• 대한환경공학회지
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• 제29권9호
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• pp.1060-1068
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• 2007

건강유해물질인 perchlorate로 인한 음용수의 오염은 국 내외적으로 심각히 대두되고 있으나, 전세계적으로 perchlorate에 대한 국가 차원의 규제 기준을 가진 곳은 아직 없고 발암물질로 구분되지도 않은 상황이다. 최근엔 미국 환경청(US EPA)에서 perchlorate의 예방적 복원 지침서를 발표하였으며, perchlorate 분석 및 저감기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 국내에서는 perchlorate에 대한 먹는 물 수질기준이나 배출 허용 기준 등이 설정되어 있지 않고, perchlorate에 관한 국내 연구는 초기 단계에 머무르고 있다. 본 연구에서는 perchlorate의 성상 및 인체 유해성에 관해 간단히 고찰하였고, 기존의 이온교환(Ion exchange), 생물반응기(Bioreactor), 액상 탄소 흡착(Liquid Phase Carbon Adsorption), 퇴비화 처리(Composting), 현장 생물학적 정화(In Situ Bioremediation), 투수성 반응 벽체(Permeable Reactive Barrier), 식물정화법(Phytotechnology), 막분리기술(Membrane Technologies) 등과 같은 저감 기술의 장단점 및 효율에 관해 소개하였다. 최근 활발히 진행되고 있는 투수성 반응 벽체와 생물학적 환원 기술의 통합 등에 대한 연구 및 분석기술 개발에 대해서도 소개하였다. 본 논문을 통해 향후 국내 실정에 맞는 고효율의 perchlorate 국내저감기술 개발을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권6호
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• pp.611-616
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• 2013

선박운항의 경제성, 효율성 및 편리성을 높이면서 친환경적인 선박에 대한 연구가 지속적으로 추진되고 있는데, 그 중 한 예로 전자제어식 디젤엔진의 개발을 들 수 있다. 그러나 전자제어식 엔진으로 추진되는 선박은 안전성과 신뢰성이 우려되고 있어 이들을 선박에 널리 보급하는데 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 전자제어식과 캠구동식 연료분사시스템을 탑재하고 있는 선박의 주기관을 이용하여 시스템별 배기성능을 비교 분석하였다. 그 결과 전자제어식의 경제적 운항 모드에서는 캠구동식과 비슷한 배기특성을 나타내었지만, 유해가스 저배출 모드의 100% 부하상태에서는 NOx를 100ppm 이상, HC의 경우 50% 부하상태에서는 10~20ppm을, 25% 부하상태에서는 35~40ppm을 캠구동식에 비해 저감시킨다. 연료소비율에 있어서는 25% 부하상태에서 압축압력을 캠 구동식에 비해 200bar 이상 증가시킨 700bar로 유지할 때 7g/kWh 정도 저감되었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제41권3호
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• pp.216-221
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• 2017

디젤엔진은 내연기관 중에 제동 열효율이 가장 높은 엔진이기 때문에 큰 동력을 필요로 하는 대형트럭과 같은 중 대형 운송 차량 및 선박 등의 수송분야 및 발전시스템 등의 다양한 분야에서 사용되어지고 있다. 하지만, 디젤엔진은 연소과정에서 질소산화물(이하 NOx) 발생량이 많은 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 선박용 디젤엔진의 NOx를 저감하기 위해서 습식 배기가스 처리 기술인 무격막식 해수 전기분해 방식을 이용하여 NOx 저감을 시도하였다. 실제 해수를 사용하여 디젤엔진에서 배출되는 유해가스에 전기 분해된 해수인 전해수를 분사하여 보았다. 전해수의 pH 농도 및 유효염소농도, 온도에 따른 NO 산화율 및 NOx 감소량을 조사하였다. 본 실험을 통해서 전해수의 pH가 약산성 영역일 경우가 중성일 경우보다 산화탑에서의 NO 산화율이 상승하였고, 유효염소농도가 높을수록 NO 산화율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 전해수 온도는 NO 산화율에 영향이 없음을 추가적으로 확인할 수 있었으며 디젤엔진에서 생성된 배기배출물에 전해수를 분사함으로써 NOx가 저감됨을 확인할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.1-7
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• 2018

화석연료를 사용하는 내연기관에서 배출되는 가스는 환경오염, 지구온난화와 인체에 유해하여 많은 사회적인 문제를 야기시키고 있다. 최근에는 신재생에너지의 수요가 증가하고 있으며, 정부의 정책적인 지원과 연구개발 또한 활발하다. 가정에서 많이 사용되는 태양열에너지 시스템의 집열부는 열매체로 프로필렌글리콜 부동액이 물과 50% 고정된 값으로 혼합되어 영하온도에서도 집열부에 열을 전달한다. 그러나 집열부 내의 열매체에 누수가 발생되면 태양열시스템 특성상 보충수를 태양열 집열부에 공급하는데, 이로 인하여 보충수 내의 급수로 인하여 부동액 농도가 낮아지게 된다. 이에 따라 태양열 집열부위의 온도가 저하되어 동파를 야기하게 되는데 태양열에너지 시스템 정비 보수를 위해서 비용 부담이 증가하여 많은 문제점을 증가시킨다. 이 연구는 태양열에너지 시스템에 발생되는 동파 방지를 위하여 온도 저하에 따라 자동으로 부동액 농도를 제어가능한 장치를 개발하는 것이다. 물 성분이 프로필렌글리콜보다 전기전도도가 크며, 온도가 저온으로 내려갈수록 저항값이 증가하였다. 프로필렌글리콜 농도 제어 목표값 40, 50 및 60% 값은 39.6, 50.7 및 60.1%의 프로필렌글리콜 농도값으로 보정을 통하여 제어를 해야 한다.

• 자원리싸이클링
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• 제22권3호
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• pp.91-99
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• 2013

우리나라 경제의 근간을 이루고 있는 철강산업, 자동차산업이나 전자산업에서 전기도금은 중요한 역할을 담당하고 있다. 전기도금 폐액은 전처리, 도금 및 후처리과정에서 발생하는 폐액이고 다양한 금속염을 포함한 유해한 폐수이다. 현재 일반적인 폐수는 환경법상 배수 규제치 이하로 중화처리한 후 각종 금속이 혼합된 슬러지는 매립하거나 위탁처리하고 있는데, 처리에 따른 막대한 비용이 들뿐만 아니라 매립지 부족과 유가금속 자원 낭비를 초래하고 있다. 따라서 이러한 폐수에서 유가금속을 회수하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 전기도금 폐액에서 금속을 선택적으로 회수하는 새로운 방법은 철산화세균을 이용하는 방법, 황화제를 이용한 황화물(MS) 회수법 및 유기용매를 이용한 용매추출법 등에 관한 연구가 진행되고 있다. 이들의 폐수처리방법을 이용하여 Fe, Cu, Zn, Ni 등의 금속이온이 혼합된 폐수에서 유가금속을 95%이상 회수하는 성과를 거두었다. 이는 전기도금공정에서 배출되는 폐수를 폐기할 것이 아니라 도시광산의 중요한 금속자원으로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.520-520
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• 2016

석유 화학공장에서 발생하는 spent sulfidic caustic (SSC) 폐수는 액화석유가스(LPG)나 천연가스(NG)의 정제과정에서 발생되는 것으로 고농도의 sulfide와 cresylic, phenolic 그리고 mercaptan 등이 포함된 독성과 냄새를 유발하는 물질이다. 이러한 물질들은 LPG나 NG의 정제과정에서 높은 산도를 가진 휘발성 황화합 물질들을 제거하기 위해 사용된 NaOH가 $H_2S$와 반응하여 발생하는 것이다. 진한 갈색 또는 검은색을 띄는 SSC 폐수는 12 이상의 높은 pH를 가지고 있으며 5~12 wt%의 높은 염분도를 가지고 있다. 또한 강한 부식성과 독성을 가진 황화합물의 농도가 1~4 wt%이며, 방향족 탄화수소 물질 (i.e. methanethiol, benzene, tolune and phenol)들도 다량 함유되어 있다. 따라서 이러한 유해 물질들은 기존의 하수처리 공정으로 방류하기 전에 완벽하게 처리해야만 하수처리 공정의 오염 부하량을 줄일 수 있다. 습식산화공정은 SSC 폐수를 처리하기 위해 흔히 사용되고 있는 물리-화학적 처리 공정이지만 고비용, 고에너지가 필요하며, 고온 및 고압에서만 작동되어 안전상의 문제점을 갖고 있다. 또한 습식산화공정을 거친 폐수는 배출허용기준을 만족하기 위해 생물학적 2차 처리가 반드시 필요하다. 철-과산화수소를 이용하는 펜톤산화 공정, 그리고 sulfide를 sulfate로 전환시키는 생물학적 처리 공정은 황화합물의 완전한 무기물화가 힘들며, 현장 적용 시 기술적 경제적 부담이 크다. 이러한 단점을 극복하고, SSC 폐수를 효과적으로 처리하기 위해 본 연구는, 높은 흡착력과 광산화력을 가진 흡착광산화 반응 시스템(Adsorption Photocatalysis System, APS)을 개발하였다. APS는 SSC 폐수를 시스템 내부로 유입하여 수중의 오염물질을 흡착광산화제로 구성된 반응구조체가 흡착하고, 흡착된 오염물질을 UV에너지와 이산화티타늄 광촉매의 광화학반응에 의해 최종적으로 무해한 물질로 환원시키는 폐수처리시스템이다. APS의 반응구조체는 태양에너지 및 인공에너지원에 의해 활용 가능하며, 난분해성 유기화합물질을 물과 이산화탄소로 분해할 수 있는 친환경적이고 경제적인 소재로서 널리 쓰이고 있는 이산화티타늄 광촉매와 화력발전소의 높은 소성온도에 의해 연소된 후 발생되는 bottom ash를 이산화티타늄의 지지체로 사용하여 높은 흡착력과 광촉매 산화력을 가진 복합물이다. 개발된 APS에 의해 SSC 폐수를 처리한 결과, COD 86.1%, 탁도 98.4%, sulfide 99.9%의 높은 처리효율을 보여주고 있다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 APS는 강한 부식성과 독성 그리고 높은 농도를 가지고 있는 SSC 폐수를 효과적으로 처리할 수 있다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권spc호
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• pp.30-36
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• 2022

수처리 후 직접 해양으로 배출하는 산업시설 등에서 Hazardous and Noxious Substance (HNS) 농도 변화를 연속 자동 측정하기 위한 센서의 기본적 성능으로 상온에서도 ppb 수준의 검출이 가능한 센서가 필요하다고 판단하여 기존의 센서의 감도를 높이기 위한 방법을 제안하였다. 우선 나노입자 박막에 전도성 탄소계 첨가물을 이용하여 필름의 전도도를 높이는 방법과 촉매 금속을 이용하여 표면에서의 이온 흡착도를 높이는 방법에 대해서 각각 연구하였다. 전도성 개선을 위해서 ITO 나노입자를 활용한 필름에 carbon black을 첨가물로 선택하여, 첨가물 함유량에 따른 센서의 성능변화를 관찰하였다. 그 결과 CB 함량 5 wt% 정도에서 전도성 증가에 의한 저항과 응답시간의 변화를 관찰할 수 있었고, 유기용제를 대상으로 한 실험에서 검출하한은 250 ppb 정도까지 낮아지는 것을 확인하였다. 또한 액체 중 이온 흡착도를 높이기 위하여 센서 표면에 촉매로 Au를 스퍼터로 제작한 표면 촉매층을 형성한 시료를 이용한 실험에서 센서의 응답은 20% 이상 증가하고 평균 검출하한은 61 ppm까지 낮아지는 것을 확인하였다. 이 결과로부터 금속산화물 나노입자를 활용한 화학저항형 센서가 상온에서도 수십 ppb 정도의 HNS를 검출할 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
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• 한국분말야금학회 2001년도 춘계학술강연 및 발표대회
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• pp.9-10
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• 2001

용융공정 $YBa_2Cu_3O_{7-x}$(123) 초전도체는 고자장 하에서도 통전특성이 우수하다 그러나 123 초전도체에는 미세균열이나 기공과 같이 초전도체의 통전특성에 유해 한 요인들도 다수 포함된다. 미세균열은 고온 정방정 상이 저온 사방정상으로 상변 태 시 발생하는 웅력에 의해 생성된다. 반면, 기공은 123 성형체를 녹이는 과정에서 123 상에 포함된 산소원자들이 격자로부터 이탈되고, 이 산소원자들이 모여 액상에서 기공을 형성한다. 제조공정에 따라 기공의 크기와 밀도가 다르지만 대략 수십 이크론 정도로 대단히 크다 생성된 기공 중 일부는 열처리 중에 소멸되나, 어떤 것들은 그대로 남아 초전도체의 치밀화를 방해한다. 본 연구에서는 123의 용융 및 $YBa_2Cu_3O_{7-x}$(211)과 액상으로의 분해 과정 및 포정반응과 관련된 미세조직을 조사하여 기공생성과 소멸과정을 조사하였고, 123의 최종 미세조직에 대한 기공의 영향에 대 하여 연구하였다. 열처리 스케쥴은 123-211-액상의 그림 l의 2원 상태도를 기초로 하여 결정하였다. 먼저 부분 용융상태에서의 기공의 분포를 알고자 시편을 105$0^{\circ}C$에서 0.5-1 시 간 유지한 후, 액체 질소통에 넣어 냉각하였다 (그림 2의 열처리 경로 CD)$\circled1$부분 용 융상태에서 급랭할 경우 211과 액상 상태가 그대로 유지되므로 액상에서의 기공분 포를 관찰할 수 있다. 또 다른 시편들은 그림 2의 @$\circled2$경로로 열처리하였다. 이 시편에서는 고온에서 생성된 211과 액상이 반웅하여 123 결정이 생성, 성장하므로 123 결정립 내의 기공분포를 알 수 있다. 그림 3은 시편에서의 기공과 액상포켓의 분포를 모식도와 각 부위의 미세조직 사진이다. 시편에는 산소가스 발생으로 인해 생성된 수형의 기공이 관찰된다. 기공은 시편의 중앙에 집중되며, 시편 바깥부분은 기공에 액상이 채워진 액상포켓이 관찰된다. 기공의 생성과 소멸과정은 다음과 같다. 출발물질인 123 분말이 211과 액상으로 분해될 때 산소가스가 배출되며, 이로 인해 액상에서 구형의 기공이 생성된다. 이들 중 일부는 액상으로 채워져 소멸되나, 나머지는 그대로 남는다. 특히, 시편 중앙에 서는 수십-수백 마이크론 크기의 커다란 기공이 다수 관찰된는데, 이는 기공의 합체로 만들어진 것이다. 포정반응 열처리 시 기공 소멸로 만들어진 액상포켓들은 주변 211 입자와 반응하여 123 영역으로 변한다. 이곳은 다른 지역과 비교하여 211 밀도 가 낮기 때문에, 미반응 액상이 남거나 211 밀도가 낮은 123 영역이 된다. 액상으로 채워지지 못한 구형의 기공들 중 다수가 123 결정 내로 포획되며, 그 형상은 액상/ 기공/고상 계면에너지에 의해 결정된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.167-175
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• 2018

천연 가스는 공기 오염 물질을 거의 배출하지 않는 깨끗한 연료입니다. 이 연구의 목적은 CNG 버스용 NGOC/LNT(천연가스산화촉매/질소산화물흡장)촉매의 메탄과 질소산화물 동시 저감에 관한 연구로 메탄과 질소산화물 저감 성능 개선과 관련하여 조촉매, washcoat 담지량, 교반 시간 및 담체 종류에 대해 주로 초점을 두었다. 더구나, 니켈은 알칼리성의 독성 산화물이고 메탄에 영향을 미치는 효과가 있기 때문에, 3 wt% 니켈이 담지된 천연가스산화촉매는 일반적으로 메탄 전환율을 통해 우수한 메탄 감소 성능을 나타낸다. 담체에 담지량이 적으면 유해 가스의 흡장량이 충분치 않고 워시 코트가 너무 많이 담지되면 담체의 셀이 막히게 되었다. 촉매의 경제적을 고려할 때 촉매에 담지되는 양은 124g/L가 적절하다. 물질마다 5시간 동안 교반된 NGOC/LNT 촉매의 200에서 550도 까지 NOx 전환율은 2시간 동안 교반된 NGOC/LNT 촉매보다 전체 온도 범위에서 10-15% 우수한 성능을 보였다. 세라믹 담체의 NGOC/LNT 촉매는 메탈 담체보다 약 20% 수준의 높은 메탄 저감 성능을 나타냈다.

• 자원리싸이클링
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• 제18권4호
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• pp.14-23
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• 2009

각종 전기전자제품의 제조과정 또는 사용 후 해체 과정에서 배출되는 폐전기전자기기(WEEE) 스크랩으로부터 금, 은, 팔라듐등 귀금속과 구리, 주석, 니켈등 유가금속의 회수는 금속 재활용측면뿐만 아니라 환경 유해물질 저감의 측면에서도 매우 중요하다. 일반적으로 WEEE 스크랩은 여러 종류의 금속과 합금뿐만 아니라 내화 산화물과 플라스틱 성분 등으로 구성된 복합물질이다. WEEE 스크랩에 함유된 귀금속과 유가금속은 가스휘발공정, 건식공정 또는 습식공정으로 회수될 수 있다. 그러나 가스휘발공정과 습식공정은 아직 기초연구단계에 머물고 있는 실정으로, 현재 WEEE 스크랩으로부터 금, 은, 팔라듐 및 구리 등을 회수하기위한 상업적인 플랜트의 대부분은 건식공정으로 이루어지고 있다. 따라서 본 논문에서는 WEEE 스크랩으로부터 귀금속 및 유가금속을 회수하는 건식공정에 대하여 소개하고, 폐동슬래그를 슬래그 형성제로 활용하여 WEEE 스크랩으로부터 귀금속 및 유가금속을 회수하기 위한 규모 확대 실험에 대한 결과를 제시한다.