The combustion and exhaust emission characteristics were investigated in an DME fueled HCCI engine. Carbon dioxide, nitrogen and mixed gas, which was composed of carbon dioxide and nitrogen, were used as control parameters of combustion and exhaust emission. As the oxygen concentration in induction air, which was occurred by carbon dioxide, nitrogen and mixed gas, was reduced, the start of auto-ignition was retarded and the burn duration was extended due to obstruction of combustion and reduction of combustion temperature. Due to these fact, indicated mean effective pressure was increased and indicated combustion efficiency was decreased by carbon dioxide, nitrogen and mixed gas. In case of exhaust emission, hydrocarbon and carbon monoxide was increased by reduction of oxygen concentration in induction air. Especially, partial burning was appeared at lower than about 18% of oxygen concentration by supplying carbon dioxide. However it was overcome by intake air heating.
탄소광물화 기술은 석탄재와 이산화탄소를 반응시켜 건설재료 등으로 활용이 가능한 복합탄산염 등의 부산물을 생산함과 동시에 이산화탄소를 탄산염에 고정화하여 온실가스 감축효과를 얻을 수 있는 기술로, 이산화탄소 감축 및 경제적 잠재력을 고려하면 국가 온실가스 감축 목표를 실현하기 위한 유용한 방안이 될 수 있다. 그러나 아직까지는 해당 기술의 이산화탄소 감축 성능과 환경적인 이점, 경제성 등에 대한 자료가 적어서 기술의 상용화 가능성에 대해서는 명확하지 않은 상태이다. 본 연구는 국내 순환유동층 발전소에서 발생되는 이산화탄소와 석탄재를 이용하는 이산화탄소 투입량 기준 6,000 tonCO2/년 규모의 탄소광물화 설비에 대해 이산화탄소 감축량 및 경제성 분석을 수행했다. 공정 분석 결과 1톤의 복합탄산염 생산 시 실질적인 이산화탄소 감축량은 약 45.8 kgCO2eq, 연간 약 805.3 tonCO2로 산정되었으며, 경제적 편익 분석 시 비용편익분석비(B/C Ratio)는 1.04, 내부수익률(IRR)은 10.65 %, 순현재가치(NPV)는 24,713,465 원으로 나타나, 탄소광물화 설비가 어느 정도 경제성을 확보하고 있는 것으로 분석되었다.
This paper reports on a pilot scale comparison of PACS coagulation with and without pH preadjustment. The pH of the water was adjusted with carbon dioxide and sulfuric acid. Process performance was assessed on the basis of total organic carbon(TOC), UV absorbance, turbidity and disinfection by-product(DBP) precursors. Coagulation pH appeared to be a determining factor for maximum NOM removal. The optimum coagulation pH in order to decrease TOC and turbidity were pH 7. Preadjustment of pH 7 increased TOC removal to as much as 43, 47 percent with sulfuric acid and carbon dioxide. Moreover, coagulation at pH 7 caused a reduction in UV$_{254}$, THMFP and HAAFP compared to the baseline coagulation. For preadjustment of pH 7 with carbon dioxide, the percentage of TOC, UV$_{254}$, THMFP and HAAFP shows the reduction rate of 3.8, 0.5, 4.8, 9.4% comparing to the coagulation rendition using sulfuric acid. Acid addition to depress pH during coagulation decrease Langelier Saturation Index(LSI), potentially causing increase corrosion in water distribution systems. LSI for carbon dioxide and sulfuric acid at pH 6 was -2.3, -3.3. Therefore, carbon dioxide was more effective at controlling corrosion than sulfuric acid.
A consumption based study on the carbon dioxide ($CO_2$) emission change due to the changes in the bovine meat consumption behavior in Korea was carried out. It was found that if the consumption of bovine meat be reduced by half, the reduction amount of $CO_2$ emissions be over 0.8 $MtCO_2e$ in all senarios in 2023. This amount is equivalent to over 50% of the greenhouse gases (GHGs) emission reduction target in agriculture and forestry, and fishery, a significant reduction. It was also found that the $CO_2$ emission reduction amount in consumption-based approach was the largest when the consumption of the imported bovine meat be reduced, though the difference was not that large.
This study organizes scenarios on the power supply and demand plans considering the uncertainties and the portion of distributed energy resources. In analysing the scenarios, it estimates total electricity supply cost in the social aspect, natural gas demand and air pollutants emission including carbon dioxide. Also the analysis is performed to estimate the marginal cost of carbon dioxide reduction for the fuel switching from coal to liquified natural gas. In result, the social cost could be decreased by replacing some portion of renewable energy by LNG-based combined heat and power and delaying the construction of large base-load generators such as coal and nuclear plants. The marginal carbon dioxide reduction cost by fuel switching is in plausible range for fuel switching to be an option for carbon dioxide emission reduction when the social cost is considered.
In this study, we prepared the magnesium oxide decorated ordered mesoporous carbons processed by the reduction of magnesium oxide precursor on the CMK-3 surfaces in order to investigate the characterization and the effect on their carbon dioxide adsorption behaviors. The magnesium contents of the prepared samples were characterized using XPS. The textural properties of the prepared samples were investigated by $N_2$/77 K adsorption isotherms by BET equation. The carbon dioxide adsorption capacities of the prepared samples were investigated by the amounts of carbon dioxide adsorptions at 298 K and 1.0 atm. The results showed that the magnesium oxide on the CMK-3 surface enhanced interaction between carbon dioxide and adsorbents. Consequently, it was found that the magnesium oxide led to an increase in the carbon dioxide adsorption capacity of the CMK-3.
Electrochemical reduction of carbon dioxide under high pressure on Fe electrodes and a gas diffusion electrode containing Pt catalyst (Pt-GDE) had been investigated. Formic acid was formed on Fe electrode with a faradaic efficiency of 60% at a current density of $120mA\;cm^{-2}$ under 30 atm of $CO_2$. Hydrocarbons such as $CH_4$, $C_2H_6$, $C_3H_6$, $1-C_4H_8$, and $n-C_5H_{12}$ are also formed. The distribution of hydrocarbons followed well the Schultz-Flory distribution. $CH_4$ was formed efficiently as the main reduction product on Pt-GDE.
전기화학적 환원을 통한 이산화탄소의 활용을 위한 노력은 오래 전부터 계속되어 왔다. 최근에는 액체연료 중 가격이 비싸고 그 활용도가 높은 포름산의 생성을 위한 연구가 많이 진행되고 있지만 실제 포름산을 생성하고 분석하는 과정에서 효율의 개선과 분석에 어려움이 따른다. 따라서 이산화탄소 환원을 이용한 포름산 생성에 필요한 시스템의 제조, 반응 조건의 개발 및 분석 방법의 정량화가 필요하다. 본 연구에서는 이산화탄소의 전기화학적 환원을 통한 포름산의 생성을 진행하고 생성된 포름산의 양을 분석하였다. 실험에 이용된 셀은 양이온 교환막을 사용하는 대용량의 회분형 셀을 이용하였으며 전위차계를 통하여 삼전극에서 전기화학 실험을 진행하였다. 전기화학 실험은 다양한 촉매 금속을 이용하여 선형 전위 주사법과 chronoamperometry를 통해 진행했으며 이 때 기준전극은 염화은 전극을 이용하였고 상대전극은 백금 전극을 사용하였다. 실험을 통해 생성된 포름산의 농도를 high performance liquid chromatography(HPLC)를 통하여 분석하여 시스템의 적정성과 분석 방법의 유효성을 검증하였다.
이산화탄소의 유용한 화합물로의 전환은 온실가스 증가로 인한 기후변화에 따른 환경문제의 해결 뿐 아니라 탄소원의 재활용이란 관점에서 무척 중요하다. 그러나 탄소화합물 중 가장 안정된 이산화탄소를 다른 유용한 화합물로 변환시키기 위해서는 에너지가 투입되어야 하고 효과적인 전환을 위하여 촉매의 개발 및 관련된 반응 조건의 확립이 필요하다. 본 총설에서는 그 동안 전기화학적으로 이산화탄소를 변환시킨 연구 내용들을 전극재료, 무기화합물, 효소를 이산화탄소의 환원 촉매로서 이용한 경우로 나누어 전체적으로 살펴보았다. 선택성이 좋고 효율적이며 안정성을 가진 촉매는 아직 개발되지 않은 상황이므로 앞으로 많은 연구가 진행되어야 할 분야이다.
일산화탄소탈수소화효소를 이용한 이산화탄소의 전기화학적 환원 반응의 최적화를 위해 pH와 온도의 영향을 살펴보았다. pH는 이산화탄소의 환원반응 용이성과 효소의 안정도 효과가 함께 반영되는 6.3에서 최적의 조건을 보였고, 온도는 이산화탄소의 용해도가 적어지더라도 효소의 활성이 가장 좋은 60도에서 최적 조건을 보였다. 일산화탄소탈수소화효소의 안정성 및 활성이 가장 중요한 조건임을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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