• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권2호
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• pp.9-14
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• 2020

필터가 장착 된 먼지 감소 팬을 포함하여 새로운 유형의 Composite Cyclone Scrubber를 개발하고, 목표 설치 및 유지 보수 비용에 대해서는 기존 도로 오염 저감 시스템 대비 64 %의 투자비 절감 (61 억 원 vs. 170 억 원), 기존 도로 오염 저감 조치 (72.6 억 원) 대비 사회적 비용편익이 43 % 증가, 50.8 억 원)가 예측되고 있다. 장치의 구성은 송풍기 형 나선형 가이드 베인이며, 분사 압력은 미세먼지를 포집한다. 분사 각도 및 접촉 범위가 다양한 노즐, 스프레이 액체 등과 순환 수를 이용한 스프레이이며, 분사 된 물이 Guide Vane과 45도 각도로 충돌로 인해 오염된 가스를 만나기 때문에 41.4 % 더 많은 미세 먼지를 포집한다. 이는 기존의 집진기보다 141 % 증가한 것이다. 포집 액체, 순환 빗물 및 우물 공급원과 관련하여 우리는 특허에서 막대한 양의 에너지와 경제적으로 절약되는 친환경 시스템을 기대한다. 가이드 베인 및 금속 필터는 90 % 이상의 미세 먼지를 줄였으며, 분무 된 물은 베인과 필터를 청소하여 유지 관리 예산을 최소화했다. 개발 된 설계의 예비 평가를 통해 특징적인 물분사로 인하여 유지 보수 예산을 줄일 수 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제40권1호
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• pp.1-6
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• 2016

본 연구에서는 선박에서 발생하는 대기오염물질을 처리하기 위해 사용되는 습식 스크러버를 이용한 배기가스 세정시스템(EGCS: Exhaust Gas Cleaning System)에서 발생되는 폐수를 재이용 할 수 있는 순환시스템을 개발하기 위해 진행되었다. 선박 배기가스 DePM, DeSOx 순환처리장치 (Recycle system)의 세정수의 입자성물질과 분산유를 효과적으로 제거할 수 있는 수 처리 시스템을 개발한 결과 원심분리형 Purifier만으로는 미세한 분산유의 처리가 어렵다는 결과가 도출되어 원심분리형 Purifier 후처리로 유수분리 경사 분리판을 이용한 유수분리기의 일종인 Coalescer를 본 시스템에 적용하였다. Coalescer는 2차 분산 상태의 에멀젼화 된 미세 기름입자를 합착시켜 분리하는 기술이다. 선박 배기가스 DePM, DeSOx 순환처리장치 (Recycle system)에서 배출되는 세정수를 Purifier와 Coalescer를 이용하여 처리한 결과 입자성물질은 55% 분산유는 유입수 대비 99%이상 처리되는 것을 확인하였다. 따라서 선박 대기오염 저감을 위한 습식세정탑 시스템에 본 세정수 처리시스템을 도입하면 세정수로서 재사용이 가능하다고 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.399-404
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• 2021

2020년 1월 1일부터 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)는 선박 대기오염 규제를 지속적으로 강화하고 있으며, 배출 규제해역이 아닌 일반해역을 운항하는 전 세계 모든 적용대상 선박에 대하여 황함유량 0.5 %를 초과하지 않는 연료유를 사용하거나 이에 준하는 대기오염 배출기준을 만족하도록 결정하였다. 최근 습식 스크러버를 통한 본 규정의 대기오염 배출기준을 만족시키려는 연구가 진행되고 있으나, 이 기술은 폐세정수를 동시에 유발하는 문제점이 있다. 본 연구에서는 국제해사기구의 폐세정수 배출 기준을 준수하기 위한 이온교환수지 공정의 성능을 평가하였다. 모사폐세정수를 사용하여 실험실 규모의 회분식 및 연속식 실험을 진행하였다. 실험 결과 모사폐세정수의 높은 총용존고형물에도 불구하고 이온교환수지 특성에 따라 선택적으로 질산염의 제거가 효율적으로 이루어짐을 확인하였다. 추가적으로 다양한 운영조건을 최적화함에 따라서 제거 효율을 개선할 수 있었으며, 이를 통하여 국제해사기구의 폐세정수 배출수 수질 기준을 만족할 수 있을 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권6호
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• pp.898-904
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• 2021

본 연구에서는 강화되는 황산화물 및 입자상물질의 배출규제를 만족시키기 위한 후처리장치로 습식전기집진기에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 실험을 위해 선박용 중유(HFO, 황함유량 약 2.1%)를 연료로 사용하는 선박용 4행정 디젤엔진(STX-MAN B&W)을 활용하였으며, 연돌에 설치된 습식전기집진기 입/출구에서 측정을 실시하였다. 미세먼지 측정을 위해서는 광학식 계측기(OPA-102) 및 중량농도측정방식(Method 5 Isokinetic Train)을 이용하였으며, 황산화물 계측을 위해서는 FT-IR(DX-4000)을 사용하였다. 엔진부하는 50%, 75%, 100%로 변화시키면서 실험을 실시하였다. 실험 결과로, 엔진부하가 50%에서 100%로 변화함에 따라 미세먼지 저감 효율은 모든 부하 조건에서 94~98% 정도의 높은 저감 효율을 나타내었다. 추가적으로 습식전기집진기 퀜칭존에서 배기가스의 온도를 낮추는 과정 중 세정액에 의한 이산화황(SO₂) 저감을 확인할 수 있었으며, 저감율은 엔진부하에 따라 55%~81%로 확인되었다.

• 청정기술
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• 제25권3호
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• pp.189-197
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• 2019

본 연구에서는 대표 악취물질로 분류되는 황화수소(hydrogen sulfide, $H_2S$)를 처리하기 위해 3원계의 금속이온 물질이 담지된 활성탄의 제조조건 최적화에 대한 연구를 수행하였다. $H_2S$ 흡착성능 증진을 위한 금속이온 물질로는 $H_2S$ 흡착성능 증진 물질인 KI를 기반으로 Li 및 Fe 또는 3원계(K, Li, Fe)로 조합 시 성능 증진을 확인하였으며, 이는 XRD 분석을 통해 각 활성 물질의 $H_2S$와의 반응 또한 결합에 의한 것으로 판단하였다. 흡착제의 열처리시 질소를 이용한 경우 공기에 비교하여 흡착 성능이 약 3배 이상 증가하였다. 최적 흡착제의 최대 흡착량 상수($q_m$)값은 97.07로써 기존 K 기반 첨착활성탄 대비 6배의 흡착성능이 나타났으며, 물질전달속도와 흡착속도 간 평형에 의해 객관적인 흡착량($0.3g\;g^{-1}$ 이상)이 확보됨을 확인하였다. 입자 크기에 따른 흡착제 성능 차이를 확인한 결과, 성능의 구배는 존재하나 시약급 활성탄 입자 크기를 가지는 활성탄의 개질 시에도 성능 증진이 뚜렷함을 확인하였다. 상대습도가 비교적 높은 60, 100%에서도 흡착성능이 존재함을 확인하였으며, 이를 통해 스크러버 후단과 같은 습도가 높은 실 공정에도 적용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국항만경제학회지
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• 제38권3호
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• pp.69-86
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• 2022

본 연구는 초대형선 도입으로 대형선 수리 수요가 증가하고 있으며, 해상 오염물질 규제강화로 스크러버와 선박평형수처리장치를 부착하는 선박개조 시장이 확대되고 있는 상황에서 우리나라 대형 수리조선소의 건립 필요성을 고찰하고, 수리조선소 경쟁력 결정요인들을 도출하여 경쟁력을 평가하였으며, 수리조선소 건립 운영의 경제적 타당성을 검증하였다. 수리조선소의 경쟁력 결정요인에 대한 AHP 분석결과, 수리조선소 경쟁력 결정요인의 중요도는 입출항 안전성, 수리기술력, 도크 및 안벽시설, 수리비용, 수리기간(납기준수), 수리 부품 조달 등의 순서로 나타나 해운선사 및 선박관리회사들은 수리조선소를 선택함에 있어서 수리조선 인프라와 수리기술 및 품질 등을 가장 중요하게 고려한다는 것을 알 수 있다. 향후 건립될 부산항 수리조선소의 경쟁력에 대한 AHP 분석에서는 이동 거리, 수리서비스 품질, 수리부품 조달과 입출항 안전성, 수리 기술력, 도크 및 안벽 시설, 수리기간(납기준수) 순으로 나타났다. 이는 부산항 입항 선박들이 기항 시에 바로 이용할 수 있으므로 이동거리 요인의 경쟁력이 가장 높으며, 해운기업들이 수리조선소를 결정함에 있어서 중요하게 판단하고 있는 경쟁력 요인 대부분에서 부산항 수리조선소의 경쟁력이 높다는 것을 나타낸다. 부산항 수리조선소의 건립 및 운영 타당성을 비용 편익 분석(cost-benefit analysis)한 결과, 순현재가치는 4,356억원, 내부수익률은 9.8%로 사회적 할인율(4.5%)보다 높으며, 비용 대비 편익 비(B/C)가 1.167로 높게 나타나 경제성 타당성(economic feasibility)이 있는 것으로 나타났다. 연구결과 부산항 수리조선소의 필요성과 경제적 타당성이 충분히 확보되고 있으며, 경쟁력에 대한 평가도 높게 나타나므로, 실무적 관점에서 본 연구는 부산항 수리조선소 건립의 논리적 타당성과 사업 추진의 이론적 기반을 제공할 수 있을 것이다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.158-159
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• 2022

기후위기로 인해 온실가스 감축을 비롯한 다양한 환경규제가 발효되고 있다. 이는 어느 특정 산업분야에 그치지 않고, 전세계적인고산업 전반에 영향을 미치고 있다. 이러한 이유로 IMO와 각국 정부에서는 조선·해운산업관련한 전략과 정책을 발표하고 있는 상황이다. 현행규정은 기존 화석연료를 사용하면서 스크러버와 같은 부가설비를 통해 일정부분 해결가능하겠지만, 궁극적으로는 에너지 전환을 통해 선박에서 발생하는 배출가스에서 이산화탄소(CO₂)와 같은 온실가스의 배출을 제한해야 한다. 이를 위해서는 전통연료인 기름과 천연가스를 대체할 수 있는 연료를 개발해야한다. 그중에서 수소는 연료로 사용할 때 오염물질을 배출하지않는 청정에너지로써 주목을 받고 있다. 하지만, 수소를 폭발범위가 넓고 확산속도가 빨라 이에대한 연구가 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 수소추진선박의 연료준비실내에서 수소 누출이 발생하였을 때 그 경향을 분석하고 환기특성을 알아보고자 하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제34권2호
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• pp.134-138
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• 2015

본 연구에서는 기존 스크러버의 분사노즐과 충진층의 폐쇄 위험성 및 장치의 복잡함으로 인한 단점을 극복하고 화학사고 발생 시 현장에서 유해물질의 신속한 처리가 가능하도록 이동형 와류식 세정장치를 제작하였다. 제작된 장치의 성능을 확인하기 위하여 후드 입구에서 유입풍량 조절에 따른 송풍기 배출구에서의 풍속변화를 확인하였으며, 분무연기 및 25% 암모니아 용액을 이용하여 성능평가를 수행하였다. 제작된 장치의 후드 댐퍼 개방 각도를 변화시킴에 따라 유입풍속(유입유량)이 변하는 것을 확인하였으며, 이는 물질의 용해도 특성 및 농도에 따라 유입풍속을 증감시켜 세정기 내에서의 체류시간을 조절하는데 유용할 것으로 판단된다. 제작된 장치의 유해가스 제거성능을 확인하기 위하여 분무연기와 25% 암모니아 용액을 이용하여 실험을 수행하였다. 세정기 후드의 댐퍼를 완전 개방시킨 상태에서 분무연기를 노출시킨 결과, 높은 유입 유량으로 인해 연기 일부는 와류 내에서 체류하지 못하고 송풍기로 배출되었다. 그러므로 암모니아 용액을 이용한 실험에서는 댐퍼 개방 각도를 60도로 설정하여 후드에 노출시켰다. 암모니아 용액을 30분간 세정기에 흡입시킨 후 물의 pH를 측정한 결과 12 이상으로 나타나 염기성의 암모니아 가스가 물에 충분히 흡수된 것을 관찰하였다. 후드 입구 및 송풍기 배출구에서 암모니아 농도 비교시, 체류시간 5분일 때 제거효율 83%로 최대로 나타났으며(pH 10) 이후로 급격히 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 유해가스의 물에 대한 용해도외에도 체류시간이 세정액으로의 흡수 및 제거효율에 미치는 중요한 인자임을 나타낸다.

• 유기물자원화
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• 제25권1호
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• pp.103-110
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• 2017

우리나라 양돈 농장 내 돈사의 대부분은 고밀도 사육에 적합한 피트형 구조를 가지고 있다. 피트형 돈사는 돼지의 배설물이 바닥의 공간에 장기간 저장되는 구조로서 기존의 돈사에 비해 분뇨 처리를 위한 노동비용이 크게 절감되는 장점이 있다. 그러나 피트에 저장된 분뇨슬러리는 암모니아를 비롯하여 다양한 냄새물질을 지속적으로 배출하여 돼지와 근로자의 건강을 위협하게 된다. 축산업의 역사가 오래된 축산 선진국에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 슬러리 첨가제, 스크러버, 바이오필터 등을 개발하였으며 우리나라 역시, 점차 고밀도 사육 방식이 확산됨에 따라 냄새저감 수단에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있다. 특히 최근에는 돈사 피트에 직접 투여하는 미생물제의 보급이 빠르게 확대되고 있다. 미생물제는 구매 비용이 높다는 단점에도 불구하고 운반, 저장, 사용이 편리하고 상대적으로 유지비가 저렴하여 소규모 양돈 농가에서 많이 선택되고 있다. 이러한 미생물제와 비교하여 유사한 효과를 발휘하면서도 비용이 훨씬 저렴한 냄새저감 수단으로서 수용성 탄수화물이 있다. 수용성탄수화물이란 설탕, 포도당, 당밀과 같이 분자량이 적은 단당류 또는 이당류 등을 포함하며 분뇨슬러리에 용해된 이후 빠르게 미생물에 의해 이용될 수 있는 탄소화합물을 의미한다. 분뇨 내 미생물은 투여된 수용성 탄수화물을 분해하여 이산화탄소 및 각종 유기산을 생산함으로 슬러리를 산화시키는 효과를 발휘한다. 산화된 슬러리 내에서 비이온성인 암모니아는 이온성인 암모늄 이온으로 전환되어 휘발성을 잃게 된다. 본 연구에서 대표적인 수용성 탄수화물인 설탕을 돈분뇨 슬러리(120kg)에 0.1%(w/w) 투여함으로서 슬러리의 pH를 8.2 수준으로 유지하였고 암모니아의 휘발은 10일 평균 33% 저감하는 효과를 얻었다. 결론적으로 본 연구의 결과를 돈사 현장에서 활용한다면 미생물제에 비해 보다 저렴한 비용으로 피트 슬러리의 암모니아 휘발을 저감할 수 있을 것으로 예상된다.