에서의 결과와 비교하였다. 또한, 저온소화 성능에 대한 철염의 영향을 조사하였다. 본 연구는 교반기가 설치된 유효용량 12L의 재래식 혐기성소화조에 산화전극과 환원전극을 설치한 생물전기화학 혐기성소화조를 이용하여 수행하였다. 이때 산화전극은 흑연직물섬유의 표면에 탄소나노튜브를 전기영동전착법으로 고정시킨 것을 사용하였으며, 환원전극은 흑연직물섬유의 표면에 탄소나노튜브와 니켈을 동시에 고정시킨 것을 사용하였다. 준비된 생물전기화학 혐기성소화조의 산화전극과 환원전극 사이에는 외부의 직류전원을 이용하여 0.3V의 전압을 인가하였다. 초기운전을 위하여 S 하수처리장 혐기성소화조로부터 채취한 혐기성슬러지를 식종하였으며, Y 하수종말처리장에서 채취한 하수슬러지를 1일 1회 정량 주입하여 수리학적 체류시간은 20일로 유지하였다. 생물전기화학 혐기성소화조를 운전하는 동안 pH, VFA, COD 및 VS 그리고 바이오가스발생량 및 메탄함량과 전류의 변화 등을 관측하였다. 생물전기화학 혐기성소화조를 35℃의 중온에서 운전한 경우 초기운전기간 이후 정상상태에 도달하였을 때 비메탄발생율과 VS 감량은 각각 0.412L CH4/L/d 및 72.5%로서 대단히 우수한 소화성능을 보였다. 그러나, 생물전기화학 혐기성소화조를 저온에서 운전하였을 때 메탄발생량과 유기물 감량율은 전차감소하였으며, 정상상태에서 비메탄발생율과 VS 감량은 각각 0.354 L CH4/L/d 및 61.3%로서 중온조건의 85% 정도 소화성능을 보였다. 그러나, 유입슬러지에 철염을 첨가하여 생물전기화학 혐기성소화조를 운전하였을 때 메탄발생량과 VS 감량율은 빠르게 회복하였으며, 비메탄발생량과 VS 감량은 각각 403L CH4/L/d 및 69.8%로서 중온성능의 98% 가량의 성능을 보였다.
6.
2015.05
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본 연구는 기체분리막 기술을 이용한 바이오가스의 분리 및 활용에 관한 것이다. 기체분리막 기술은 상대적으로 높은 에너지 효율, 낮은 설치 및 유지관리 비용뿐만 아니라, 상변환이 없고 소요면적이 작다는 장점이 있다. 대부분의 바이오가스 고질화 기술은 메탄 손실이 발생하고 이산화탄소의 회수는 고려하지 않는다. 바이오가스로부터 분리된 이산화탄소는 산업분야 또는 농업분야 등에 유용한 자원으로 이용될 수 있으나, 이전의 많은 연구들은 주로 메탄 회수에 중점을 두었다. 본 연구에서는 바이오가스 중의 이산화탄소 회수를 중점으로 분리특성을 연구하였다. 여기서 우리는 사중발전(tetrageneration: C3HP) 시스템을 처음으로 제안하고자 한다. 사중발전은 삼중발전(CCHP) 시스템을 포함하며, 삼중발전 시스템에 이용되기 전에 바이오가스로부터 이산화탄소를 회수하는 공정이 포함된다. 회수된 이산화탄소는 농작물 생장 증진용, 식품산업용, 산업공정용을 포함한 많은 용도로 이용될 수 있다. 사중발전 시스템은 탄소배출의 최소화 또는 제로화, 전기·열E·냉각E·이산화탄소를 각각 생산하는 것에 비해 운전비용의 절감, 바이오가스로부터의 모든 잠재적 자원의 이용, 넓은 적용 범위 등의 장점을 가진다.
7.
2015.05
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바이오가스는 온실가스를 감축하는 방안 중 하나이기에 신재생연료 혼합의무화제도(RFS, Renewable Fuel Standard)의 도입의 대상으로 논의되고 있다. 이에 본 논문에서는 2012년에 발표된 산업연관표를 이용한 산업연관분석을 통해 RFS 도입이 가져올 바이오가스 공급 확대의 경제적 파급효과를 분석하고자 한다. 바이오가스 공급부문은 액화석유가스 부문과 도시가스 부문으로 구성된다. 경제적 파급효과로 우선 수요유도형 모형을 적용하여 바이오가스 공급확대의 생산유발효과, 부가가치 유발효과, 취업유발효과를 분석한다. 다음으로 공급유도형 모형 및 레온티에프 가격모형을 적용하여 각각 바이오가스 공급부문의 공급차질로 인한 부정적 파급효과를 의미하는 공급지장효과 및 바이오가스 공급부문 제품가격 변동이 가져올 물가파급효과를 분석한다. 분석결과 바이오가스 공급부문에서의 1원의 투자 혹은 생산이 가져오는 생산유발효과 및 부가가치 유발효과는 각각 0.0565원 및 0.1320원이다. 아울러 10억원 투자 혹은 생산의 취업유발효과는 0.9716명, 바이오가스 공급부문의 공급지장효과는 1.7349원, 바이오가스 공급부문 산출물 가격 10% 인상의 물가파급효과는 0.1451%로 분석되었다. 이상의 정보는 바이오가스에 대한 공급확대의 다양한 경제적 파급효과를 사전적으로 예측하는 데 유용하게 활용될 수 있다.
8.
2015.05
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1992년 유해폐기물의 국가 간 이동을 규제하는 바젤협약(Basel Convention)이 발효됨에 따라 유해특성을 나타내는 폐기물에 대한 수출･입을 국제적으로 규제하고 있다. ｢유해폐기물의 국가 간 이동 및 그 처리의 통제에 관한 바젤협약｣은 자국의 규제를 피하기 위해 유해특성 폐기물을 선진국에서 개도국으로 수출하여 처리하는 과정에서 부적정 처리, 처리 기술 미비 등으로 발생할 수 있는 환경오염을 예방하고, 국제적인 분쟁을 해결할 수 있는 제도이다. 그러나, 국가별 유해특성 기준이 상이하거나 명확하지 않아 세분화된 유해특성 분류 및 관리체계를 마련할 필요가 있다. 우리나라는 1994년 2월 바젤협약 가입, 1994년 5월부터 ｢폐기물의 국가 간 이동 및 그 처리에 관한 법률｣을 시행하여 수출･입 폐기물에 대한 14종의 유해특성을 관리하고 있지만, 국내 ｢폐기물관리법｣에서는 부식성, 감염성, 용출독성 3종에 대한 유해특성만 관리되고 있다. 이에 따라, 환경부와 국립환경과학원에서는 2010년부터 국제 기준에 부합하는 수출･입 폐기물의 관리를 위해 유해특성 18종(부식성, 산화성 액･고상, 인화성 액･고상, 폭발성, 금수성, 자연발화성, 유기과산화물, 생태독성, 발암성, 자극성, 감염성, 위해성, 생식독성, 독성, 변이원성, 민감성)에 대한 시험방법 및 판정기준을 마련하였고, 국내 유해특성 폐기물에 대한 적용성 평가 연구를 수행하고 있다. 본 연구에서는 유해특성 18종 중 유기과산화물과 생태독성 가능 폐기물을 조사하여 유해물질 함유 실태조사와 유해특성 시험방법에 대한 적용성 평가를 수행하였다. 또한, 유기과산화물과 생태독성의 국내 폐기물관리법도입에 따른 경제적 영향을 사전에 분석･평가하여 향후 폐기물 관리 정책 마련에 지원하고자 하였다. 연구 결과 폐기물에 대한 생태독성은 폐기물의 발생특성상 다양한 생태독성 원인 물질이 함유될 수 있기 때문에 통합적인 생태독성 평가가 이루어져야 하고, 대표성 있는 시료를 채취, 유해특성 도입 여부 등을 종합적으로 분석･검토해야 할 것으로 판단되었다.
9.
2015.05
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미국이나 일본 같은 외국의 사례와는 달리, 한국에서는 음식물 분쇄기의 사용이 법적으로 허용되지 않고 있다. 음식물 쓰레기의 성상과 특징상 다른 종류의 그것과는 그것을 일일이 분류하여 일정한 장소에 갖다놓고 수거하는 것에 대한 번거로움과 어려움이 있다는 것은 주지의 사실이다. 또한 많은 사람들이 해외에서 합법적으로 사용되고 있는 주방용 오물분쇄기의 합법화를 원하고 있는 실정이다. 본 연구는 2007년도에 이루어진 가정용 오물분쇄기의 도입에 대한 제주지역 주민들을 대상으로 실시한 설문 분석을 토대로 WTP를 추정하고 이에 영향을 끼치는 요인을 분석한다. 나아가 본 분석을 토대로 현재까지도 논의중에 있는 우물분쇄기 전면허용에 대한 함의점을 찾고 정책적 시사점을 제공 하는 것이다. 제주시의 사례에서 나타난 바는 응답자의 WIP가 초기 제시가격이 높고 환경친화성향이 강할수록 높았으며 비용편익비율이 1.09로 나타났다.
10.
2015.05
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일반적으로 폐수, 하수, 오수, 오염수, 음폐수, 건설폐수, 시멘트폐수, 콘크리트폐수, 콘크리트공장폐수, 건설폐기물중간처리폐수 등의 수질 처리를 위해서는 침사지, 원수조, 폭기조, 반응조, 중화조, 응집조, 침전조, 여과조, 살균조, 농축조, 탈수, 방류 등의 장치, 공정 등을 통하게 되고, 슬러지, 슬라임, 건설폐기물, 음식폐기물, 산업폐기물, 매립폐기물, 굴착폐기물, 종료매립장굴착폐기물, 순환매립장조성굴착폐기물 등의 폐기물 처리를 위해서는 파쇄, 선별, 탈수, 건조, 탈수수정화, 악취제거, 냄새제거 등의 장치, 공정 등을 통하게 된다. 이상에서와 같이 폐수, 오염수, 폐기물, 매립폐기물, 굴착폐기물의 정화, 복원, 처리는 다양한 장치, 공정의 조합에 의하여 시행되고 있다. 본 연구에서는 이러한 다양한 장치 및 공정에 의한 폐수, 오염수, 폐기물, 매립폐기물, 굴착폐기물의 정화, 복원, 악취제거, 조기안정화, 처리 등을 일체화, 단순화, 보조화 할 수 있는 ESB장치를 이용하는 ESB기술을 고안하여 폐수, 오염수, 폐기물, 매립폐기물, 굴착폐기물의 정화, 복원, 악취제거, 조기안정화, 처리 등을 효과적으로 할 수 있는 기술을 개발하였다. 본 연구를 통하여 개발된 ESB장치에 의한 ESB기술은 폐수, 오염수, 폐기물, 매립폐기물, 굴착폐기물의 정화, 복원, 처리에 필요한 다양한 기능제를 생성하고 이를 이용하는 기술로서 폐수, 오염수, 폐기물, 매립폐기물, 굴착폐기물의 정화, 복원, 처리 현장에 설치하여 이로부터 생성되는 다양한 기능제를 폐수, 오염수, 폐기물, 매립폐기물, 굴착폐기물의 정화, 복원, 처리 공정에 투입하여 이의 공정을 일체화, 단순화, 보조화 할 수 있는 효과를 제공하게 된다. ESB장치는 상기 수질의 정화에 있어서 ESB장치에서 생성되는 기능제를 투입하여 폭기, 반응, 중화, 응집, 침전, 살균 등을 일체화할 수 있는 효과를 제공하고, 폐기물의 처리에 있어서 파쇄, 선별, 탈수, 건조, 탈수수정화, 악취제거, 냄새제거 등에 ESB장치에서 생성되는 기능제를 투입하여 이의 효율을 향상시키는 역할을 하게 된다. 본 연구를 통하여 개발된 ESB장치는 매입형, 탱크형, 파이프형으로 구분되는데 이는 현장여건에 따라 전적하게 선택되어 적용이 가능하고, 매입형은 폐수, 오염수, 폐기물, 매립폐기물, 굴착폐기물 등에 직접 ESB장치를 매입하여 정화, 복원, 처리하는 것이고, 탱크형은 ESB장치가 장착된 탱크, 반응조, 응집조, 침전조 등에 폐수, 오염수, 폐기물, 매립폐기물, 굴착폐기물 등을 투입하여 정화, 복원, 처리하는 것이고, 파이프형은 ESB장치가 장착된 파이프 내부에 폐수, 오염수, 폐기물, 매립폐기물, 굴착폐기물 등을 통과시키면서 정화, 복원, 처리하는 것이다. ESB기술은 ESB장치에서 생성되는 폭기제에 의한 폭기, 산소제에 의한 옥시화, 악취제거, 냄새제거, 살균제에 의한 살균, 소독, 탄산제에 의한 CaCO3, NaHCO3의 반응, 응집, 침전, 중성화, 나노제에 의한 나노결합, 나노흡착, 나노흡수, 나노치환, 나노고정, 나노산화, 나노환원 등의 기능, 바이오제에 의한 미생물 Cell-Ca2+ + CO32- → Cell-CaCO3 등의 기작이 적용되게 된다. ESB기술은 ESB장치에서 생성되는 기능제에 의하여 폭기, 옥시, 반응, 중화, 응집, 침전, 살균 등을 일체화하여 폐수, 오염수, 폐기물, 매립폐기물, 굴착폐기물 등을 효과적으로 정화, 복원, 악취제거, 조기안정화, 처리하게 된다.
11.
2015.05
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도농복합형 중소도시에 생활쓰레기 관련 민원은 도시, 농촌, 공장, 관광지등 발생하는 민원의 형태가 복합적으로 나타나고 있다. 또한, 발생되는 형태 및 원인의 요소가 다양하며, 처리방법 또한 도시, 농촌, 공장 지역에서 일반적으로 처리하는 생활쓰레기의 처리 방법이 복합적으로 나타내어지고 있다. 본 연구에서는 2012년 8월 20일부터 2013년 10월 30일까지 약 14개월간 포천시 소흘읍 환경민원팀에서 처리한 생활쓰레기관련 민원사항을 발생원인별, 발생원별, 발생장소별로 구분하여 정리하였고, 발생된 다양한 형태의 민원에 대한 처리를 어떻게 하였는지를 분석하고 처리된 민원중 행정적인 조치사항에 대하여도 분석하여 연구하였다. 발생의 원인별로는 소음, 악취, 소각, 먼지(분진), 수질, 시각적위해, 기타 등으로 분류하고, 발생원별로는 야생동물, 폐수, 생활폐기물, 대형폐기물, 사업장폐기물, 가축분뇨, 농산폐기물, 음식물쓰레기, 동물사체, 기타 등으로 분류하였으며, 발생위치별로는 주택지역, 상업지역, 전원주택지역, 농촌지역, 도로변, 관광지, 공장지대 등으로 분류하였다. 또한 이에 대한 처리방법으로는 공무원 자체인원으로 처리, 수거협력업체 의뢰처리, 관련부서 협조, 행위자 직접처리, 기타 등으로 분류하고, 행정조치사항에 대하여는 원인미확인, 계도 및 시정, 과태료 조치, 미조치대상, 기타 등으로 분류하여 행정조치사항을 분석 연구 하였다. 일반적으로 인구 5만명 내외의 도농복합형 중소도시 규모에서 발생하는 생활쓰레기 관련민원이므로 발생되어지는 민원의 형태가 도시, 농촌 및 공장지역에서 나타나는 민원의 형태가 골고루 나타나며, 지역적으로 수도권에 위치하여 있고, 고모리 저수지 주변의 카페촌 등이 조성되어 관광지에서 발생하는 민원의 발생동향도 일부 나타나고 있다. 행정적인 조치결과(과태료)는 전체 발생 또는 제기된 민원에서 많은 비중을 차지하지 못하며, 그 이유는 발생 원인자를 찾기가 쉽지 않고, 원인자에 대한 구분이 모호하며, 찾더라도 확인서를 징구하기가 쉽지않은데에 그 원인이 있는 것으로 파악되었다. 또한 원인자를 찾더라도 현장에서 계도 및 시정 조치를 취하는 경우가 많으며 인간적인 관계로인하여 행정적인 조치보다는 홍보와 계도의 방향으로 민원이 처리되었음을 알 수 있다. 본 연구에는 녹색도시를 구현하는 중소규모의 도농복합형 도시의 생활쓰레기 관련 민원사항에 대한 조사분석하고 동향을 예측함으로써, 향후 발생되어지는 생활쓰레기관련 민원에 대한 처리를 사전에 제시하여 생활 밀착형 현장행정을 구현하는데 참고자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.
12.
2015.05
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This study investigated the semi-continuous and continuous cultivation of microalgae-sludge for artificial digested food wastes leachate treatment, and the effect of hydraulic retention times(HRT) on microalgae growth and nutrient removal. In this study, two reactors were examined the HRTs from 4 to 1 day, the Chlorella vulgaris cell density of semi-continuous and continuous cultivation reached a maximum value at HRT 3 day, then decreasing HRT to 2 day and 1 day the Chlorella vulgaris cell density was decreased. The maximum Chlorella vulgaris cell density in semi-continuous cultivation was 1.4 times higher than continuous cultivation. The maximum NH4-N, PO4-P removal efficiency was 100%, 75.7% with HRT of 3 day in semi-continuous cultivation, while 96.5%, 65.7% with HRT of 4 day in continuous cultivation. These results indicate that semi-continuous cultivation is more suitable than continuous cultivation. And the effect of increased light intensity from 100 μmol/m²/s to 400 μmol/m²/s was also evaluated, as the result, increased light intensity improved Chlorella vulgaris cell growth and nutrient removal.
13.
2015.05
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This study aims to increase the organic carbon, nitrogen and phosphorus removal efficiencies than the conventional method and meet higher effluent water quality standards by co-culture with bacteria in activated sludge in the aeration tank. By the co-culture in mixotrophic conditions through metabolic characterization of Scenedesmus dimorphus and bacteria in the aeration activated sludge, assessed how the impact on the organic matter, nitrogen and phosphorus removal rate. In addition, the study was to determine if it is possible to supply the oxygen necessary for the bacteria through the photosynthesis of algae without aeration. To test the synergistic effects of the co-culture, we compared co culture with S. dimorphus - only, Bacteria - only as a controls. In the co-culture condition inoculation ratio is based on the TSS concentration S. dimorphus and bacteria 1 : 5 (w / w), 5 : 5 (w / w) at a ratio. The growth rate of S. dimorphus - only condition was higher, which was 10 times and 2 times lower compared to B : A (5 : 1), B : A (5 : 5) respectively. Organic carbon removal rate of S. dimorphus - only condition was lower than other conditions, the remaining conditions were consumed at a similar rate. In the co-culture of Mixed bacteria and S. dimorphus, ammonium and phosphate removal rate has been high. But, nitrate removal rate showed a tendency to decrease compared to the Bacteria-only condition. When considering the Ammonium, nitrate and phosphate removal rate, N, P removal efficiency which is most excellent in terms of bacteria, such as S. dimorphus ratio (5 : 5) were co-cultured in the conditions. DO was maintained at 3 mg/L or more under all conditions. So, implying co-culture has the potential to decrease aeration costs.
14.
2015.05
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전 세계적으로 환경문제 및 화석연료의 고갈 문제로 인한 새로운 바이오 계 그린 제품의 개발을 유도하고 있다. 농업 천연 섬유 및 생물의 사용은 지난 몇 년 동안 저탄소 사회를 위하여 활발히 연구되어 왔다. 그중에서도 합성 석유계 물질인 고분자(polymer) 재료를 대체 할 목적 및 환경오염의 개선을 위하여 바이오매스인 천연섬유를 적용한 복합체 연구와 복합체의 사용이 점차 증가되고 있다. 천연섬유강화(FRP) 복합체는 경량, 저비용, 적당한 강도와 경도를 얻는 장점이 있으나, 친수성을 가지고 있기에 소수성을 가진 폴리머 재료와의 낮은 호환성은 제작된 복합체의 물리적 특성을 저하시킬 수 있다. 본 연구는 천연 농업 폐기물인 밀짚을 이용하여 제작한 바이오 복합 재료의 열 안정성과 기계적 특성을 강화하고, 생분해성 고분자(PLLA)와 밀짚 섬유(Wheat straw fibers : WSF) 사이의 계면 접착력을 향상시키는 데 주력하고 있다. 이 목적을 달성하기 위해, 밀짚과 고분자 매트릭스의 호환성 개선을 위한 새로운 전처리 방법으로 과열 수증기(Super heated steam : SHS) 방법을 제안 하였다. 과열 수증기(SHS)를 이용한 전처리 방법은 기계적 특성의 향상을 목적으로(예컨대 밀짚과 같은 농업 잔류물) PLLA와 첨연섬유 사이의 계면 접착을 향상시키기 위한 하나의 방법으로서 조사 되었다. WSF를 바이오 복합체의 강화섬유로서 그 특성을 수정하기 위해서 과열 수증기(SHS)으로 처리하였다. 처리 온도 200, 230 ℃의 온도조건에서 각각 1시간씩 처리하였다. 이후, 분쇄 및 각각의 크기별로 분류하였다. 분류된 WSF는 미처리된 WSF와 SHS 처리 조건 200℃, 230℃에서 처리된 섬유와 비교하여 섬유의 특성 변화를 측정하였다. SHS 처리된 밀짚 섬유는 화학 조성 및 열 안정성과 형태 그리고 셀룰로오스 성분비를 평가하였다. SHS 처리된 섬유는 열 중량 분석을 이용하여 섬유의 열 안정성과 분해 온도가 과열수증기 처리 후에 증가된 것을 확인하였다. 또한 SHS 처리 후에 헤미셀룰로오스 성분의 비율을 감소된 것이 확인되어 섬유와 매트릭스(polymer) 사이의 좋은 계면 접착을 충분히 기대할 수 있는 것으로 나타났다.
15.
2015.05
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Most of the commercial SCR technology is very efficient in the temperature range of 250∼350℃. However, the flue gas temperature after waste heat recovery system or wet desulfurization system is in general under 200℃. The performance of SCR system is very poor and there are slip ammonia problem at low temperature. Low temperature SCR technology is necessary to save the flue gas reheating energy and reduce the greenhouse gas emission. The SCR catalyst operating at low temperature has been developed for the new waste flue gas heat recovery system of the existing incinerator. The flue gas temperature is under 170℃ after the flue gas heat recovery. The SCR catalyst is made by key component Mn impregnated on γ-Al2O3 of which the diameter is 1.7mm~2.8mm. The dimension of cylindrical SCR reactor is inside diameter 22.1mm and height 350mm. The effects of reducing agent injection rates, space velocity at different reaction temperature were studied on the De-NOx performance and slip ammonia to get a design data. It was found that the Mn based SCR catalyst is effective in low temperature flue gas without ammonia slip. The outlet concentration of NOx in the flue gas decreased to 12ppm from inlet 150ppm at space velocity 10,000 hr-, NH3/NO = 1 and reaction temperature 170℃. The De-NOx efficiency is 92% at reaction temperature 170℃ which is much higher than 82% at 150℃. At the SCR reaction temperature 170℃, the NOx removal efficiency was 78~99% in the space velocity range 5,000~12,500hr-, and 79~92% at NH3/NO ratio range 0.5~1.0.
16.
2015.05
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화석연료의 무분별한 사용은 심각한 환경오염 문제를 발생시키고 자원고갈 위기를 초래하였다. 이러한 문제에 대한 대응책으로 바이오 연료가 주목받고 있으며 세계 각국은 바이오 연료의 도입 및 보급 확대를 위한 정책을 수립하고 관련 연구개발에 투자하는 등 지원을 강화하고 있다. 특히 폐기물 기반 바이오가스는 기존에 매립과 소각으로 처리되었던 폐기물로부터 생산이 가능한데, 바이오가스의 보급확대는 국내 매립지의 수명을 연장시킬 수 있으며 화석연료에 비해 온실가스 저감효과가 우수하다. 이러한 배경 하에서 본 논문은 현재(2012년 기준) 신재생에너지 보급량에서 바이오가스가 차지하는 비중이 2.5%에서 2020년까지 7.7%로 확대하는 정책으로부터 발생하는 외부편익을 추정하고자 한다. 이를 위해 조건부 가치측정법(CVM, Contingent Valuation Method)이라 불리는 경제학적 기법을 적용한다. 외부편익은 무작위 추출된 전국 1,000가구를 대상으로 조사한 지불의 사액(WTP, willingness to pay)의 관점에서 평가된다. 지불의사 유도방법으로 편의를 줄이면서도 어느 정도의 통계적 효율성을 확보할 수 있는 1.5경계 양분선택형 질문법을 사용했다. 조사결과 얻어진 자료를 살펴보면 영(0)의 WTP 응답이 많아 이 값을 적절하게 다루기 위해 스파이크 모형을 적용한다. 분석결과 폐기물 기반 바이오가스 보급 확대를 위해, 향후 10년간 년 1회 가구당 지불의사는 평균 2,539원으로 추정되었으며, 이 값은 유의수준 1%에서 통계적으로 유의하다. 표본에 대한 이 정보를 모집단 전체인 우리나라 전체로 확장하면 연간 469억원에 해당한다.
17.
2015.05
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기체연료를 사용하는 중대형 보일러 및 청정연료인 LNG를 사용하는 복합화력발전소에서 비정기적, 비연속적으로 입자상 오염물질이 상당량 배출되고 있다. 하지만 국내 환경오염 방지법규에서는 구체적인 배출제한 등의 규제가 없으며 문제의 심각성을 인지하지 못하고 있다. 입자상물질의 배출원인은 배열회수보일러 내부의 모듈, Pin tube 및 각종 철골 구조물들이 배기가스에 의한 열팽창 및 부식 등으로 인해 탈리되어 진다. 화력발전소의 경우 연료 중 황산화물 및 산가스에 의한 침식, 장기간 고온 노출에 의한 부식이 이루어지며, 특히 계획예방 정비 기간이 길어질수록 배출되는 철산화물의 양이 많아짐으로서 인근 지역의 피해가 커지고 있다. 그러나 실질적인 배출원 조사 및 주변 환경에 대한 영향평가, 적용 가능한 기술개발의 시도가 현재까지 전무한 실정이다. 현재, 계획예방 정비시 Air blowing, CO2 blasting을 통하여 일부 제거하고 있으나, 대부분의 입자상물질은 복합화력발전시설 인근의 건물과 도로에 낙진하여 지역주민의 건강과 재산상 피해를 주어 민원을 유발시키고 있다. 따라서 천연가스를 연료로 하는 복합화력 가스터빈의 계획예방 정비 후 첫 기동시(0~100% Load) 배출되는 입자상물질에 대한 기초조사를 실시하여 그 실태를 파악해 보고자 하였다. ‘A’ 복합화력발전소의 가스터빈을 대상으로 약 60일간의 계획예방 정비가 끝난 후 기동 시 3일 동안 연돌로 배출되는 먼지를 측정하였다. 그 결과 먼지의 배출량은 배기가스 배출가스량이 가장 많은 시점인 Base load에서 약 70~1,065mg/Sm³으로 가장 높았고, 이후 재 가동시에는 0.7~5.3mg/Sm³으로 미량 배출되었다. 또한 배열 회수보일러 내부에서 시료를 채취하여 체분석 및 EDX, SEM 분석을 통해 입자상오염물질의 입경범위, 성분, 입자모양를 분석하였다. 분석결과 0~1,000μm 분포범위에서 1μm 이하 범위의 먼지는 10% 이하이며, 대부분의 먼지는 약 1~10μm 이상의 먼지가 차지하는 것으로 나타났다. 또한 먼지의 90% 이상이 Fe, O이었으며, 이를 통해 입자상의 오염물질이 철산화물인 것을 알 수 있었고 일부분 배출먼지에 황산화물이 검출되기도 하였다. SEM 분석결과 입자의 표면이 거칠고 모양과 크기가 모두 다양하였으며, 서로 다른 미세입자가 응집되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
18.
2015.05
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최근 폐기물 자원회수시설은 폐기물을 감량화·무해화하고 소각처리시 발생되는 열을 회수하여 전기 및 난방의 형태로 공급하고 있으며 주민들에게 각종 편의를 제공하는 등 지역의 중요한 에너지원으로 자리하고 있다. 그러나 계절별로 폐기물 발생량, 성상 및 난방 열수요가 불균일하므로 에너지자원으로의 활용도는 높지 않다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 중간처리시설로서 자원회수시설들의 에너지 생산 및 활용실태를 파악하고 이를 효율적으로 이용하기 위한 기초자료를 확보하고자 한다. 에너지회수효율의 평가를 위해 수도권 소재의 생활폐기물 자원회수시설 5곳을 대상으로 2011년~2013년의 월별 에너지 생산, 손실, 공급량 등을 조사하였으며 이를 바탕으로 회수율법, R1, 손실율법을 이용하여 효율을 산정하였다. 4개 시설 전체 에너지 회수 효율을 산정한 결과 2013년 기준 회수율법 0.70, R1 0.81, 손실율법 0.68을 나타내어 산정방법별로 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 따라서 정확한 에너지효율 산출을 위해서는 투입되는 에너지와 회수되는 에너지의 범위를 일관되게 적용하는 방안을 검토하였다. 대상 시설 중 한 곳에서는 대기오염방지시설의 규모가 크고 옥외 노출로 인해 방열손실 및 기타 열손실이 많아 낮은 에너지회수효율을 보였으며 이는 시설구조와 공정개선을 통한 에너지효율을 향상시킬 수 있음을 파악하였다. 회수율법을 적용하는 경우 계절별로는 하절기에 5개 시설 평균 63.4~68.9%의 회수효율을 나타낸 반면, 하절기를 제외한 연평균 회수효율은 71.2~76.1%를 나타내었는데, 이는 하절기에 열수요가 감소하여 생산된 에너지를 제대로 활용하지 못했기 때문인 것으로 판단되므로 계절적 에너지 이용효율을 제고할 수 있는 방안을 모색하였다. 전기를 생산하는 시설은 2곳이었으며 이들 시설은 하절기에 에너지 회수효율이 비교적 높게 나타나 에너지 회수방법을 다양화하였을 경우 그 효율도 높아짐을 확인할 수 있었다.
19.
2015.05
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최근 교토의정서 발효로 인한 이산화탄소 배출량 감축의무 등에 따라 세계 여러 나라에서는 바이오매스 및 폐기물에너지에 대한 투자와 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 바이오매스를 에너지로 전환하는 열화학적 전환공정으로는 연소, 가스화, 급속열분해 공정이 있으며, 이중 급속열분해 공정은 바이오매스를 액상 연료로 전환하는 공정으로, 공정을 통해 생산되는 bio-oil은 발전용, 수송용 연료, 화학소재 등 다양한 분야에 활용이 가능하기 때문에 연구개발이 활발히 이루어지고 있다. 농촌진흥청에서 국립식량과학원에서 개발한 에너지작물인 거대억새 1호는 국내에 자생하는 물억새 일종으로서 염색체 수가 76개인 4배체이다. 간장이 4m, 경태가 9.6mm로서 일반 물억새에 비해 2배 이상 크고 굵기 때문에 수확량이 30ton/hr 정도로 일반 물억새에 비해 50% 이상 많다. 줄기가 고사하면 줄기에 붙어 있는 잎집과 잎이 대부분 탈락되어 셀롤로오스 함량이 44%로 많고 회분 함량이 1.6%로 적기 때문에 bio-oil 제조용으로 좋은 연료이다. Bio-oil을 안정적으로 발전용, 수송용 연료로 사용하기 위해서는 고품질의 bio-oil을 생산할 수 있는 공정 기술이 기반이 되어야 한다. Bio-oil의 수율 및 품질은 급속열분해 운전조건에 영향을 받기 때문에 높은 수율의 고품질 bio-oil을 생산하기 위해서는 급속열 분해 공정의 최적운전 조건 도출 및 bio-oil의 물리-화학적 특성 변화에 대한 연구가 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 급속열분해 반응 온도가 거대억새 bio-oil의 물리-화학적 특성에 미치는 영향을 파악하기 위해서 사각형 유동층 급속열분해 반응기를 이용하여 급속열분해 실험을 수행하였다. 급속열분해 실험은 400~550℃ 범위에서 수행되었으며, 급속열분해 반응온도에 따른 생성물의 수율을 측정하였다. 그리고 급속열분해 반응온도 변화에 따른 bio-oil의 수분 함량, 발열량, 점도 변화와 GC/MS 분석을 통하여 bio-oil 내 성분 변화를 살펴보았다.
20.
2015.05
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농업 및 임업 부산물로부터 발생되는 폐바이오매스를 에너지 자원으로 전환하는 공정인 급속열분해 공정은 폐바이오매스를 무산소 조건에서 500℃ 정도의 온도와 1~2초 이내의 짧은 시간 동안 반응시킨 후 액상 연료로 변환하는 공정이다. 급속열분해 공정을 통해 생산되는 액상 연료인 바이오 오일은 발전용, 수송용 연료로 사용될 수 있으며, 화학소재 등으로 활용이 가능하기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 급속 열분해 반응기는 급속열분해 공정의 핵심이라 할 수 있으며, 반응기 종류 및 공정조건에 따라 급속열분해 생성물의 특성이 변화한다. 현재 개발된 반응기는 기포 유동층, 순환유동층, spouted bed, rotating cone, ablative, anger, vacuum moving bed 형태의 반응기가 있다. 다양한 반응기 중 conical spouted bed 반응기는 열 및 물질전달이 타 반응기에 비하여 우수하고, 유동층 반응기 보다 바이오매스의 입도가 큰 경우에도 운전이 가능하기 때문에 시료 분쇄에 소요되는 에너지를 절감할 수 있다. 또한 유동층 반응기와 동일한 처리 용량일 경우 반응기 체적이 작고, 분산판이 필요하지 않기 때문에 반응기 제작 비용 및 압력강하로 인한 에너지 손실 및 운전비용을 절감할 수 있으며, diluted spouted bed regime 에서는 반응기 내 열분해 생성물의 체류시간이 짧기 때문에 바이오 오일의 수율이 유동층 반응기 보다 높은 장점이 있다. 이러한 conical spouted bed의 여러 장점 때문에 최근 conical spouted bed를 이용한 급속열분해 연구가 소수 연구자들에 의해 연구되고 있지만, 폐바이오매스의 급속열분해 특성에 대한 연구는 미진한 상태이다. 바이오 오일의 수율 및 특성은 반응기 운전조건에 영향을 받기 때문에 conical spouted bed 급속열분해 반응기의 최적 운전조건 도출 및 안정적인 운전을 위해서는 반응기 내 폐바이오매스의 급속열분해 특성에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 conical spouted bed 급속열분해 실험장치를 이용하여 반응기 운전조건에 따른 폐바이오매스의 급속열분해 특성을 연구하였다. 연구를 통하여 공탑속도.유동사 입자 크기, bed 높이 변화에 따른 열분해 생성물의 수율 및 물리-화학적 특성을 분석하여 최적 운전 조건을 도출하였다.
