극저탄소 알루미늄 킬드강내에 합금원소로 첨가된 Al, Ti, Nb, B등은 열처리 공정중 질화물이나 탄화물로 석출되어 강의 재결정집합조직을 변화시킴으로써 강판재의 디입드로잉 특성에 결정적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 Ti및 Nb를 단독으로 또는 동시에 첨가한 데 이어, B, P, Si 및 Mn등을 추가로 첨가한 극저탄소 고강도 강판의 집삽조직에 미치는 질화물, 탄화물과 같은 미세 석출물의 영향을 TEM, SEM, 광학현미경분석에 의하여 조사하였다. Nb 및 Ti를 동시에 첨가한 강에서는 미세한 Nb2C 및 Ti2AIN가 주로 석출되는 반면, Nb를 단독으로 첨가한 강에서는 미세한 AIN 및 조대한 BN이 석출되고,Ti를 단독으로 첨가한 강에서는 비교적 조대한 Ti4N3및 조대한 N10N22/Ti68이 석출되는 것으로 관찰되었다. 또한 이러한 탄질화물들의 석출에 의하여 세 강이 서로 다른 결정입도를 나타내는데, 결정입도는 Nb 및 Ti동시첨가강과 Nb단독첨가강이 서로 비슷하고, Ti단독첨가강이 가장 큰 것으로 나타났다.

AI킬드한 극저탄소강에 Ti, Nb등의탄화물 또는 질화물 형성원소를 첨가하면 우수한 디프드로잉특성과 내시효성을 나타내는 강판을 얻을 수 있다고 알려져 있으므로 본 연구에서는 Ti및 Nb를 단독 또는 동시에 첨가하거나 B를 추가로 첨가한 고강도 극저탄소 강판을 제조하여 각각의재결정 집합조직과 기계적 성질을 측정비교하여 보았다. 역극점도에 나타난 집합조직강도의 변화를 조사한 결과 어닐링처리에 의하여 (100)면 강도와 (111)면 강도의 변화가 가장 많이 나타난 것은 Nb첨가강이며, Nb와 Ti를 단독으로 첨가한 강과 Ti를 단독으로 첨가한 강은 변화정도가 비슷하였다.극점도를 비교하면,Nb와 Ti를 동시에 첨가한강, Nb를 단독으로 첨가한 강 그리고 Ti를 단독으로 첨가한강 모두 냉간 압연한 상태에서는112<110>집합조직이 발달하였으며 어닐링처리한 후에는 111<112>집합조직이 잘 발달하였다. 그러나 세 종류의 강간에 집합조직의 차이는 별로 없었다. 결정립도와 관계가 깊은 경도에서는 결정립도가 가장 작은 Nb 및 Ti동시첨가강에서 경도가 가장 높고, Nb단독첨가강, Ti단독첨가강의 순서로 감소하는 경향을 보였다.

The treatment of sewage sludge using hydrothermal carbonization (HTC) can be an attractive alternative to conventional sludge disposal, but it should be accompanied by a drying process that uses Refuse-derived Fuel (RDF). However, the largest proportion of the energy demand in sludge-drying techniques is for heat sources, which has led to increased operation and maintenance costs. Recovering residual heat to apply to sludge drying significantly reduces both the operating cost and the greenhouse gas emissions. Suitable integration can be realized between drying technology and waste-to-energy (WtE) plants through the recovery of waste heat in WtE conversion as a heat source for sludge drying. This present paper investigates the indirect disk drying performance of the hydrothermal carbonization of sewage sludge using a low-temperature heat source in a laboratory and proposes an integration process with the drying technology of hydrothermal carbonization using waste heat. This paper concludes with experimental results that indirect disk drying technology can be applied in waste-heat recovery systems.

Carbonaceous material prepared from oriental cherry can be used for the adsorption of zinc ion from an aqueous solution. Parameters such as pH (4-11), temperature (293-333 K), mixing intensity (10-120 rpm) and contact time (0.5- 90 min) were studied. Increasing pH (99.6% at pH 11) and temperature (99.8% at 333 K) caused an increase in adsorption capacity. A pseudo-equilibrium state was reached within 1 min of contact time. Removal efficiency of zinc ion remained constant regardless of mixing intensity. The adsorption equilibrium data were best represented by the Freundlich adsorption isotherm. The calculated maximum adsorption capacity was 3.541 mg/g. Thermodynamic studies demonstrated that the adsorption process was spontaneous with Gibb’s free-energy values ranging between -3.272 and -15.594 kJ/mol and endothermic with an enthalpy value of 86.984 kJ/mol. Therefore, carbonaceous material from oriental cherry was shown to have good potential for the adsorption of zinc ion.

Using a mixture of sewage sludge and woody waste, optimal conditions for the bio-briquette process of carbonization residue were evaluated by compressive strength and bulk density. For the bio-briquette process, the optimal conditions were determined to be a molding temperature of 110oC and a moisture content of 10%. As the lignin in the carbonization residue can be used as a natural binder because of its plasticizing property, the bio-briquette process uses this property. To increase the compressive strength to >3.50 MPa, binders such as polyvinyl alcohol (PVA), guar gum, and starch were mixed in the carbonization residue. At 3 wt.% of PVA, 3 wt.% of guar gum, and 5 wt.% of starch, the conditions of binder usage were evaluated. To examine the cost in the bio-briquette production with the addition of the binder, the proportion of binder cost for the bio-briquette production were evaluated at 9.2% for PVA, 8.6% for guar gum, and 3.3% for starch, and starch was determined to be the best binder for the bio-briquette process.

악취물질인 황화수소는 미생물에 의한 유기물의 혐기성 분해과정에서 황산염 환원을 통해 주로 발생하며 일반적으로 황화합물계열 악취물질 중 가장 발생량이 크고 악취유발에 대한 기여도 역시 가장 큰 물질로서 악취관리에 있어 매우 중요하다. 그 주요 발생원은 양돈 등 축산시설을 비롯하여 도축시설, 사료 및 비료 제조공장, 수산식품제조공장, 분뇨 및 하수처리시설, 펄프제조시설, 폐기물 처리 또는 매립시설 등이다. 황화수소 제거에는 여러 가지 기술이 적용되고 있는데 이 중 활성탄에 의한 흡착제거는 높은 처리효율과 처리의 편이성 등 장점을 가지고 있어 악취제거를 위한 주요 기술로 활용되고 있다. 그러나 활성탄은 야자껍질이나 석탄 등을 이용하여 탄화 및 활성화 과정에 의해 제조되므로 에너지 소비가 크고 가격이 높아 이를 해소하기 위해 활성화를 거치지 않은 탄화물을 이용하거나 농업부산물, 유기성 폐기물 등의 재료로부터 활성탄을 제조하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 하지만 탄화물은 흡착에 필요한 미세공의 형성이 활성탄에 미치지 못하여 흡착능이 떨어지고, 대체재료를 사용한 활성탄의 경우에는 재료의 단가는 낮아지고 흡착능은 확보되나 활성화과정에서 수율이 떨어져 생산량이 적기 때문에 실제 생산을 통한 활용에는 한계가 있다. 본 연구에서는 황화수소 제거를 위하여 농업부산물로 발생하는 왕겨의 탄화물인 탄화왕겨를 이용하는 방안을 모색하고자 하였다. 탄화왕겨 역시 탄화과정만으로 생산되므로 비표면적이 작아 그 제거능은 활성탄에 비해 낮게 나타나는 제약을 가지고 있다. 이에 그 제거능 향상을 위하여 적절한 알칼리성 물질을 선정하고 이를 탄화왕겨에 첨착시킨 후 칼럼실험(H2S 농도 1,000 ppm, 가스유량 600 mL/min)에 의해 황화수소 제거특성을 평가하였다. 또한 황화수소에 대하여 가장 큰 제거능을 보이는 것으로 알려져 있는 야자껍질 활성탄과 비교함으로써 탄화왕겨의 기능성 개선의 정도를 알아보았다. 연구결과, 탄화왕겨의 비표면적은 83.44 ㎡/g으로 활성탄의 1122.95 ㎡/g에 비해 월등히 작았으며 탄화왕겨의 황화수소 제거능도 활성탄의 7.3 mg H2S/g보다 훨씬 작은 1.4 mg H2S/g에 불과한 것으로 나타나 물리적 흡착만으로는 악취제거에 한계가 있음을 알 수 있었다. 그러나 알칼리성 물질을 첨착시킨 탄화왕겨의 경우 활성탄보다 큰 황화수소 제거능을 나타내었으며, 특히 NaOH가 첨착된 탄화왕겨에서는 활성탄의 3배가 넘는 제거능이 확인되었다. 이는 동일한 물질을 활성탄에 첨착시킨 경우에서 보인 황화수소 제거능에 비해서도 60% 이상 향상된 것이다. 결국 탄화왕겨가 활성탄보다 알칼리성 물질에 대하여 우수한 첨착특성을 가지면서 그 표면에 첨착된 알칼리성 물질이 황화수소와 반응함으로써 화학적 흡착에 의해 제거능이 크게 향상되는 것으로 판단된다. 따라서 탄화왕겨에 알칼리성 물질을 첨착시킴으로써 에너지 소비 및 비용을 절감하면서 악취제거능 확보가 가능함을 확인할 수 있었다.

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.

폐바이오매스를 이용하여 Bio-SRF로 활용을 위해 제시되고 있는 반탄화(Torrefaction) 기술은 대표적인 신재생에너지 활용 방안으로, 원료의 공급 안정성 및 제한적 처리 방법으로 인해 각광받고 있다. 일찍부터 해외에서는 반탄화 기술을 통해 생성된 탄화물의 높은 적용성을 인지하여 상용규모의 기술 개발이 활성화 되어 있으며, 주로 활용 가능한 폐바이오매스가 많이 발생되는 유럽 및 북미 지역에서 활발하게 수행되고 있다. 반면 국내에서는 기존 폐바이오매스는 매립 위주로 처리되어오고 있으며, 최근에서야 폐바이오매스의 자원 인식 전환을 통해 적극적으로 기술개발사업에 노력을 기울이고 있는 추세이다. 이러한 생산된 반탄화물은 소수성 및 낮은 함수율로 인해 운송 용이성 확대와 더불어 고정탄소 성분의 증가에 따른 높은 에너지 밀도로 석탄발전 설비에서의 혼합 연소를 통한 활용이 기대되고 있다. 반탄화물은 무산소 조건 상에서 200~300℃의 반응 온도 영역에서 열분해 과정 중 폐바이오매스 내 함유된 수분 및 휘발분 제거를 통해 얻을 수 있다. 반면에 국내에서 시행되고 있는 Bio-SRF 기준은 탄화물을 에너지원으로 활용하는 측면에서 엄격하게 다뤄져 적용 가능한 폐바이오매스 종류가 한정적이다. 이러한 배경은 원료로 사용되고 있는 폐바이오매스 종류별 함유하고 있는 염소, 황분 및 회분 함량이 다양하며, 이러한 성분들은 향후 반탄화물이 적용 될 소각 및 가스화 시스템 내부 부식 등에 따른 연속운전 저해 요소로 작용이 가능하기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 적용범위가 제한적인 폐바이오매스를 활용하여 Bio-SRF 규격을 충족시키는 반탄화물을 생산하기 위해 다수의 폐바이오매스의 혼합비율에 따른 반탄화물 특성을 검토하였다. 대상 원료로, 폐목재와 고품질 하수슬러지 및 저품질 하수슬러지별 반응 온도 및 반응 시간에 따라 생산된 반탄화물 특성 실험결과를 이용하여 Bio-SRF 기준을 충족시키는 원료의 최적 혼합비율을 도출하였다. 저품질 하수슬러지와 폐목재를 활용할 경우 습윤 기준 하수슬러지 60% 및 폐목재 40% 의 혼합비율이, 고품질 하수슬러지의 경우 습윤기준 하수슬러지 80% 및 폐목재 20%가 최적조건으로 도출되었다. 본 연구를 통해 처리 방법이 제한적인 폐바이오매스를 이용한 반탄화물 생산이 가능할 것으로 기대되며, 향후 폐바이오매스의 대상 범위를 확대를 통해 혼합 폐바이오매스를 이용한 반탄화물 기술 개발에 중요한 가이드라인으로 제시될 것으로 사료된다.

본 연구에서는 음식물 폐기물을 이용한 반탄화물의 고형연료로서 에너지 잠재성 평가를 위하여 반탄화시 특성 및 탄화물의 연소 특성에 관한 결과를 고찰하였으며, 이를 위하여 온도(150~600℃) 조건에서 에너지 수율 및 발열량, 회분 및 가연분, 발생가스 측정을 통한 분석을 하였고, TGA (Thermaogravimetric Analyzer)를 이용하여 음식물 폐기물의 반탄화 반응에 따른 활성화 에너지 변화를 속도론적 해석을 통해 고찰하였다. 또한 탄화물로부터 펠릿을 성형 제조한 후 고형연료화 시설에서 생산된 고형연료(SRF)와 등온, 승온 연소하여 발생되는 가스의 성분을 비교 분석 하였다. 본 연구로부터 반탄화 온도의 증가함에 따라 발열량과 회분함량은 증가 하였으며, 가연분 및 에너지 수율은 감소하였다. 또한 연소 배가스 중 CO2, CO, HCl의 경우 고형연료(SRF) 보다 낮게 발생함을 확인할 수 있었다.

In order to prevent the spreading infectious disease in domestic animal, livestock excretion should be controlled bysterilization. The basic concept of sterilization can be described by thermal treatment under vacuum state. From the basicconcept of sterilization, livestock excretion can be converted to produce renewable energy using the method ofcarbonization and the method of carbonization can also be reduced greenhouse gas effectively. Chicken manure is usedas a sample of renewable energy source in the carbonization reactor. The basic energy characteristics of chicken manuresuch as proximate analysis, and heating value are estimated. The carbonization residue of chicken manure which isobtained from carbonization experiment is subject to several analyses in order to examine the energy characteristics suchas heating value, fuel ratio, combustible index and yield. As increased carbonization temperature, both heating value andfuel ratio (fixed carbon/volatile combustible) of the residue are increased up to 350oC but yield of the residue is decreased.From the results of bulk density, fuel ratio and total heating value of the residue, the optimal conditions of carbonizationtemperature and time can be decided by about 350oC and 15min. Since the residue of chicken manure can not be satisfiedwith the standard of the third grade of solid fuel product, it is desirable that chicken manure be modified with othermaterials to improve an energy potential and to use as a clean fuel.

화석연료 고갈 및 환경문제 해결을 위한 대체 에너지원 확보에 대한 연구가 여러 분야에서 활발히 진행되고 있다. EU의 경우 신재생에너지 보급률의 80% 정도를 바이오매스로 달성하고 있을 정도로, 바이오매스는 자원의 순환적 이용과 재생산 가능한 청정에너지원으로 주목을 받고 있다. 일반적인 바이오매스는 밀도가 낮고 함수율이 높기 때문에, 바이오매스를 펠렛화하여, 연료로 사용하는 방법이 주로 이용되고 있다. 물리적인 압축을 통해 밀도를 높인 펠렛의 발열량은 약 4,000kcal/kg 정도로, 일반연료유(휘발유)의 발열량인 8,000 kcal/kg의 약 50% 정도 수준으로, 에너지밀도가 높은 바이오매스 연료 생산이 필요하다. 반탄화(Torrfaction)는 반응온도 200~300℃ 범위에서 무산소 조건에서 일어나는 열화학적인 공정으로 부분적인 탈휘발화 반응 및 열분해 반응을 통하여 에너지 밀도가 높은 탄화물을 제조하기 위한 방법이다. 본 연구에서는 실험실 규모의 고정층 반응기를 이용하여 말레이시아에서 자생하는 바이오매스 중 Leucaena를 반응시간 30분인 조건에서 반응온도를 228, 266, 290, 315 및 350℃로 변화시켜 생성된 반탄화물에 대한 기초성분 및 SEM 분석 등을 통하여, 반응온도의 영향을 검토하였다.

The adsorption behavior of nitrate nitrogen was investigated from aqueous solution using char prepared from oak chip. The removal rate of nitrate nitrogen was found to be dependent on temperature and it is increased as the temperature increase. Adsorption equilibrium data of nitrate nitrogen on oak char. reasonably fitted Langmuir and Freundlich isotherm models. The adsorption energy obtained from D-R model was 12.5 kJ/mole at 20℃ indicating an ion exchange process as primary adsorption mechanism. Thermodynamic parameters such as △Go,, △Ho, and △So were -23.76 kJ/mole, 26.1 kJ/mole and 89.7 J/K·mole at 20℃, respectively, indicated that the nature of nitrate nitrogen adsorption is spontaneous and endothermic.