It would be advantageous to grow legume forage crops in order to increase the productivity and sustainability of sloped croplands in Hamkyongbukdo. In particular, the identification of potential cultivation areas for alfalfa in the given region could aid decision-making on policies and management related to forage crop production in the future. This study aimed to analyze the climate suitability of alfalfa in Hamkyongbukdo under current and future climate conditions using the Fuzzy Union model. The climate suitability predicted by the Fuzzy Union model was compared with the actual alfalfa cultivation area in the northern United States. Climate data obtained from 11 global climate models were used as input data for calculation of climate suitability in the study region to examine the uncertainty of projections under future climate conditions. The area where the climate suitability index was greater than a threshold value (22.6) explained about 44% of the variation in actual alfalfa cultivation areas by state in the northern United States. The climatic suitability of alfalfa was projected to decrease in most areas of Hamkyongbukdo under future climate scenarios. The climatic suitability in Onseong and Gyeongwon County was analyzed to be over 88 in the current climate conditions. However, it was projected to decrease by about 66% in the given areas by the 2090s. Our study illustrated that the impact of climate change on suitable cultivation areas was highly variable when different climate data were used as inputs to the Fuzzy Union model. Still, the ensemble of the climate suitability projections for alfalfa was projected to decrease considerably due to summer depression in Hamkyongbukdo. It would be advantageous to predict suitable cultivation areas by adding soil conditions or to predict the climate suitability of other leguminous crops such as hairy vetch, which merits further studies.

1.5 μm-thick copper films deposited on silicon wafers were successfully bonded at 415˚C/25 kN for 40 minutes in a thermo-compression bonding method that did not involve a pre-cleaning or pre-annealing process. The original copper bonding interface disappeared and showed a homogeneous microstructure with few voids at the original bonding interface. Quantitative interfacial adhesion energies were greater than 10.4 J/m2 as measured via a four-point bending test. Post-bonding annealing at a temperature that was less than 300˚C had only a slight effect on the bonding energy, whereas an oxygen environment significantly deteriorated the bonding energy over 400˚C. This was most likely due to the fast growth of brittle interfacial oxides. Therefore, the annealing environment and temperature conditions greatly affect the interfacial bonding energy and reliability in Cu-Cu bonded wafer stacks.

아스코빅애씨드(비타민 C)는 스킨 케어 조성물에 널리 사용되어 왔다. 아스코빅애씨드는 항산화, 콜라겐 생합성 촉진, 피부미백효과 등 특별한 효과를 나타내며, 안티-에이징 활성성분으로 사용되고 있다. 하지만, 화장 료 조성물에서는 아스코빅애씨드의 산화, 갈변, 변취와 같은 불안정한 문제가 있어 높은 함량을 적용하기에는 문제가 많다. 우리는 폴리올을 사용하여 아스코빅애씨드를 녹인 무수제형 조성물로 안정화를 진행했다. 무수제 형은 아스코빅애씨드의 산화를 효과적으로 억제할 수 있는 조성물이다. 하지만, 5 ℃ 이하의 온도 조건일 때 무 수제형 내에서 결정화가 일어나는 문제점이 있다. 우리는 수계에 아스코빅애씨드를 안정화하여 결정화 문제를 해결하고자 하였다. 본 연구에서는, 징크설페이트, 글루타치온, 강황뿌리추출물과 같은 항산화제를 사용하여 아 스코빅애씨드를 안정화할 수 있는 최적의 비율을 찾고자 하였다. 조성물은 – 16 ℃, 5 ℃, 25 ℃, 40 ℃, 50 ℃ and cycle(5 – 40 ℃) 인큐베이터를 사용하여 8주에 걸쳐 안정도를 확인하였다. 안정성 분석은 색상, 향, 상 분리, 침강 정도를 검토하였다. 아스코빅애씨드의 안정성은 HPLC 분석을 통하여 확인하였다.

Biomass as a renewable energy source has several limitations in terms of the potential for steady supply and its thermal characteristics. This study conducted a thermal weight change analysis and determined its kinetics to address this problem. Sawdust was chosen as the biomass, and PE and PP were the plastics used. Based on the result of thermogravimetric analysis (TGA), the kinetic characteristics were analyzed using Kissinger, Ozawa, and Friedman methods, which are the most common methods used to obtain reaction coefficients and activation energy. The methods used to determine the thermal degradation kinetics were considered feasible for evaluating the pyrolytic behavior of the materials tested. The experimental results of this study provided insights into mixed biomass/plastics pyrolysis kinetics and their optimal operation conditions.

최근 화석연료의 고갈, 정부의 신재생에너지 보급정책에 맞추어 바이오매스에 대한 관심이 높아지고 있다. 바이오매스 가스화 공정은 대표적인 신재생연료의 하나인 바이오매스를 가스화반응을 통해 합성가스를 생산하는 친환경적, 탄소 중립적 열적처리 공정이다. 그러나 바이오매스만을 단독으로 가스화 하였을 경우 수급성 및 낮은 발열량으로 인해 문제점이 제기 되고 있다. 따라서 본 논문에서는 사회적으로 처리문제, 건강위해성 문제가 되고 있는 고발열량의 폐플라스틱을 함께 Co-gasification 함으로써 이를 보완하고자 하였다. 또한 본 연구에서는 반응이 용이한 톱밥형태의 목질계 바이오매스와 폐플라스틱 중 많은 비중을 차지하는 Polypropylene(PP), Polyethylene(PE)를 이용하여 여러 조건 변수에 따른 가스화반응 특성을 파악하고, 이러한 혼합원료를 에너지원으로 활용하는데 기초자료를 제공하고자 한다. 바이오매스와 폐플라스틱의 혼합원료 가스화 특성을 파악하기 위해 회분식 반응기를 이용하여 실험을 하였으며 실험 변수는 반응온도와 공기비, 시료의 혼합비율이 고려되었고, 촉매로써 활성탄, 돌로마이트, 올리바인을 사용하여 각각의 변화에 따른 최적의 반응조건을 도출하고 합성가스 조성 및 생성물의 분포특성을 비교 분석하였다. 주요 합성가스 생성물은 CO, H2, CH4로 실험결과 바이오매스와 폐플라스틱 혼합시료는 반응온도가 증가할수록 탄소가 부분 산화되어 일산화탄소가 생성되는 반응, 탄소가 완전 산화되는 반응, 그리고 탄소와 수분이 반응하여 일어나는 수성가스 반응 등의 영향으로 조성비가 증가하여 가스의 발열량이 증가하였다. 또한 PP, PE 혼합 시료의 경우 바이오매스 단독 시료의 가스화보다 생성물이 상대적으로 많이 발생되었음을 확인할 수 있었으며, 혼합비율이 증가할수록 액상생성물 및 타르성분, 왁스성분이 증가하여 가스 생성물의 양이 줄어드는 것을 확인하였다. 촉매의 경우 돌로마이트를 사용할 경우 H2의 생성율이 가장 높았고 올리바인 촉매의 경우 돌로마이트나 활성탄에 비해 크게 합성가스 조성에 긍정적인 영향을 미치지 못했다.

Due to the problems on BW (Bulky Waste) from SRF (Solid Refused Fuel) facilities in terms of operation andmaintenance, we investigated the characteristics of bulky waste about physical composition ratio, discharge type and ratio,etc. BW are 5.83% in MSW (Municipal Solid Waste) and composition ratio is as below; fiber (28.22%), plastic (19.18%),paper (17.95%), wood (17.02%), metal (11.49%), vinyl (3.3%), styrofoam (2.84%). Paper was mostly packing box, wood;chipboard, pieces of wood, branch, vinyl; big vinyl bag, plastic; home appliance, toy, big piece of plastic, fiber; clothing,mattress, sponge, styrofoam; pieces of styrofoam box, metal; broken metal stuff. BW has characteristics that is bulky andmainly consist of recycle waste compared with general MSW. We compare the composition ratios of only BW, MSWincluding BW and not including BW in order to extend to which variation in BW affects on physical composition ratioof general MSW. As a result of these researches, physical composition ratio between MSW not including BW and BWhas some difference but correspond closely with MSW including BW. This is because BW component ratio is so smallthat have little effect on composition ratio of total waste. Conclusively BW component and physical composition ratio,discharging type should be investigated for characterizing BW. But BW composition ratio needs not to be included onlyfor analyzing physical composition ratio of waste.

폐기물을 이용한 자원화 또는 재생 가능한 원료를 활용한 기술로 기존 원료비용을 절감하고 폐기물처리에 대한 환경영향을 줄이기 위한 방안이 필요하다. 그러나 국내에서 바이오매스를 이용한 에너지원 개발은 낮은 발열량의 문제 및 공급측면에서 한계를 가지고 있어, 바이오매스와 폐기물 혼합원료에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 바이오매스와 폐플라스틱의 혼합원료(라디에타 소나무, 폴리프로필렌)의 동역학적 분해 특성을 비교분석하여 혼합가스화 등의 에너지원 개발에 필요한 기초자료를 제공하고자 한다. 바이오매스(Sawdust), 폐플라스틱(폴리프로필렌) 단일시료 및 각각 1:1로 혼합한 시료에 대하여 Model- free Methods를 이용한 동역학적 특성을 파악하였다. 미분법인 Kissinger Method와 Friedman Method 적분법인 Ozawa Method를 통해 각기 다른 조건의 시료들의 활성화 에너지를 비교하였으며, air를 분위기 가스로 사용하고 승온속도가 20, 30, 40℃/min 일 때 각각 무게 감량이 최대가 되는 온도를 파악하여 분석의 기초자료로 사용하였다. 각각 시료의 활성화 에너지를 Kissinger Method를 이용하여 분석한 결과 톱밥의 경우 46.79kJ/mol으로 낮은 활성화 에너지를 나타냈으며 PP의 경우 75.67kJ/mol로 나타났고, 톱밥과 PP를 각각 1:1비율로 혼합하여 분석한 경우 58.83kJ/mol의 활성화 에너지가 산출되었다. Friedman Method를 이용하여 분석한 결과 톱밥의 경우 평균 29.19kJ/mol의 활성화 에너지를 나타냈으며 PP의 경우 평균값은 72.65kJ/mol 으로 나타났다. 혼합시료의 경우 평균 64.10kJ/mol의 값을 도출해낼 수 있었다. 마지막으로 적분법인 Ozawa Method로 분석한 결과 톱밥의 경우 평균 34.86kJ/mol 의 값을 나타냈으며 PP 단독시료의 경우 평균 69.53kJ/mol로 나타났고 혼합시료의 경우 평균 57.67kJ/mol로 활성화 에너지를 나타냈다. 각각 활성화 에너지를 산출하는 방법에 따라 값의 경향은 비슷하게 나타났으며 혼합한 시료에 대한 활성화가 단일 시료의 활성화 에너지보다 낮은 경향으로 나타났다. 이는 혼합한 시료에 대한 열적 분해시 필요한 에너지가 폐플라스틱의 단독 열적 분해시 보다 적은에너지가 필요하다고 판단되다.

폐기물들을 통해 자원화 및 재생 가능한 원료를 활용하여 원료비용 및 처리에 따른 비용절감을 통해 폐기물 축적에 대한 환경영향을 줄이기 위한 방안을 모색할 필요가 있다. 그러나 현재 바이오매스 및 폐기물 각각의 원료에 대한 가스화 연구는 많이 수행되고 있으나 혼합원료에 대한 연구는 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 바이오매스와 폐플라스틱을 혼합한 신연료(라디에타 소나무, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌)를 이용한 촉매･혼합가스화를 통해 에너지원으로 활용하는 데 기초자료를 제공하고자 한다. 바이오매스와 폐플라스틱의 촉매･혼합가스화 특성을 살펴보기 위해 배치반응기를 이용하여 실험을 수행하였다. 반응온도는 700~900℃, 공기비는 0.2, 바이오매스에 대한 플라스틱의 혼합비는 20%, 40%로 하였고, 활성탄, 돌로마이트, 올리빈 촉매를 이용하여 최적의 반응조건을 도출하였다. 실험결과 바이오매스와 폐 폴리프로필렌 혼합시료는 반응온도가 증가할수록 Boudouard reaction, Water gas reaction 등의 영향으로 H2, CO, CH4 등의 조성비가 증가하여 가스의 발열량이 증가하였다. 촉매를 이용한 가스화반응에서는 돌로마이트를 사용할 경우 H2 생성율(34.03~35.58%)이 가장 높았고, 그 외 CO 26.70~27.52%, C2H2 0.29~0.34% C2H4 7.85~11.56%가 생성되었다. 활성탄 역시 H2생성에 영향을 주었으나 다양한 크기의 세공들을 이용하여 흡착을 통한 촉매역할을 하는 활성탄보다 돌로마이트의 CaO, MgO가 Carbon formation reaction을 활발하게 진행시켜 고분자 물질들이 촉매분해를 통해 H2생성이 활발하게 진행된 것으로 사료된다. 올리빈의 경우 돌로마이트나 활성탄에 비해 크게 합성가스 조성의 긍정적인 역할을 하지 못하였다.

각종 산업공정 및 생활과정에서 발생되는 폐기물을 처리하는 방법에는 다양한 방법이 존재하나 화석연료를 대체할 신재생에너지의 필요성이 확대되면서 폐기물도 처리되어야 할 대상에서 에너지원으로 다양한 활용방법이 제안되고 있다. 생활폐기물 고형연료제품 제조시설을 비롯한 전처리가 필요한 시설에서 중요한 것은 반입대상 폐기물의 물성이다. 본 연구는 전라남도 Y시의 생활폐기물의 물리화학적 특성을 파악하여 전처리 시설의 최적 설계 및 운영의 효율성을 증대시키기 위한 기초자료를 제공하고자 실시하였다. Y시 소각장 반입폐기물에 대한 물리적 성상조사는 폐기물 수집운반차량에 적재되어있는 폐기물 전량을 대상으로 실시하였다. 폐기물 전량을 방수포 위에 쏟아 부은 뒤에 4가지 기준(조대폐기물, 종량제봉투, 비종량제봉투, 파봉폐기물으로 분류하였다. 조대폐기물은 선별공정에 투입되었을 때 문제가 생길 수 있을 것으로 판단되는 500mm 이상 크기로 구분하고 폐기물을 분류한 뒤에 종량제 봉투와 비종량제 봉투를 구분하였다. 비종량제봉투는 일반비닐봉투나 마대자루등으로 밀봉되어 반입된 폐기물이며 파봉폐기물은 수집운반차량에서 조대폐기물 및 밀봉된 폐기물을 제외한 파봉된 상태로 수집된 폐기물로 구분하였다. 조사대상 폐기물의 수거지역은 공동주택지역(가-지역, 나-지역), 단독주택지역, 시외곽지역 및 재활용선별장(재활용 선별하고 남은 잔재물)으로 선정하였다. 반입되는 폐기물은 종량제폐기물이 22.07 wt%, 비종량제폐기물은 23.99 wt%, 파봉폐기물이 44.39 wt%, 조대폐기물의 발생량이 9.55 wt%로 확인되었다. 반입되는 폐기물 중 전처리 시설을 가동할 때 조대폐기물을 제거한다고 가정하여 조대폐기물을 제외한 시료를 대상으로 물리적 조성을 분석하였다. 분석 결과 가연성 물질은 85.66 wt%이고 그 중 비닐이 21.77 wt%로 가장 높게 나타났으며 음식물(18.14 wt%), 종이(17.47 wt%), 기저귀/생리대(6.83 wt%)순으로 발생 되었다. 삼성분 분석을 실시한 결과 평균 수분은 36.01wt%이며 폐기물의 습기준 저위발열량은 2,573kcal/kg으로 다소 낮은 것으로 확인되었는데, 이는 대상폐기물 중 수분함량이 높은 음식물의 양이 많아 발열량에 영향을 미친 것으로 판단된다.

고분자 합성기술의 발전에 따른 플라스틱의 생산율이 높아짐에 따라 배출되는 폐 플라스틱의 다양성에 따른 환경오염 문제의 관심사로 대두되면서 폐 플라스틱 처리의 해결 필요성이 높아지고 있다. 화석연료의 고갈로 인하여 신재생에너지에 대한 관심이 높아지고 있는 현재 폐기물을 대상으로 하는 가스화 공정은 환경문제와 에너지 문제를 동시에 해결할 수 있는 공정 중 하나이다. 가스화는 소각기술과는 달리 열화학적 변환기술로서 환원성분위기에서 반응이 진행되므로 폐기물 내의 탄소 및 수소 성분은 일산화탄소 및 수소가 주성분인 고부가 가치의 가스를 생산하여 활용성이 높은 재생에너지를 생산하는 기술이다. 생산된 합성가스는 CO, H₂가 주성분으로서 다양한 공정을 거쳐 합성하면 다양한 원료 물질의 제조가 가능하다. 또한 친환경적인 수소생산을 위해서는 원료선정에 있어서 자원화 및 재생 가능한 원료로 활용하는 것이 바람직하며 이러한 측면에서 수소를 생산하는 다양한 방법 중 폐자원인 바이오매스 및 폐기물을 이용한 가스화를 통해 수소생산방식이 유용하다고 할 수 있다. 폐자원을 자원화 하는 경우 원료 비용 및 처리에 따른 비용절감 효과를 이룰 수 있다. 국내외에서 바이오매스 및 폐기물 각각의 원료에 대한 가스화 실험은 많이 수행되었으나 혼합원료에 대한 연구는 매우 적은 상황이다. 본 연구에서는 목질계 바이오매스 중 반응이 용이한 톱밥과 폐플라스틱 중 많은 비중을 차지하는 polypropylene, polyethylene을 혼합비율에 따른 가스화 반응특성을 알아보는 연구를 수행하였다. 폐 플라스틱 가스화를 통하여 저 발열량을 가지는 물질과 함께 넣어줌으로써 고발열량의 생성물을 생성시켜 줄 것으로 사료된다. 이를 이용하여 합성가스 조성, 탄소전환율, 냉가스효율등의 가스화 효율을 연구하고자 한다. 혼합가스화의 변수별 가스화반응 특성을 알아보기 위해 회분식 가스화 반응기를 이용하여 실험을 수행하였으며 시료 입자크기에 따른 영향을 최소화하기 위해 입자크기를 균일하게 분쇄, 혼합하여 사용하였다. 가스화의 변수는 반응온도와 Equivalence Ratio, 시료혼합비율이며, 각각의 변화에 따른 합성가스 조성 및 수소수율, 일산화탄소 수율변화 등 실험적인 가스조성 변화의 영향을 파악하여 최적 원료 혼합조건을 파악하였다.