본 연구는 L-alanine을 적용한 스크러버의 주류공장 내 CO2 제거효율, 모니터링 데이터 분석/ 평가 및 에너지 저감효율을 평가하였다. 스크러버의 평균 제거율은 90.45%로 10,000 ppm이상의 고농도 CO2가 유입됨에도 제거효율이 뛰어난 것을 확인하였다. 스크러버 작동 후 작업장 내 CO2는 2,000ppm 이 하로 유지하여 약 74% 이상의 이산화탄소 저감 효율을 확인하였다. 또한 소비되는 전력량을 측정한 결과 스크러버 작동 후 230 kWh로 약 7.26%의 에너지가 절감되는 것으로 나타났다. 즉, 본 개발제품을 적용한 결과로 작업장 내 이산화탄소 농도를 외기유입 없이 낮은 농도로 유지함에 따라 근무자의 작업환경을 개선 시킬 수 있었으며 에너지 소비량 또한 저감할 수 있었다. 그러므로 식품, 주류공장 내 고농도 CO2 제거 공 정으로써 스크러버가 유용할 것으로 기대된다.

본 연구에서는 주류공장 내 고농도 CO2 제거 및 포집을 위해 L-alanine 흡수제를 적용하여 CO2 흡수, 탈리 효율을 평가 후 재생 성능을 확인하였다. 탈리공정의 효율적인 처리를 평가하기 위해 실험 실 규모에서 Hot plate, Steam 두가지 탈리 방법을 비교하였으며 Hot plate는 약 10%, Steam의 경우 약 60%의 재생효율을 확인하였다. 따라서 주류공장 내 100m3/min 실증화 규모에 Steam-Tower 탈리공정을 적용하여 최적조건을 평가한 결과 탈리 유량 4L/min 이하, Steam 온도 160℃ 이상, 탈리효율 85.5%로 확 인할 수 있었다.

본 연구에서는 합성가스의 에너지화를 위한 가스엔진 성능 평가를 수행하였다. 회전수 1800 rpm 조건에서 공기과잉률이 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6 증가에 따른 엔진출력(kWm)과 열효율(%)을 평가한 결과, 공기과잉률 λ 1.4에서 엔진출력 34 kWm를 나타냈으며, 공기과잉률이 증가할수록 엔진 열효율은 전반적으로 감소하는 경향을 보였다. 엔진출력 34 kWm 조건에서 공기과잉률이 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 증가시 열효율이 34.2%, 36.9%, 37.2%, 37.4%, 38.1%로 증가하였고, 발전출력을 통한 종합효율은 발전출 력 30 kWe 부하조건에서 38.7 kg/h의 연료를 소모하여 32.1%의 발전효율과 냉각수와 배기가스에서의 열 회수를 통해 57.3 kW의 폐열을 회수하여 53.8%의 열을 회수하여 총 85.8%의 종합효율을 보이는 것으로 나타났다.

본 연구는 도로시설물의 염화칼슘 제거를 위한 미세기포 세척장비의 최적 운용조건에 대하여 성능평가를 수행하였다. 실험에 사용된 미세기포의 직경은 196.6±100.6nm 에 1.36×108개/ml의 농도를 나타낸다. 세척장비의 분사장치에 대한 실험 성능결과, 100bar의 분사압력에서 100cm, 150cm 분사거리에 약 93%, 91%의 세척효율이 나타나는 것으로 확인되었다. 미세기포 생성(순환)횟수를 2-6회로 증가시킴에 따라 최소 1%에서 7%까지 염화물 제거율이 높아짐을 확인하였다. 미세기포 생성 공기유량을 4 ml/min에서 0.5 ml/min으로 낮춤에 따라 세척효율이 최대 30%까지 증가하는 것이 확인되었다. 일반 상수도와 미세기포의 세척효율은 미세기포가 일반상수도 보다 세척효율이 25% 높게 나타났다.

CKD 추출액은 시멘트공정에서 발생한 폐기물인 CKD를 시멘트 원료로 재사용하기 위해 공정 방해물질로 작용하는 KCl을 추출한 폐수이며, 폐수처리시설 증설 등의 문제로 추출액 무방류 및 이를 재이용하고자 하였다. 이온교환법을 적용하여 KCl을 제거한 결과, 이온교환 후 추출액의 pH는 12.7 에서 pH 2 미만으로 감소하였으며 양이온교환수지의 H+가 이온교환을 거쳐 추출액에 용해되었음을 확인하였다. 이온교환의 선택성에 의해 Ca2+, K+ 순서로 제거되었으며, K+ 이온을 제거하기 위해 접촉시 간의 증가가 필요함을 판단하였다. 이온교환수지와 직접접촉시간이 약 6배 높은 접촉시간을 갖는 회분 식장치에서 연속흐름식장치 대비 4배 높은 K+ 제거 효율을, 7배 높은 Cl- 제거 효율을 확인하였다. 양이온교환수지의 H+가 음이온교환수지의 OH- 대비 1.2배 빠른 교환속도를 가짐을 추출액 pH 변화를 통해 확인하였다.

본 연구는 3개의 운전변수(압력, 공기량, 운전시간)를 실험 설계하고 마이크로 버블의 종말부상 속도(Terminal rise velocity)를 반응 값으로 하여 예측식 모델과 최적 조건을 수립하였다. 다항식 회귀분석을 통해 펌프의 압력(X1) 4.5bar, 공기량(X2) 3.3L/min 그리고 운전시간(X3)이 2.2min에서 종말상승속도(Terminal rise velocity)에 대한 최적값인 5.14 cm/min (85.7㎛/sec)을 얻었다. 또한, 레이저 입자계수 측정장치를 이용하여 2~5㎛ 및 25~50㎛ 영역에서의 가장 높은 마이크로버블 직경크기 분포를 확인하였다.

본 논문에서는 주류공정의 고농도 CO2 제거를 위한 스크러버의 CO2 흡수 성능평가를 진행하였다. Lab-scale 실험을 통해서 설계인자인 액가스비(18 L/m3), 공탑속도(0.14 m/s)를 산정하였다. 설계인자를 기반으로 제작한 5 m3/min 급 CO2 흡수 반응기로 실험한 결과, 풍량이 1, 2, 3, 4, 5 m3/min 증가시 CO2 제거율은 98.47%, 96.46%, 92.95%, 89.71%, 85.49%로 감소하는 경향을 보였다. 또한 스크러버를 사용하기 전 후의 에너지 개선율(5.4%) 평가 및 에너지 절감량(11.5 TOE/year), 온실 가스 감축량(6.5 TC/year)를 산정하였다.

화석 연료의 사용 증가로 인한 이산화탄소 배출의 증가로 급속한 지구의 온난화가 초래되었으며, 전 세 계적으로 기후변화에 따른 피해는 앞으로 더욱 심각해질 것으로 전망하고 있다. 국제에너지기구 (International Energy Ageny, IEA)는 전 세계가 신재생에너지를 주 에너지원으로 사용한다고 가정해도 2050년 이후 대기 중 이산화탄소 농도가 우려할 만한 수준으로 높아진다고 보고하고 있다. 이처럼 지구 온난화와 기후변화는 인류의 미래에 지대한 영향을 미칠 것이며 이에 대한 대비책으로 대기 중 이산화탄 소 농도를 혁신적으로 저감할 수 있는 기술 개발이 시급히 요구되고 있다. 현재 지구상 평균 CO2 농도는 390ppm로 매년 2ppm씩 증가하는 추세이며, 특히, 비점오염원에서 배출되는 CO2가 전체 50%에 육박하 는 실정이다. 발전소와 같이 대규모의 점오염원에서 배출되는 고농도 CO2 포집기술은 많은 연구자들에 의해 연구가 진행되어 왔으나 비점오염원에서 배출되는 저농도의 CO2를 제거하는 기술은 미비한 실정으 로 대기 중 CO2를 효율적으로 제거하는 기술(Direct Air Capture technology; DAC)이 미국, 캐나다에서 제안되었으며 이에 대한 경제성 및 타당성 평가를 미국 물리학회에서 2년간 수행하였다. 이에 본 연구에서는 알카놀아민 계열의 흡수제를 이용하여 도로변 대기 중 저농도 CO2 저감을 위한 적 용 가능성을 도출하고자 실험실 규모에서 저농도 CO2 저감 성능을 평가하였다. 그 결과, 단일흡수제의 경우 MEA 농도 1, 2, 3 wt%에서 CO2 흡수량은 0.34 mol-CO2/mol-absorbent, 0.32 mol-CO2/mol-absorbent 그리고 0.3 mol-CO2/mol-absorbent로 나타났고, AMP의 농도 1, 2, 3 wt% 에서는 0.32 mol-CO2/mol-absorbent, 0.30 mol-CO2/mol-absorbent, 0.28 mol-CO2/mol-absorbent로 나타나 MEA가 DEA, MDEA, AMP보다 흡수성능이 우수하였다. 혼합흡수제의 경우 MEA 0.5wt%에 AMP 0.5wt%를 혼합한 흡수제가 0.52mol-CO2/mol-absorbent로 흡수 성능이 가장 우수한 것으로 나타났다. 또 한, 요소기술을 적용한 저감장치 개발을 통해 연간 10톤의 대기 중 CO2를 저감할 수 있을 것으로 판단된다

화석 연료의 사용 증가로 인한 이산화탄소 배출의 증가로 급속한 지구의 온난화가 초래되었으며, 전 세 계적으로 기후변화에 따른 피해는 앞으로 더욱 심각해질 것으로 전망하고 있다. 국제에너지기구 (International Energy Ageny, IEA)는 전 세계가 신재생에너지를 주 에너지원으로 사용한다고 가정해도 2050년 이후 대기 중 이산화탄소 농도가 우려할 만한 수준으로 높아진다고 보고하고 있다. 이처럼 지구 온난화와 기후변화는 인류의 미래에 지대한 영향을 미칠 것이며 이에 대한 대비책으로 대기 중 이산화탄소 농도를 혁신적으로 저감할 수 있는 기술 개발이 시급히 요구되고 있다. 현재 지구상 평균 CO2 농도는 390ppm 로 매년 2ppm씩 증가하는 추세이며, 특히, 비점오염원에서 배출되는 CO2가 전체 50%에 육박하는 실정이다. 발전소와 같이 대규모의 점오염원에서 배출되는 고농도 CO2 포집기술은 많은 연구자들에 의해 연구가 진행되어 왔으나 비점오염원에서 배출되는 저농도의 CO2를 제거하는 기술은 미비한 실정으로 대기 중 CO2를 효율적으로 제거하는 기술(Direct Air Capture technology; DAC)이 미국, 캐나다에서 제안되었으며 이에 대한 경제성 및 타당성 평가를 미국 물리학회에서 2년간 수행하였다. 이에 본 연구에서는 알카놀아민 계열의 흡수제와 흡착제를 이용하여 도로변 대기 중 저농도 CO2 저감 을 위한 적용 가능성을 도출하고자 실험실 규모에서 저농도 CO2 저감 성능을 평가하였다. 그 결과, 단일흡수제의 경우 MEA 농도 1, 2, 3 wt%에서 CO2 흡수량은 0.34 mol-CO2/mol-absorbent, 0.32 mol-CO2/mol-absorbent 그리고 0.3 mol-CO2/mol-absorbent로 나타났고, AMP의 농도 1, 2, 3 wt% 에서는 0.32 mol-CO2/mol-absorbent, 0.30 mol-CO2/mol-absorbent, 0.28 mol-CO2/mol-absorbent로 나타나 MEA가 DEA, MDEA, AMP보다 흡수성능이 우수하였다. 혼합흡수제의 경우 MEA 0.5wt%에 AMP 0.5wt%를 혼합한 흡수제가 0.52mol-CO2/mol-absorbent로 흡수 성능이 가장 우수한 것으로 나타났다. 또한, 흡착제를 이용한 흡착과 열재생을 반복하는 실험을 수행한 결과 제올라이트 5A, 13X, 활성탄소섬유(ACF) 그리 고 활성탄의 CO2 흡착량은 21 mg-CO2/g-adsorbent, 12 mg-CO2/g-adsorbent, 18 mg-CO2/g-adsorbent 그리고 6 mg-CO2/g-adsorbent으로 나타났으며, 열재생 반복실험 결과에서 제올라이트 5A가 가장 우수한 흡착 성능을 보여주었다.