• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권2호
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• pp.230-236
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• 2009

국내 하수슬러지는 2012년부터 런던협약에 의해 해양투기가 금지될 예정에 있어 이에 대한 처리방법이 절실한 실정이다. 본 연구에서는 하수슬러지 케익을 재활용하기 위한 방법으로 탄화공정을 이용하여 탄화물 제조 및 에너지 특성에 대한 검토를 실시하였다. 하수슬러지 케익의 기초적 특성과 조성에 의하면, 하수슬러지 케익에는 27%의 인산염이 포함되어 있으며 이는 환원제로서 유해물질 처리에 이용될 수 있다. 하수슬러지 케익의 발열량을 파악한 결과, 저위발열량은 38.7 kcal/kg으로 하수슬러지 케익을 탄화하지 않고 직접 에너지원으로 사용하는 것은 바람직하지 않다. 하수슬러지 케익의 탄화공정에서 최적 탄화온도와 최적 탄화시간은 $250^{\circ}C$와 15분으로 설정되었다. 이 조건에서의 탄화물의 발열량은 비교적 낮아 하수슬러지 케익 탄화물 자체는 신재생 에너지원으로의 가능성은 크지 않다고 판단되나 인산염이 27% 정도가 포함되어 있어 다른 유기성 폐기물과 혼합하여 탄화하는 것이 적합하다고 판단되었다.

• 청정기술
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• 제15권1호
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• pp.31-37
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• 2009

본 연구는 하수슬러지 탄화물과 활성화제의 화학적 활성화반응을 이용한 활성탄 제조공정을 다루고 있다. 일반적으로 활성화제로는 알칼리 약품을 이용하는데 본 연구에서는 탄소와 활성화반응이 잘 이루어지는 KOH와 NaOH를 사용하였다. 실험결과, KOH로 제조된 활성탄이 NaOH로 제조된 활성탄보다 요오드 흡착력과 비표면적(BET) 등의 물성이 우수하였다. 하수슬러지 탄화물과 활성화제의 최적 침적비율은 KOH 75 wt%, NaOH 50 wt%임을 알 수 있었다. 5 M 염산용액으로 세척하여 중화시킨 후 증류수로 세정하는 활성탄 세정방법을 사용하였다. 본 연구의 최적 실험조건에서 하수슬러지 탄화물을 이용하여 제조된 활성탄의 경우 BET표면적 값이 약 $600m^2/g$에 이르렀다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권7호
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• pp.746-751
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• 2006

본 연구에서는 유동층 반응기에서 하수슬러지의 반응온도, 함수율, 입자크기, 가스유속에 따른 건조 및 탄화에 의한 열중량 변화를 관찰하였고 고정층 반응기에서의 결과와 비교하였다. 그 결과, 하수슬러지의 건조시 유동층을 이용한 건조는 고정층의 경우보다 약 6배 건조효율이 증가하였고, 탄화시 유동층을 이용한 경우가 고정층보다 약 4배 빠른 것으로 나타났으며, 슬러지는 약 10분 이내에 유동층 탄화가 완료되는 것으로 판단되었다. 또한, 탄화온도가 증가할수록 탄화물의 양은 감소되나, 873K 이상에서는 탄화물의 양이 유사하였으며, 유속이 증가함에 따라 잔류고형물이 감소하므로 하수슬러지는 873K 유동층 탄화시 유동화 유속범위내에서 저속 유동을 유지하는 것이 효율적인 것으로 판단되었다.

• 에너지공학
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• 제22권4호
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• pp.355-361
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• 2013

본 연구에서는 하수슬러지를 이용하여 높은 에너지 밀도와 균일한 품질의 고형연료 생산을 위해 반탄화 기술을 적용하여 반탄화 생성물의 특성과 에너지원으로서의 가치를 확인하였다. 운전인자로 반응온 도($150-230^{\circ}C$)와 반응시간(10-60분)을 달리한 결과, 반응온도가 높고, 반응시간이 길어질수록 반탄화 생성물의 수분함량은 감소하고, 발열량은 증가하였다. 또한 반응온도 조건의 상승과 함께 탄소의 함량 이 초기 시료(하수슬러지 탈수케이크) 대비 최대 60%까지 증가하였고, 산소와 수소의 함량은 감소하는 경향을 나타내었다. 특히 반응온도 $210^{\circ}C$ 이상에서는 반응시간에 관계없이 평균 발열량 약 4,818 kcal/kg를 나타내었으며, 연료비, 석탄밴드 분석 결과 H/C와 O/C의 원자수비가 낮아져 반탄화를 통해 저등급 석탄에 가까운 연료등급으로 개선되었음을 확인 할 수 있었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권2호
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• pp.264-270
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• 2016

음식물류폐기물의 에너지 잠재량은 2,206 천TOE 임에도 대부분 사료화와 퇴비화로 약 85.5%가 재활용 되고 있으며, 해당 시설에서 생산된 제품 중 사료화는 72%, 퇴비화는 61%가 무상판매되고 있다. 이에 본 연구는 음식물류폐기물을 반탄화 반응을 이용하여 연료화하고자 한다. 하지만 음식물류폐기물만 단독으로 연료화 할 경우 연료적 가치가 낮아짐을 예방하고자 하수슬러지를 일정 비율로 혼합하여 진행하였다. 음식물류폐기물과 하수슬러지의 혼합비율은 10:0, 8:2, 6:4, 5:5로 하였다. 실험 결과 혼합 비율에 상관없이 반응온도 $240^{\circ}C$이상에서 함수율 10% 이하로 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 고정탄소의 경우 반응온도가 높아질수록, 하수슬러지의 비율이 높아질수록 증가하였으며, 초기 1.1%에서 최대 약 36% 로(혼합비율 6:4, 반응온도 $270^{\circ}C$) 측정 되었으며, 발열량의 경우 반응온도 $240^{\circ}C$부터 고형연료제품기준인 3,000Kcal/Kg 이상에 만족하는 발열량을 나타내었으며, 초기시료보다 약 6배 정도 증가한 발열량을 얻을 수 있었다. Van krevelen Diagram이 Lignite 범위까지 이동하였으며, 슬러지 혼합비율이 높아질수록 높은 연료비와 5,500Kcal/kg 이하의 연소성지수를 얻을 수 있었다. 하수슬러지 혼합 비율이 높아질수록 발열량은 감소하지만, 고정탄소 함량 증가, 연료비 개선 등으로 음식물류폐기물만 단독 고형연료화 한 것 보다 연료로써의 품질이 좋아지는 것을 확인 할 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제26권2호
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• pp.75-84
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• 2018

본 연구에서는 하수슬러지의 연료화를 위하여 반탄화 생성물을 분석하였다. 혼합시료는 하수슬러지 함량을 50%로 고정하고, 왕겨와 커피박의 함량을 50%로 조절하여 제조하였다. 반탄화 실험에서 반응 시간(30min, 60min)과 온도($200^{\circ}C$, $250^{\circ}C$, $300^{\circ}C$)를 SF(Severity Factor)를 이용하여 단일변수로 나타내었다. 연구 결과 반탄화 조건인 SF가 증가할수록 발열량과 연료비가 증가하였으며, 연소성지수는 감소하는 것을 확인하였다. 혼합시료의 발열량은 커피박(CR)과 반탄화 조건(SF) 모두의 영향을 받는 것으로 나타났으며, 연료비 범위는 SF가 6.19보다 낮은 경우 갈탄의 연료비 범위(0.5~1.0)와 유사하나 SF가 7.36보다 큰 경우 저도역청탄의 연료비 범위(1.0~1.8)와 유사한 것을 확인하였다. 연소성지수는 커피박보다는 왕겨가 더 함유될수록 낮은 조건의 SF에서 안정 범위(3,000~5,500kcal/kg)의 값을 나타내는 것으로 확인되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권1호
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• pp.34-39
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• 2017

현재까지 에너지의 지속적인 요구는 대부분 화석연료에 의해 충족되고 있다. 하지만 화석연료의 한계성과 온실가스 발생 등의 환경문제로 인해 새로운 대체에너지 연구 개발에 대한 관심이 크다. 탈수 하수 슬러지를 연료 에너지로 전환하기 위해 슬러지 촤와 흑연의 두 가지 열수용체를 적용한 경우 마이크로웨이브 열분해 특성을 파악하였다. 두 수용체 모두 열분해 생성물 발생량은 가스, 슬러지 촤 그리고 타르 순으로 생성되었다. 열분해의 경우 생성가스의 주성분은 수소와 메탄이고 일부 경질 탄화수소 등이 포함되었다. 흑연 수용체의 경우 중질타르가 다량 발생되었고, 많은 양의 경질탄화수소가 발생되었다. 이 상의 실험결과로 볼 때 탈수 하수 슬러지의 마이크로웨이브 열분해에 의해 생성된 가스를 연료로 이용이 가능하지만, 가스 중에 함유된 응축성 PAH 타르를 처리해야 한다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권11호
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• pp.1132-1138
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• 2008

수슬러지의 열분해를 통해 생성된 char를 이용하여 황화수소(H$_2$S), 메틸머캡탄(CH$_3$SH) 복합악취를 제거하기 위한 흡착제를 제조하여 흡착특성을 살펴보았다. 고정층 반응기 실험에서 최적의 L/D ratio는 1.0이었으며, 온도의 증가에 따라 파과점과 흡착능이 증가되었다. H$_2$S와 CH$_3$SH의 동시흡착 특성은 단일흡착 실험보다 파과점에 도달하는 시간과 흡착량이 증가하였고, 동일 조건에서 CH$_3$SH이 H$_2$S보다 높은 유효확산계수 값을 가지므로 빠른 흡착속도로 인한 흡착능의 증가를 보였다. 또한 하수슬러지로부터 제조된 탄화물은 상업용 활성탄과 비교하여 H$_2$S 77%, CH$_3$SH 80%의 성능으로 혼합 악취성가스 제거가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권2호
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• pp.327-337
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• 2017

반 건조 소화 하수슬러지와 폐플라스틱을 혼합하여 파일롯 규모(85.3kg/hr)의 연속식 저온($510^{\circ}C{\sim}530^{\circ}C$) 열분해 실험을 하였다. 실험결과 열분해가스 발생량은 투입물 건량의 최대 68.3%, 발열량은 $40.9MJ/Nm^3$이었으며, 연속식 열분해에 따른 외기 유입율이 19.6%이었다. 오일은 투입물 건량의 4.2%가 발생하였고, 저위발열량은 32.5 MJ/kg이었으며 시설부식 등을 일으킬 수 있는 황과 염소의 함량이 각각 0.2% 이상이었다. 투입물 건량의 27.5%가 발생한 탄화물의 저위 발열량은 10.2 MJ/kg이었고, 용출시험 결과 지정폐기물에 해당하지 않았다. 열분해가스의 연소 배가스는 일산화탄소, 황산화물, 시안화수소 등의 배출농도가 특히 높았고, 다이옥신 (PCDDs/DFs)은 $0.034ng-TEQ/Sm^3$로서 법적 기준치 이내였다. 건조 배가스 응축으로 발생한 폐수는 수질오염물질 47개 항목 중 총질소, n-H 추출물질, 시안 등의 고농도 항목이 많아 전처리 후 하수처리장 등에서의 병합처리 방식을 고려할 필요가 있었다.

• 유기물자원화
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• 제32권2호
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• pp.15-25
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• 2024

본 연구에서는 하수슬러지 필터프레스 공정에서 발생하는 오염 여과포에 대하여 가압수 및 초음파 세척에 대한 재생효율을 평가하였다. 이를 위하여 3톤 규모 하수슬러지 수열탄화물 처리 필터프레스로부터 오염된 여과포를 채취하였다. 먼저, 필터프레스 여과포의 오염 특성을 평가하였다. 오염 여과포의 위치에 따른 공기투과도와 단위질량을 측정하였으며, 새 여과포 측정값과 비교하였다. 다음으로 오염 여과포 전체 면적에 대하여 공기투과도 및 단위질량 분포를 지도화하여 오염 특성을 평가하였다. 마지막으로 오염 여과포를 대상으로 3 bar의 압력 세정 및 34, 76, 120, 168 kHz 주파수의 초음파 세척을 수행하였다. 이때, 여과포의 기공 오염 정도를 3단계로 나누어 세척효율을 평가하였다. 여과포 오염 비교 결과, 기공 오염은 여과물질이 지속적으로 투입, 압착되는 여과포 하부와 양측면 위주로 발생하였으며, 표면 오염은 전체면적에 걸쳐 고르게 나타났다. 가압 세척 결과, 공기투과도는 1.3-3.1%p 증가하였으며, 오염물질은 2.7-4.4% 제거되었다. 초음파 세척결과, 공기투과도는 12.5-61.5%p 증가하였으며 오염물질은 2.7-29.2% 제거되었다. 초음파 세척에서 주파수가 낮을수록 공기투과도 재생율과 오염물질 제거율이 우수하였다. 여과포의 기공 오염 정도가 클수록 초음파 세척 후 공기투과도 향상 및 오염물질 제거 효과가 우수하였다.