• 에너지공학
• /
• 제18권4호
• /
• pp.221-229
• /
• 2009

본 연구에서는 지역난방 수도권 지사별 실태 및 영향인자 진단 분석을 통해 개별지사와 연계지사간의 효율적이며 경제적인 운전을 할 수 있는 최적화 운전 프로그램을 개발하고 이를 통해 실제보다 최적화 운전시 어느정도 경제적 효과가 있는지를 확인해 보고자 하였다. 이를 위해 각 지사별 실태조사를 통해 보일러, 펌프, 관련Tag(온도, 압력, 연료량)등 다양한 인자를 진단/분석하였고 최적화 프로그램 개발을 위해 방대한 1년간 데이터를 인자별 Data base를 구축할 수 있었다. 또한 이를 통해 지사별 최적화 프로그램을 개발하여 수행한 결과, 최적화 선호도는 "소각장 >한전수열 >CHP >PLBs >PLBw"이었으며 연계를 제외한 각 지사별 실제운전과 최적화 운전 비용차이가 거의 없었다. 한편, 통합운영 최적화 프로그램을 개발하여 실제와 동일한 총 생산열량과 동일한 한전수열량과 같은 고정인자는 변동치 않고 단지 연계공급/수급열량만을 프로그램을 통해 최적조건(가장 저렴하고 효율적인 열량을 우선공급하는 조건)으로 효율적으로 운전한 결과, 사계절별 임의로 선정된 2~4일에 대한 일일 절감율 2.45~6.80%, 일일 절감액 22,727천원~60,077천원을 나타내었는데, 특히 겨울철에 제일 많은 수요량을 나타내며 가장 많은 절감비용을 얻을 수 있었고 수요량이 적은 여름철이 절감비용이 가장 작았다. 이러한 결과를 토대로 1년간 실제 열량 생산비용 대비 연간 절감비용을 환산하면 이론적으로 84억원이며 이는 수도권 전지사의 연간 총 열생산 비용(3,070억원)의 2.74%이상을 절감하는 경제적 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

• 생명과학회지
• /
• 제27권10호
• /
• pp.1152-1160
• /
• 2017

단세포 녹조류 균주를 경상북도 울릉군 울릉도 거북바위 주변 조수웅덩이로부터 순수분리하여 형태적, 분자적, 및 생화학적 특성을 분석한 결과 옥세노클로렐라 프로토테코이드에 속하는 것으로 밝혀졌다. 본 종은 현재까지 한국에서 공식 기록이 없는 미기록종으로 옥세노클로렐라 프로토테코이드 MM0011 균주라고 명명하였으며, 생장, 지질/광합성 색소 조성 및 바이오매스 특성에 대해 조사를 실시하였다. 분리균주는 광범위한 온도($5-35^{\circ}C$)에서 생장할 수 있었으며 1.5 M 염화나트륨 농도까지 생존할 수 있었다. 가스크로마토그래프/질량분석기를 이용한 분석 결과, 본 균주에는 영양적으로 중요한 불포화지방산이 풍부한 것으로 나타났으며, 특히 리놀네산(27.6%) 및 알파 리놀렌산(37.2%)이 주요 지방산 성분으로 확인되었다. 따라서 본 토착 미세조류 균주는 어유 또는 식물성유를 대체할 수 있는 잠재적인 오메가-3 및 오메가-6 불포화지방산 원료가 될 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 고부가가치 항산화 물질인 루테인이 보조색소로서 본 균주에 의해 생합성 되는 것으로 밝혀졌다. 일반성분분석 결과 MM0011 균주의 휘발성물질 함량은 85.6%였으며, 원소분석 결과 총 발열량은 $20.3MJ\;kg^{-1}$으로 나타났다. 또한 배지로부터 40.5%의 전질소와 27.9%의 전인을 각각 제거할 수 있어 향후 바이오연료 원료물질 생산과 오 폐수처리를 연계할 수 있는 가능성 역시 제시하였다. 추가적으로 MM0011 바이오매스는 높은 단백질 함량(51.4%)을 갖고 있어 우수한 동물사료의 원료가 될 수 있는 가능성도 보여주고 있다. 따라서, 본 균주는 미세조류 기반 생화학 물질 생산 및 바이오매스 원료로서 상업적인 이용 가능성이 높음을 시사한다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제9권3호
• /
• pp.169-179
• /
• 2011

우리나라에서 운영하는 원자력발전소는 PWR형과 CANDU형 2종류가 있으며, 원자력발전에 의한 지속적인 에너지 공급을 위하여 이들로부터 발생하는 사용후핵연료에 대한 안전관리는 매우 중요한 인자이다. 사용후핵연료 처분을 위한 연구는 1997년부터 시작하여 한국형 사용후핵연료 처분시스템을 개발하였으며, 현재는 개발된 기술에 대한 실증 및 처분시스템의 효율향상을 위한 연구를 진행하고 있다. 또한, PWR형 사용후핵 연료의 경우 사용후핵연료 재활용 공정을 거쳐 원료물질로 다시 사용하는 연구가 진행 중이므로, 이들 공정으로부터 발생하는 고준위폐기물을 처분하는 방안을 강구하고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 PWR형과 CANDU형 사용후핵연료 모두를 직접 처분하는 개념으로 개발한 한국형 사용후핵연료 처분시스템을 바탕으로 CANDU형 사용후핵연료 처분 시스템의 처분효율을 향상시키는 방안을 도출하고자 하였다. 이를 위하여, 한국형 사용후핵연료 처분시스템의 CANDU 사용후핵연료 처분용기를 개선하여 현재 원자력발전소에서 사용하고 있는 사용후핵연료 60 다발(Bundle) 용량의 저장바스켓을 포장 활용하는 개념을 도출하고, 열해석을 통하여 처분시스템 완충재의 온도가 $100^{\circ}C$를 넘지 않도록 하는 요건을 만족하는 처분터널 및 처분공 간격을 정하여 이들에 대한 처분시스템 개념을 도출하였다. 이렇게 설정된 개념들을 단위면적당 열효율, 우라늄밀도(U-density), 처분면적, 굴착량, 완충재 및 폐쇄 물질량 측면에서 분석하여 처분효율이 가장 높은 방안을 제안하였다. 본 연구의 결과는 추후 실제 부지특성자료와 연계하여 PWR 사용후핵연료 재활용공정으로부터 발생한 고준위폐기물 처분시스템과 함께 복합 처분장 설계에 활용될 것이다.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제34권3호
• /
• pp.683-693
• /
• 2017

지구 온난화, 석유 고갈, 환경 오염에 대한 방안으로 수송부문에서 국제적으로 바이오연료에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 그 중 바이오디젤은 이산화탄소 감소 효과와 인체에 무해하며 세탄가가 높아 석유디젤을 대체할 수 있는 장점을 가지고 있다. 현재 국내 바이오디젤 수요는 지속적으로 증가하고 있으나 원료부족으로 인해 수입의존도가 커지고 있는 상황이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구는 현재 사용되지 않는 음폐유(약 33 % 유리지방산 함유)를 Amberlyst-15촉매를 이용한 에스테르화 반응을 통해 바이오디젤 원료로서 활용가능성을 확인 하였다. 다양한 반응 조건의 영향을 조사하기 위한 실험을 수행한 결과 반응온도 383 K에서 97.62 %의 전환율을 얻었으며, 반응속도는 353 K에서 373 K로 증가 할 때 최대 1.99 배까지 상승하였다. 또한 동역학적 결과를 이용하여 29.75 kJ/mol의 활성화 에너지를 확인하여 선행연구에서 연구된 타 고체촉매에 비해 에스테르화반응에 Amberlyst-15 더 적합함을 확인하였다. 그리고 메탄올 몰 비가 증가함에 따라 최대 91.43 %의 반응 전환율을 확인하였고, 촉매량 영향의 경우 0 wt%에서 20 wt%까지 증가시킨 결과 반응 전환율이 43.78 %에서 94.62 %까지, 초기 반응 속도는 1.1~1.4 배로 상승하는 것을 확인하였다. 교반속도의 경우 100~900 rpm의 조건에 따라 실험을 수행하였으나 반응 전환율에는 큰 영향을 주지 않음을 확인하였고 반응 시간에 따른 영향의 경우 240 분 까지 산가 감소를 보이다가 300 분이 지나면서부터 산가가 상승하는 결과를 가져왔다. 그리고 위 실험들을 통해 도출된 최적 조건을 적용하여 음폐유 에스테르화 반응에 적용하였고 그 결과 반응시간 60 분에서 음폐유와 모사 폐유지간의 13 %의 반응 전환율 차이를 보였으나 최종 240 분 반응 전환율은 모사 폐유지 98.12 %, 음폐유는 97.62 %로 거의 유사한 결과를 얻었다.

• 청정기술
• /
• 제22권2호
• /
• pp.132-138
• /
• 2016

상용 발전소에서 LNG를 제외한 대부분의 연료 연소시 SO₂의 배출은 필연적이며, 이는 NOx 저감용 SCR촉매의 내구성에 영향을 미치므로 저온영역에서 SO₂에 대한 내구성과 NOx 저감 성능이 우수한 SCR촉매 개발을 목적으로 Sb₂O₃의 함침량을 달리하여 metal foam 지지체에 코팅하여 촉매를 제조하였다. 실험실 규모의 상압반응기를 이용하여 NOx 저감 성능 시험을 수행하였고, 제조된 촉매의 특성은 Porosimeter, BET, SEM (scanning electron microscope), EDX (energy dispersive X-ray spectrometer), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) 기기를 이용하여 분석하였다. 촉매의 특성분석결과 비표면적은 Sb₂O₃의 함침량에 따라 증가하였고, NOx 전환활성 효율은 Sb₂O₃를 2 wt% 함침한 촉매가 가장 우수한 것으로 측정되었다. 또한 Sb₂O₃를 첨가한 촉매는 SO₂에 장시간 노출 시켰을 경우에도 NOx 전환활성 효율이 유지되는 것으로 나타났고, 활성온도영역과 SO₂의 존재 유무에 따라 Sb₂O₃ 함량을 조절함으로써 효율적인 촉매의 제조가 가능함을 확인할 수 있었다.

• 청정기술
• /
• 제27권4호
• /
• pp.341-349
• /
• 2021

연소시설에서는 화석연료에 포함된 질소와 황이 산소와 반응하여 대기 오염물질인 질소산화물(NO_X)과 황산화물(SO_X)을 발생시킨다. 인체에 유해하고 환경 오염을 야기하는 NO_X, SO_X를 저감하기 위해 전세계적으로 환경규제를 시행 중이며, 규제를 충족하기 위해 다양한 기술들을 적용하고 있다. 상용화된 NO_X 및 SO_X 저감방식들로 SCR (selective catalytic reduction), SNCR (selective non-catalytic reduction), WFGD (wet flue gas desulfurization) 등이 있으나 이 방식들의 단점들 때문에 NO_X, SO_X를 동시제거하는 연구가 근래 많이 수행되고 있다. 그러나 NO_X, SO_X 동시 제거 방식에서도 산화제 및 흡수제로 인한 폐수 발생에 대한 문제점, 특정 산화제를 활성화 하기 위한 촉매 및 전기분해 사용에 따른 비용 발생, 마지막으로 기체 산화제들 자체 유해성의 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 NO_X, SO_X 동시처리 방식의 단점들을 보완하고자 고압분산기에서 생성된 마이크로버블과 환원제를 이용하여 비용절감 및 폐수처리 시 환경부하저감 가능성을 확인해 하고자 하였다. 분산기가 마이크로버블을 생성하는 것을 이미지 프로세싱과 ESR (electron spin resonance) 분석을 통해 확인하였으며, 마이크로버블만을 이용하여 온도에 따른 NO_X, SO_X 제거율 성능 테스트도 진행하였다. 뿐만 아니라 폐수를 저감하기 위해 환원제와 마이크로버블을 이용하여 습식으로 NO_X 제거율 약 75%, SO_X 제거율 99%를 달성하였다. 본 마이크로버블 시스템에 산화제를 함께 투여할 경우 NO_X, SO_X제거율 모두 99%이상을 달성 하였다. 이러한 연구 결과를 토대로 습식산화제거방식을 적용하는 시설의 단점이었던 비용 및 환경 문제를 해결함에 기여할 수 있을 것으로 기대 된다.

• 환경영향평가
• /
• 제28권2호
• /
• pp.152-168
• /
• 2019

비소는 암 등의 질병 치료 및 생활용품 등의 원료로 사용되는 등 산업 활동 전반에 걸쳐 다양한 용도로 사용되어 온 원소이다. 그러나 토양 매립 폐기물 처리, 금속 제조 및 화석 연료의 사용 등으로 인해 환경 생태계를 오염시킬 수 있다. 특히 비소는 토양 및 미생물에 의한 자연적 요인과 산업활동과 같은 인위적 요인으로 발생 할 수 있어 환경매체 중에 광범위하게 존재하기 때문에 다른 원소에 비해 인체에 노출될 가능성이 크다. 따라서 본 연구는 기존의 단순농도 평가 및 단일 매체 중심의 오염원 관리의 단점을 극복하기 위해 다경로(흡입, 경구, 접촉 등)/다매체(대기, 수질, 토양 등) 거동 특성을 반영하여 인체 위해성 평가를 수행하였다. 결과적으로 노출경로별 비소가 인체에 가장 많이 노출되는 경로는 경구에 의한 기여도로 57~96 %를 차지했다. 상대적으로 다른 연령군에 비해 영유아에서 높은 노출량을 보였다. 이는 성인에 비해 체중이 적고 체표면적이 커서 유해물질에 더 많이 노출 될 수 있기 때문이다. 기존 연구에서 보고된 바와 같이, 비소는 경구 경로 중 먹는물의 기여도가 대부분의 연령층에서 주요 노출 경로를 보였다. 최종적으로 노출량 평가 결과에 근거하여 발암위해도 및 비발암위해도를 산정하였다. 산정결과 CTE 및 RME에 대한 발암위해도는 2.3E-05~6.7E-05의 범위로 모든 연령 군의 전체 시나리오에서 발암확률 1.0E-04을 초과하지 않았으므로, 발암위해를 무시할만한 수준으로 판단된다. 반면 RME에 대한 발암위해도는 6.4E-05~1.8E-04의 범위로써 영유아 및 미취학아동 군에서 1.3E-04~1.8E-04의 범위로 초과발암확률 1.0E-04을 초과하였다. CTE 및 RME에 대한 비발암위해도 결과는 위해지수가 각각 5.4E-02~1.9E-01, 1.5E-01~6.8E-01의 범위로 모든 연령 군의 전체 시나리오에서 위해지수 1을 초과하지 않았으므로, 비발암 위해성은 낮은 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제59권1호
• /
• pp.127-137
• /
• 2021

미세먼지 전구체인 질소산화물(NOx)에 대한 대기배출부과금 제도가 2020년부터 국내에 도입 및 시행됨에 따라 이를 저감하기 위한 경제적인 연소기술 개발은 매우 시급한 실정이다. 본 연구에서는 해외 우드펠릿 대체재로서 REC(Renewable Energy Certificates) 확보가 가능한 국내 미이용 산림 바이오매스를 연료로 하여 0.1 MWth급 순환유동층 연소 설비에서 NOx 저감을 위한 air-staging 효과를 고찰하였다. 운전 변수로는 air-staging 적용 유무, 3차 공기 공급 높이(6.4 m, 8.1 m, 9.4 m) 그리고 air-staging 비율(1차 공기:2차 공기:3차 공기=91%:9%:0%, 82%:9%:9%, 73%:9%:18%) 변화이며 운전 변수에 대한 배기가스 내 NO와 CO 농도, 연소로 높이별 온도와 압력 프로파일, 포집된 비산재(fly ash) 내 미연탄소 함량과 연소효율을 분석하였다. 3차 공기를 가장 높은 9.4 m에서 공급한 air-staging 운전 시 NO 농도는 100.7 ppm으로 air-staging을 적용하지 않은 운전 조건(148.8 ppm)보다 32.3% 감소하지만 CO 농도는 오히려 52.2 ppm에서 99.8 ppm으로 91% 증가하였다. 더불어, NO 농도의 저감을 위한 환원영역과 CO 농도의 저감을 위한 산화영역 확보를 위해 3차 공기 공급 높이를 6.4 m로 유지하며 3차 공기 공급량을 늘리고 1차 공기 공급량을 낮춘 air-staging 운전 조건(73%:9%:18%)에서는 NO와 CO 농도가 각각 90.8 ppm과 66.1 ppm으로 air-staging 적용 조건 중 가장 감소되는 것을 확인하였다. 이러한 최적 운전 조건에서 연소효율 역시, air-staging을 적용하지 않은 운전 조건의 연소효율(98.3%) 보다 높은 99.3%임을 확인하였다.