In this study, extinction limit and emission characteristics of COG(Coke Oven Gas), was numerically investigated using counterflow nonpremixed flames to verify usage as a combustion fuel. Also, ammonia (NH3) added COG was studied to reduce carbon emission. OPPDIF code with GRI 3.0 detailed kinetic mechanism was used to predict the extinction limit, EINOx and NO production rates. As results, the extinction limit of COG was greatly expanded compared to CH4, and it was confirmed that the maximum flame temperature at the extinction point was also greatly reduced due to H2, which accounts for 55% of COG. When NH3 was added, the extinction limits gradually decreased, and the maximum flame temperature at the extinction point increased, which is due to the low combustion reactivity of NH3. Meanwhile, it can be confirmed that NOx emissions increased rapidly as NH3 was added.

환경 규제에 대한 국제 규제의 강화로 인하여 국내 항만에도 친환경 연료 인프라를 구축하기 위한 정책이 마련되고 있다. 하지 만 여전히 친환경 연료에 대한 작업자의 취급 안전 문제가 대두되고 있는 것이 실정이다. 따라서 본 연구에서는 계절에 따른 항만 내 암 모니아 누출 위험 특성을 정량적으로 평가하고, 이를 기반으로 관리구역을 설정하기 위한 의사결정지원 체계를 제안하였다. 여수항을 대 상으로 환경 변수를 고려하기 위하여 봄·여름·가을·겨울 및 오전·오후의 계절 시나리오를 구성하고, 벙커링 중 발생할 수 있는 최대 누출 조건에서 암모니아 확산 특성을 시뮬레이션하였다. 이때 개인적 위험도는 Gexcon 社의 RISKCURVES를 활용하여 산정하고, IMO CCC 10차 에서 제시한 220 ppm 독성 기준과 HSE Level-2 기준인 1.0E-6/year를 적용하였다. 도출된 위험도를 기반으로 Safety zone을 정의하고, IMO의 작업자 평지 보행속도 1.11 m/s를 적용하여 60초 이내 대피가 불가능한 구역을 Unsheltered zone으로 설정하였다. 또한, Safety zone과 Unsheltered zone 사이에 위치한 작업자의 대피 가능성을 평가하기 위해 A* 알고리즘을 이용해 최단 경로를 탐색하고, k-means 군집화와 Silhouette score를 활용하여 Security zone을 도출하였다. 본 연구의 결과는 암모니아 벙커링 항만 및 친환경 연료 기반 인프라 구축 시 계절 별 위험성을 반영한 사고대응 전략 수립에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

Ammonia (NH3) emissions from swine manure are a major contributor to livestock odor and air pollution. In this study, the urease inhibitor Phenyl- Phosphorodiamidate (PPDA) was applied as a preventive control strategy, and its reduction efficiency was evaluated through both chamber simulations and a pilot-scale pig house experiment. The chamber experiment, conducted from March 17 to May 1, 2023, showed that the treatment group receiving both urea and PPDA (P1) exhibited a 53% lower mean NH3 concentration (51.1±15.1 ppm) compared with the urea-only group (U1, 109.0±34.0 ppm; p < 0.001). The maximum concentration was also reduced by 63.8% (245.1 ppm in U1 vs. 88.8 ppm in P1). Dose-dependent tests revealed that reduction efficiency increased with PPDA dosage (1.0 g, 32.3%; 0.5 g, 27.3%; 0.1 g, 21.1%), but gains plateaued beyond 0.5 g, suggesting economic feasibility at intermediate levels. The pilot-scale experiment, conducted in a mechanically ventilated pig house from May 13 to August 2, 2024, confirmed the short-term effectiveness observed in the chamber tests. During the first application period, the treatment group (P5) maintained approximately 50% lower NH3 concentrations than the control group (C2). However, the effect decreased to less than 5% during the second period, and concentrations converged with or exceeded those of the control group during the finishing stage. This decline was attributed to factors such as insufficient slurry mixing, dosage mismatch due to an increase in body weight, and physicochemical changes in the slurry environment. These findings indicate that PPDA effectively suppresses urea hydrolysis and reduces acute NH3 peaks, thereby functioning as a preventive mitigation strategy. Although its long-term efficacy under field-like conditions was limited, optimization of dosage, re-application intervals, and slurry management could enhance performance. Overall, this study demonstrates the potential of PPDA to shift livestock odor management from conventional end-of-pipe approaches toward preventive control strategies, providing a scientific basis for integrated and sustainable odor mitigation.

Ammonia (NH3) emitted from swine manure contributes to odor problems and environmental pollution in intensive livestock systems. Plant extracts containing natural saponins, such as Yucca schidigera (YS) and Quillaja saponaria (QS), are used as potential agents to reduce gaseous emissions. This study evaluated the effect of a YS–QS powdered extract on NH3 emissions from pig manure under controlled laboratory conditions. Nine cylindrical pots (23 cm diameter, 25 cm height) were filled with 5 kg of fresh pig manure and assigned to three treatments with three replicates each: untreated manure (T0), manure plus 250 mg/kg extract (T250), and manure plus 2,500 mg/kg extract (T2500). Pots were maintained at 30°C in insulated containers. The extract consisted of a commercially available YS–QS powder. Initial manure properties were pH 8.19 and oxidation-reduction potential –60 mV. Headspace NH3 concentrations were continuously measured using a multi-channel laser-based gas analyzer at ~67-second intervals. Based on the results, NH3 concentrations at day 0 for T0, T250, and T2500 were 35.31±11.07, 62.03±24.30, and 84.65±21.11 ppb, respectively. By day 2, the concentrations decreased to 29.40±12.69, 41.59±18.92, and 50.40±18.81 ppb. The overall reduction rates from day 0 to day 2 were 17% (T0), 33% (T250), and 40% (T2500), with T250 achieving approximately twice the reduction observed in T0. In conclusion, the YS–QS extract reduced NH3 emissions from pig manure, with treatments ≥250 mg/kg showing greater effectiveness than the untreated manure. These results support the potential use of plant-based additives to improve NH3 emission control in manure.

본 연구에서는 α-Al2O3 중공사 지지체 위에 γ-Al2O3, SiO2 산화막 및 Pd 금속막을 각각 증착하여 수소 분리막을 제작하고, 암모니아 열분해 반응 후 생성되는 혼합기체(H2, N2, NH3)에 대한 투과 성능을 비교⋅분석하였다. scanning electron microscope과 atomic force microscope 분석 결과, 산화막 코팅을 통해 표면 조도가 크게 개선되어 Pd 무전해도금 시 결 함 억제에 기여할 수 있음이 확인되었다. 기체투과실험은 450°C, 0.5~2.0 barg 조건에서 수행되었으며, 산화막 기반 분리막은 기공 투과 메커니즘에 의해 최대 수소 순도가 82%에 머무른 반면 금속막 기반 분리막은 용해–확산 기반의 bulk diffusion 메 커니즘을 통해 97% 이상 순도의 수소를 안정적으로 분리하였다. 특히 Pd/α 중공사막은 2 barg에서 15 mL/min 이상의 수소 flux와 1900 이상의 H2/NH3 seperation factor을 기록하며 산화물 기반 분리막보다 월등한 성능을 보였다. 결론적으로 산화물 막은 단독 분리 성능은 제한적이지만 Pd 증착을 위한 전처리 및 중간층으로서 유효함이 확인되었으며, Pd 중공사막은 고온 수소 정제 공정에 가장 적합한 선택지임을 입증하였다.

하수처리장 전력 사용량의 50∼65%를 사용하는 송풍기 사용 동력 절감은 Scope 2 탄소발생을 감소시킨다. 일반적으로 국내 하수처리장은 설계기준인 일 최대 유입하수량과 유입 수질 유입 시 방류수 배출기준을 만족하도록 설계된 운전 방법으로 상시 가동하는데, 일반적인 특성을 가진 하수를 처리하는 경우 이에 맞춘 운전을 하면 송풍 동력을 절감할 수 있다. 본 연구에서는, 시뮬레이션을 통해 일반적인 하수를 처리하는 경우 4개로 구분된 호기조 중 3개만 폭기하고, 말단 호기조의 용존산소 농도와 암모니아성 질소 농도를 기준으로 전체 호기조 공급 송풍량을 조절하면 폭기 에너지를 절약할 수 있는 것으로 파악되었다. 말단 호기조 용존산소 농도를 1.5 ㎎/L로 상시 유지하고, 시간 최대 암모니아성 질소 농도를 상시 4.0 ㎎/L 이하로 유지시키는 다단 제어시스템을 도입하면 전체적으로 설계운전에 비해 16.2%의 송풍량이 절감이 될 수 있는 것으로 시뮬레이션을 통해 파악되었다. 또한 16.2% 의 송풍량 절감은 0.00599 kg CO2.eq./m3, 연간 102.7 ton의 Scope 2 탄소 발생을 절감하는 것으로 나타나, 다단제어를 포함한 Digital Twin을 실 처리장에 적용하면 송풍량 최적화를 통한 탄소발생 저감이 수행될 수 있는 것으로 나타났다.

국제해사기구(IMO)의 선박 환경규제 강화에 따라 선박 배출 온실가스 저감을 위한 대체연료 및 새로운 추진시스템의 도입이 활발히 진행되고 있다. 특히 연료전지와 배터리를 결합한 하이브리드 전기추진시스템은 배출가스 제로 및 높은 에너지 효율을 통해 차세 대 친환경 선박의 주요 대안으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 이러한 전기추진시스템에 적용되는 암모니아 개질기의 선박 탑재를 위한 시험기준과 절차를 개발하고 그 타당성을 검증하였다. 암모니아는 저장 용이성, 운송 효율성 및 무탄소 배출 특성으로 인해 차세대 수소 공급원으로 주목받지만, 고온 개질기 필요, 독성 및 부식성, 잔류 암모니아 슬립 등 복합적 기술 문제와 안정성 확보 방안이 필수적이다. 이를 해결하기 위한 방안으로 본 논문은 실선 운항 조건을 반영한 4가지 핵심 시험항목(수소 생산량, 수소 순도, 잔류 암모니아 슬립, 경 사안정성)을 도출하고, 각 항목별로 시험환경, 절차, 측정기준, 수용기준을 포함한 정량적 시험방법론을 제시하였다. 해당 시험기준은 ISO 14687, IMO IGF Code 등 국제 기준을 기반으로 연계되며, 실선박에서의 신뢰성, 반복성, 실현가능성을 확보하기 위한 기반 자료로 활용 가 능하다.

해운 산업은 탄소 배출 저감을 위한 다양한 기술적 해결책을 모색하고 있으며, 그중 암모니아(NH3)는 차세대 무탄소 연료로 각 광받고 있다. 암모니아는 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않으며, 기존 인프라를 활용해 대규모 운송 및 저장이 가능하다는 장점이 있다. 본 연구는 암모니아를 수소(H2)로 개질하여 연료전지에 공급하고, 이를 통해 전력을 생산하는 하이브리드 전기 추진 시스템의 성능을 평가하 였다. 암모니아-수소 개질기, 수소 연료전지, 배터리로 구성된 이 시스템은 친환경적인 추진 방식이다. 경사 시험(Heel test)은 선박이 실제 항해 중에 겪을 수 있는 10도 경사 상황에서 시스템이 안정적으로 작동하는 평가하기 위해 수행되었다. 시험 결과, 암모니아 개질기는 경사 조건에서도 안정적으로 수소를 생산하였다. 연료전지와 배터리가 결합된 하이브리드 시스템은 부하 변동 상황에서도 효율적으로 전력을 관리하고 안정적인 전력 공급을 유지했다. 특히 경사 상태에서도 시스템 성능 저하 없이 연료전지와 배터리 전력, 전류, 전압의 상호작용이 원활하게 이루어졌음을 확인할 수 있다. 본 연구는 향후 친환경 선박의 핵심 기술로 자리 잡을 수 있는 암모니아 기반 추진 시스템의 안정 성과 성능을 실험적으로 검증하였다는 점에서 그 의미가 있으며, 따라서 본 연구 결과는 해운 산업에서 암모니아 기반 추진 시스템의 사용 화 가능성을 높이는 중요한 기초 자료를 제공할 것으로 기대된다.