아산화질소(N2O, Nitrous Oxide)는 6대 온실가스 중 하나로 대기 중에서 적외선을 흡수하여 온실효과를 유발하는 것으로 알려져 있다. 특히 지구온난화지수(GWP)는 CO2에 비해 310배 높아 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 이슈화되고 있으며, 그에 따른 강력한 환경 규 제 강화법들이 발의되고 있다. N2O 저감 기술에는 물리적인 방식에 따라 농축회수, 촉매분해, 그리고 열분해로 구분할 수 있는데, 본 연구 에서는 그 중 가장 효과적인 열분해 처리방식에 대해 논의하고자 일반적인 연소 조건 내 고온 열분해 방식을 이용하여 비용 저감과 함께 질소산화물을 저감시키는 온도 조건 및 반응 시간에 대한 정보를 제공하고자 한다. 열분해 조건으로 선정된 고온 영역은 1073 K부터 1373 K 까지 100 K 간격을 두고 계산을 수행하였다. 1073 K과 1173 K의 온도조건에 경우, N2O 저감율과 일산화질소 농도가 체류시간에 따라 비례관 계를 이루는 것이 관측되었으며, 1273 K에 경우, 체류시간이 증가함에 따라 발생되는 역반응으로 인해 N2O 저감율이 감소되는 것이 관측되 었다. 특히 1373 K에 경우, 모든 체류시간에 대해 정반응과 역반응이 화학 평형상태에 도달하여 N2O 저감에 대한 반응진행율이 오히려 감 소하는 것으로 확인되었다.

굴 패각을 입경(0 ~ 1, 1 ~ 2, 2 ~ 5 mm) 및 소성온도(400(P400), 500(P500), 600(P600), 800(P800)℃)별로 전처리 한 후, 퇴적물과 혼합 된 실내실험을 통해 퇴적물의 성상변화를 조사하였다. 굴 패각의 주요 성분인 CaCO3는 700℃ 이상의 소성 온도에서 열분해 되어 CaO로 변화하는 것으로 나타났다. P800의 Ca2+ 농도는 약 790 mg/L로 대조구 및 다른 실험구들에 비해 약 2 ~ 3배 높게 나타나 고온 소성 된 굴 패각일수록 용출되는 Ca2+는 높은 것으로 확인되었다. 600℃ 이상의 온도에서 소성된 굴 패각에서는 CaCO3의 열분해로 형성된 CaO의 가수분해를 통해 간극수 내의 pH가 0.1 ~ 0.5 증가한 것으로 나타났다. 간극수 내의 NH3-N은 대조구보다 약 2.2 ~ 7.6 mg/L의 범위로 증가하였으며, 이는 가수분해 과정에서 발생한 열, Ca2+에 의한 미생물 활동 억제, 소성 과정에서 증가한 굴 패각 공극을 통한 산소 공급 등이 복합적으로 작용한 결과로 판단된다. P600 및 P800의 직상수 및 간극수 내의 PO4-P 농도는 대조구보다 약 0.1 ~ 0.2 mg/L 낮게 나타났으며 이는 소성 굴 패각으로 인한 pH 증가 및 PO4-P와의 화학적 반응으로 판단된다. 이상의 결과를 통해 소성 온도에 따라 굴 패각은 퇴적물 내의 NH3-N 및 PO4-P의 농도변화에 영향을 미치는 것으로 확인되었으나, 입경에 의한 영향은 크지 않은 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과는 향후 소성 굴 패각을 낮은 오염도의 연안 저서환경을 개선시키기 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것을 판단된다.

In this study, the physicochemical characteristics and fluoride adsorption capacity of the bone char pyrolyzed at different temperatures; 200℃, 300℃, 350℃, 400℃, 500℃, 600℃, and 700℃ were investigated. Analytical studies of the synthesized bone char including; SEM-EDS, XRD, BET and FT-IR, showed the presence of hydroxyapatite(HAP), which is the main substance that adsorbs fluoride from aqueous solutions containing high fluoride concentrations. Bone char pyrolyzed from 350∼700℃ specifically revealed that, the lower the temperature, the higher the fluoride adsorption capacity and vice versa. The loss of the fluoride adsorption function of HAP (OH- band in the FTIR analysis) was interpreted as the main reason behind this inverse correlation between temperature and fluoride adsorption. Bone char produced at 350°C hence exhibited a fluoride adsorption capacity of 10.56 mgF/g, resulting in significantly higher adsorption compared to previous studies.

In this study, ultrasonic spray pyrolysis combined with salt-assisted decomposition, a process that adds sodium nitrate (NaNO3) into a titanium precursor solution, is used to synthesize nanosized titanium dioxide (TiO2) particles. The added NaNO3 prevents the agglomeration of the primary nanoparticles in the pyrolysis process. The nanoparticles are obtained after a washing process, removing NaNO3 and NaF from the secondary particles, which consist of the salts and TiO2 nanoparticles. The effects of pyrolysis temperature on the size, crystallographic characteristics, and bandgap energy of the synthesized nanoparticles are systematically investigated. The synthesized TiO2 nanoparticles have a size of approximately 2–10 nm a bandgap energy of 3.1–3.25 eV, depending on the synthetic temperature. These differences in properties affect the photocatalytic activities of the synthesized TiO2 nanoparticles.

본 연구는 폴리스타렌(PS) 수지의 유화공정 효율성 향상을 위해 저온열분해 회분식 반응기를 이용하여, 단일 PS 수지와 Co 및 Mo 촉매를 각각 첨가한 PS 수지를 반응온도(425, 450, 475℃), 반응 시간(20~80분, 15분 간격), 촉매 농도변화에 따른 PS수지의 액화생성물 전환율을 측정하였다. 최적의 열분해 조건은 반응온도 450℃, 반응시간 35분으로 판단되며, 전환된 액화생성물의 주요 성분은 GC/MS 분석결과 스타이렌 및 벤젠유도체가 대부분으로 나타났다. 생성물은 산업통상자원부에서 고시 한 증류성상 온도에 따라 가스, 가솔린, 등유, 경유, 중유로 분류하여 그 수율을 측정하였다. 그리고 45 0℃ 반응온도에서 촉매 사용에 따른 전환율은 Co 촉매 > Mo 촉매 > 무촉매 순이었으며, 생성물 중 가 스, 등유, 경유수율은 Mo 촉매, 가솔린은 무촉매, 중유는 Co 촉매에서 우수한 것으로 나타났다. Co 및 Mo 촉매 혼합 농도별 전환율 및 열분해 생성물 수율은 Co 촉매 100% 사용 시 가장 우수한 것으로 판 단된다.

본 연구에서는 농산부산물의 추출물의 유효 성분 함유량을 최대화 하면서 경제적으로 생산할 수 있는 저온 열분해 탄화 시스템을 개발하기 위하여 왕겨 및 은행잎을 재료로 Thermo Gravimetric Analyzer(TGA;열중량분석기) 추출 실험을 실시하여 열분해속도를 구명하였다. 두 시료는 가열속도 5∼ 50℃/min에서, 가열온도 40∼70℃에서 탈휘발이 시작되어 200∼300℃까지 탈휘발이 활발히 진행되면 서 열분해 속도가 가장 높으며 약 300℃에서 열분해속도가 급감하여 400℃이내에서 열분해가 완료되는 것으로 나타났다. 가열 속도가 높아질수록 열분해가 시작되는 온도가 높아짐을 알 수 있었고, 최적 가 열속도는 30℃/min로 추정되며 이때 두 시료의 열분해속도는 9%/min로 동일하게 나타났다. 따라서 농 산부산물의 열분해가 완료되는 온도는 가열속도에 관계없이 400℃ 이내로 추정된다.

본 연구는 폴리프로필렌(PP) 수지의 Co 및 Mo 촉매에 의한 반응시간과 농도변화에 따른 저온열분해 액화특성을 파악하고자 회분식 반응기를 이용하여 특정 온도(425, 450, 475℃)에서의 전환율을 측정하였다. 열분해 시간은 20~80분으로 설정하였고 생성물은 산업통상자원부에서 고시한 증류성상 온도에 따라 가스, 가솔린, 등유, 경유, 중유로 분류하였다. 그리고 450℃ 반응온도에서 촉매 사용에 따른 전환율은 모든 반응시간에 있어 Mo 촉매 > Co 촉매 > 무촉매 순이었다. Co 및 Mo 촉매 농도별 PP 전환율 및 열분해 생성물 수율은 Co:Mo=50:50 혼합시 가장 우수한 것으로 나타났다.

To investigate the synergy effect on the pyrolysis of mixture of polyethylene(PE) and polystyrene(PS), the pyrolysis of PE, PS and the mixture of PE-PS was carried out in a batch reactor at the atmospheric pressure and 450℃. The pyrolysis time was from 20 to 80 mins. The liquid products formed during pyrolysis were classified into gas, gasoline, kerosene, gas oil and heavy oil according to the distillation temperatures based on the petroleum product quality standard of Korea Institute of Petroleum Quality. The analysis of the product oils by GC/MS showed that the new components produced by mixing were not detected. The synergy effect according to mixing of PE and PS did not also appear. The conversion and yield of mixtures were in proportion to the mixing ratio of sample.

Green-emitting Ba1.468Sr0.5SiO4 : Eu0.012, Y0.02 phosphor powders under long-wavelength ultraviolet light were prepared via high-temperature flame spray pyrolysis from spray solutions with and without NH4Cl flux. The effects of the temperature of the diffusion flame and the NH4Cl flux on the morphologies, crystal structures and photoluminescence intensities of the Ba1.468Sr0.5SiO4 : Eu0.012, Y0.02 phosphor powders were investigated. The phosphor powders obtained from the spray solution with the NH4Cl flux had higher photoluminescence intensities compared to phosphor powders obtained from the spray solution without the flux. The photoluminescence intensity of the phosphor powders obtained from the spray solution without the flux decreased as the flow rate of the fuel gas increased. On the other hand, the photoluminescence intensity of the phosphor powders obtained from the spray solution with the flux increased as the flow rate of the fuel gas increased. The difference of in the phase purity and morphology of the powders affected the photoluminescence intensities of the phosphor powders.

The pyrolysis of high density polyethylene(HDPE) and low density polyethylene(LDPE) was carried out at temperature between 425 and 500℃ from 35 to 80 minutes. The liquid products formed during pyrolysis were classified into gasoline, kerosene, gas oil and wax according to the petroleum product quality standard of Korea Petroleum Quality Inspection Institute. The conversion and yield of liquid products for HDPE pyrolysis increased continuously according to pyrolysis temperature and pyrolysis time. The influence of pyrolysis temperature was more severe than pyrolysis time for the conversion of HDPE. For example, the liquid products of HDPE pyrolysis at 450℃ for 65 minutes were ca. 30wt.% gas oil, 15wt.% wax, 14wt.% kerosene and 11wt.% gasoline. The increase of pyrolysis temperature up to 500℃ showed the increase of wax product and the decrease of kerosene. The conversion and yield of liquid products for LDPE pyrolysis continuously increased according to pyrolysis temperature and pyrolysis time, similar to HDPE pyrolysis. The liquid products of LDPE pyrolysis at 450℃ for 65 minutes were ca. 27wt.% gas oil, 18wt.% wax, 16wt.% kerosene and 13wt.% gasoline.

해마다 증가하는 폐타이어의 발생 및 그에 따른 처리 문제가 대두되는 현 상황에서 폐타이어의 재생에너지화 기술개발 중요성이 날로 증대되고 있다. 특히, 국내에서 폐타이어 처리는 시멘트 킬른 및 단순소각에 의한 열원으로의 이용이 대부분을 차지하는데 이는 연소 시 발생되는 오염물질로 인한 2차 환경오염 또한 야기하는 문제이므로 폐타이어의 안정적인 처리를 통한 재생에너지원으로서의 경제성 향상 및 환경오염 저감 등의 해결책에 관한 기술개발 필요성이 촉구되고 있다. 폐타이어를 자원화하기 위한 열적처리 기술 중 열분해 공정은 무산소의 조건에서 500℃ 정도 온도 조건으로 간접 가열하여 1~2초 이내로 반응시킨 후 고분자 물질을 분해하여 연료로 변환하는 공정으로서 연소 반응과는 달리 오염물질이 발생하지 않는 친환경적인 처리 기술이며, 공정을 통하여 생산되는 열분해오일, 카본블랙, 철심 등과 같은 유용자원의 회수는 부가가치의 창출을 통하여 경제성 향상에 이바지 할 수 있는 이점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 폐타이어의 다양한 급속열분해 운전 조건을 통하여 재생에너지화 연구를 수행하였다. 실험에는 유동층 반응기에 비하여 시료와 유동매질 간 열 및 물질전달 속도가 높고, 비교적 큰 입자도 열분해 가능하며, 내부에 분산판이 없어 압력강하량이 적은 장점을 지닌 원뿔형 분사층 반응기를 사용하였다. 폐타이어 급속열분해 실험은 반응온도와 질소유량 및 시료의 투입속도 등 여러 인자를 변수로 두어 진행하였으며, 실험을 통하여 조건별로 생산된 열분해오일 및 카본블랙의 물리-화학적 특성을 분석하여 폐타이어의 급속열분해 반응 특성을 고찰하였다. 특히, 열분해 오일은 재생에너지원으로서 연료로서의 가치가 있는지에 대하여 알아보고자 하였다.

This study described characteristics of product gases emitted during high temperature pyrolysis of sewage sludge in the temperature range of 800 ~ 1,200oC for determining the possibility of energy recovery as one of the sewage sludge treatment methods. Char yield of each sewage sludge decreased with increasing reaction temperature until 1,000oC during pyrolysis experiment, but above 1,000oC it is nearly constant due to the total release of volatile matter contained in samples. Major gas components emitted from high temperature pyrolysis experiment of sewage sludges are CO2, H2, CO, and CH4. These major combustible gases except CO2 can be used as major energy source. Also major sulfur-containing gases known as the pollutant gas emitted during high temperature pyrolysis experiments are H2S, COS, and CS2. The principal sulfur gaseous product is H2S and concentrations of H2S and CS2 increases with increasing temperature, but in the case of COS its concentration is nearly constant with variation of temperature. So efficient treatment of sulfurcontaining gases emitted from thermal treatment of sewage sludge should be needed.

This paper analyzed thermal and carbonization properties of sewage sludge in fixed bed reactor and obtained following results. The heavy metal (Pb, Ni, Mn, Cr, Cu) content of Char showed the highest level at unprocessed sewage sludge, followed by carbonized sludge at 600, 400, and 500oC. It was thought to be mainly due to the yield of char rather than the influence of temperature. Also, the migration-test results of heavy metals satisfied the landfill directive in all samples, which may be possible to use it as landfill cover materials. The concentration of dioxin by changes of pyrolysis temperature was higher in the low temperature conditions and the proportion of PCDDs was higher than that of PCDFs.