• 대한환경공학회지
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• 제32권2호
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• pp.131-140
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• 2010

도심 내에서 발생하는 음식물쓰레기와 일반 가연성쓰레기인 생활폐기물을 수거 및 집하한 후에 바이오매스로 활용하고 이를 이용하여 생성된 에너지는 주거 및 상업단지 등에 공급하는 폐기물 제로 청정도시를 구상하였다. 바이오매스 순환거점으로는 바이오에너지화 시스템을 연계한 생활폐기물 자동집하시설을 설정하였다. 바이오에너지화 시스템은 바이오가스화, 연료화, 에너지순환공정으로 구성하였다. 음식물쓰레기는 처리하면서 바이오가스화하고, 일반 가연성 쓰레기는 열분해/건조하여 연료화하며, 발생되는 바이오가스와 연료는 에너지 순환공정에서 발전기, 보일러의 연료로 사용되게 하였다. 또한, 가상의 사업 대상지구에서 음식물쓰레기 35 톤/일, 일반 가연성 쓰레기 20 톤/일로 생활폐기물 총 55 톤/일에 대한 처리 및 처분에 있어서 기존도시와 폐기물 제로 청정도시에서의 탄소저감 및 건설비를 비교하였다. 그 결과, 폐기물제로청정도시에서는 기존 도시 대비 연간 탄소배출량이 약 2.7배 저감 가능하고, 폐기물 관련 환경기초시설의 건설비도 기존도시에 비교하여 약 15%절감이 예측되었다.

• Carbon letters
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• 제26권
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• pp.1-10
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• 2018

Biochar obtained from the thermal conversion of biomass has high potential as a substitute material for activated carbon and other carbon-based materials because it is economical, environmentally friendly, and carbon-neutral. The physicochemical properties of biochar can also be controlled by a range of activation methods such as physical, chemical, and hydrothermal treatments. Activated biochar can be used as a catalyst for the catalytic pyrolysis of a biomass and as an absorbent for the removal of heavy metal ions and atmospheric pollutants. The applications of biochar are also expanding not only as a key component in producing energy storage materials, such as supercapacitors, lithium ion batteries, and fuel cells, but also in carbon capture and storage. This paper reviews the recent progress on the activation of biochar and its diverse present and future applications.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제8권3호
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• pp.169-182
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• 2017

Iron and nitrogen codoped carbon (Fe-N/C) catalysts have emerged as one of the most promising replacements for state-of-the-art platinum-based electrocatalysts for oxygen reduction reaction (ORR) in polymer electrolyte fuel cells. During the last decade, significant progress has been achieved in Fe-N/C catalysts in terms of ORR activity improvement and active site identification. In this review, we focus on recent efforts towards advancing our understanding of the structure of active sites in Fe-N/C catalysts. We summarize the spectroscopic and electrochemical methods that are used to analyze active site structure in Fe-N/C catalysts, and the relationship between active site structure and ORR activity in these catalysts. We provide an overview of recently reported synthetic strategies that can generate active sites in Fe-N/C catalysts preferentially. We then discuss newly suggested active sites in Fe-N/C catalysts. Finally, we conclude this review with a brief future outlook.

• Fibers and Polymers
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• 제1권2호
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• pp.97-102
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• 2000

Pitch precursors were synthesized from coal tar(CT) and pyrolysis fuel oil(PFO, petroleum residue oil) at relatively low temperature of $250^{\circ}$, in the presence of horontrifluorideidiethyletherate complex(BFDE) as a catalyst and nitrobenzene(NB) as a co-catalyst. The softening point, nitrogen content and carbon yield increased with an increase of concentration of NB. The pitch precursors with good spinnability were prepared by removing the volatile components through $N_2$ blowing. The precursor pitches were spun through a circular nozzle, stabilized at $310^{\circ}$ and finally carbonized at $1000^{\circ}$. The optically anisotropic structure formed at the absence of NB was changed into isotropic structure, showing a decrease in size of the flow domain. The hollow carbon fiber could be prepared in the process of stabilization. The results proposed that the morphology of carbon materials could be controlled by changing the concentration of catalyst and/or co-catalyst and/or stabilization condition that affect on the mobility of molecules during carbonization.

• 대한안전경영과학회지
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• 제25권4호
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• pp.153-161
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• 2023

Carbon black is a material in the form of fine black powder obtained by incomplete combustion or pyrolysis of hydrocarbons, and is composed of 90-99% carbon, and the rest is composed of hydrogen and oxygen. In the event of an emergency during the manufacture of carbon black, the generated tail gas should be safely discharged through an emergency line to prevent fire, explosion, and environmental pollution accidents caused by the tail gas. If the pressure continues to rise, the pressure control valve shall operate and the rupture plate shall be ruptured sequentially and the tail gas shall be discharged to the vent stack through the emergency line. As an emergency emission system, even if some untreated substances in the tail gas are released into the atmosphere, they are lighter than air, so it is safe to discharge them to a safe place through the Vent Stack. If the gas pressure is rising or worse, it is discharged from the Vent Stackine, and discharging fuel.

• 대한환경공학회지
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• 제29권9호
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• pp.1013-1019
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• 2007

본 논문의 목적은 최근 발생량이 급속히 증가하고 있으나, 적절한 처리방법이 없는 인쇄회로기판의 원자재인 페놀수지 동박적층판(Phenol Copper Clad Laminate, 이하 p-CCL)의 재활용을 위해 열분해 적용 가능성을 조사하는데 있다. 동역학 특성은 열중량분석기(Thermogravimetric Analyzer, 이하 TGA)를 사용하였다. 또한 280, 350, $600^{\circ}C$의 온도에서 생성된 액체와 고체부산물에 대해서는 원소분석, 공업분석, 발열량 등의 일반적인 특성을 분석하였고, 액체부산물은 GC/MS, FT-IR를 이용하여 구성 성분을 분석하였다. TGA 결과에 의하면 p-CCL의 분해는 세 단계에 걸쳐 일어났다. 첫 번째는 $280^{\circ}C$ 이하의 저온 분해구간, $280\sim350^{\circ}C$의 중온분해구간, $350^{\circ}C$ 이상의 고온 분해구간으로 구분할 수 있다. 저온, 중온에서의 액체부산물의 주요 성분은 수분과 페놀인 반면에 고온에서는 가지가 있는 페놀류와 퓨란류로 나타났다. 반응온도가 높아짐에 따라 휘발성분의 양은 감소하는 반면 고정탄소의 함량은 증가하였다. 고체 부산물의 고위 발열량은 $7,400\sim7,600$ kcal/kg으로 연료로서의 활용 가능성이 있다고 여겨진다. 또한 고체부산물의 고정탄소 함량이 높고, 회분 성분 함량이 낮기 때문에 적절한 개질화 과정을 거친다면 흡착제로서도 활용 가능하다고 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제27권2호
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• pp.31-40
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• 2019

가축분뇨는 2018년 말 기준으로 연간 총 51,013천 톤이 발생하였고 그 중의 91.2%인 46,530천 톤이 퇴비화(40,647천 톤)나 액비화(5,884천 톤) 방법에 의해 처리되었다. 현재 우리나라의 가축분뇨 처리 관련 정책방향은 가축분뇨를 퇴비화나 액비화 방법을 적용하여 비료자원화 한 후 농경지에 유기성 비료로서 환원한다는 것이고, 이 정책은 가축분뇨 처리와 영양물질 순환 측면에서 그 효과가 매우 크다고 할 수 있다. 그러나 지난 수십 년 동안 지속적으로 감소하는 농경지 면적과 환경관련 제도의 변천상황을 고려하면 향후에 가축분 퇴비의 시용에 대한 제한이 강화될 우려 있다. 지역적인 양분 과잉발생 현상, 양분관리제 그리고 지자체별 가축 사육두수 제한조항과 같은 환경관련 제도 등이 가축분뇨 처리 및 자원화에 난제요인으로 작용하게 될 우려가 있다. 이에 더해 가축분뇨로부터 유래된 영양물질이 주요 댐의 상류에 위치한 지류로 유입될 수도 있을 것이라는 일부의 견해도 존재한다. 특히 최근 들어서는 가축분뇨 퇴비에서 미세먼지가 발생된다는 문제까지 제기되기도 했다. 이렇듯 가축분뇨 퇴비화에 대한 일반의 관심이 높아지고 있어서 새로운 방식의 가축분뇨 처리기술 개발의 필요성이 높아진 상황이다. 특히 소는 타 축종에 비해 마리당 분뇨발생량이 많아 우분처리 관련 신기술 개발은 그 효과가 매우 클 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 우분을 고체연료원으로서 사용시의 효과를 분석하기 위하여 우분펠릿의 연소과정에서 나타나는 특성을 조사하였다. 연소실험 결과 연소실의 온도가 약 $300^{\circ}C$ 내외에 도달했을 때 우분펠릿의 무게감소가 급격하게 나타나기 시작하였다. 우분펠릿의 열분해 과정에서 생성된 열분해가스중의 수소와 메탄 그리고 일산화탄소 농도는 각각 6.65~11.62%, 0.58~1.54% 그리고 11.47~14.07% 수준이었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.780-787
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• 2019

본 연구에서는 국내외 저탄소 녹색성장을 위한 대안으로서 수소에너지와 그 이용 기술에 대한 관심이 높아지는 추세에 발맞춰 무탄소 연료인 수소를 LNG 의 주성분인 메탄, 메탄-프로판, 메탄-프로판-에탄 동축류 확산화염 내에 첨가하여 화염형상 및 연소생성물에 미치는 영향을 확인하였다. 상온상압 조건의 확산화염에 수소를 단계적으로 첨가하여 실제 생성되는 연소생성물의 변화 추이를 가스 분석기를 이용하여 실험적으로 관찰하였고 확산화염의 형상은 디지털카메라를 이용하여 단계적으로 관찰 하였다. 실험결과에서 확산화염에 수소를 첨가함에 따라 질소산화물의 생성량이 선형에 가깝게 증가하는 경향을 보였다. 이것은 수소의 상대적으로 높은 단열화염온도와 빠른 연소속도가 Thermal NOx의 생성을 촉진했기 때문이다. 반면 이산화탄소의 생성량은 감소하는 경향이 나타났는데 수소를 첨가함에 따라 메탄, 메탄-프로판, 메탄-에탄-프로판의 혼합 확산화염에 포함되어있는 전체 탄소비율이 줄어들어 이산화탄소의 생성량이 감소한 것이다. 이는 선박에서 LNG-수소의 혼합 연료사용으로 인해 온실가스인 이산화탄소를 저감할 수 있는 하나의 방안으로 고려될 수 있다는 것을 의미한다.

• 공업화학
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• 제27권6호
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• pp.646-652
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• 2016

바이오매스는 최근 화석연료의 고갈 및 지구온난화 등의 문제에 대응하기 위한 신재생에너지원으로 많은 관심을 받고 있다. 바이오오일은 폐목재, 농업 및 임업 부산물 등의 바이오매스로부터 급속열분해 과정을 통하여 생산되는 액체연료이다. 바이오오일은 일반적인 석유 계통의 연료에 비하여 점도가 매우 높고 고체상의 불순물을 포함하고 있어 버너 적용시 스프레이 분무 특성이 저하된다. 또한, 바이오오일은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌으로부터 유래되는 수백 종류의 화학종들로 이루어져 있어 일반적인 액체연료와는 액적의 증발 특성이 뚜렷하게 구분된다. 본 연구에서는, 바이오오일의 구성 성분을 아세트산, 레보글루코산, 페놀, 수분으로 단순화하여 액적의 증발 특성에 관한 수치해석적 연구를 수행하였다. 다양한 주위공기 온도, 액적의 초기 지름, 에탄올 혼합 비율에 대하여 액적의 증발 특성을 비교하였다. 주위공기 온도가 높아질수록 바이오오일 액적의 증발 시간은 짧아졌으며, 특히 낮은 온도 범위에서는 증발 시간이 공기온도에 매우 민감하였다. 또한 액적의 지름이 감소할수록, 에탄올 혼합 비율이 증가할수록 증발 시간이 단축됨을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권10호
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• pp.901-909
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• 2013

화석연료의 사용량이 증가함에 따라 전 세계적으로 환경오염문제에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 대한 해결책으로 신재생에너지에 대한 관심이 집중되고 있는 가운데 목질계 바이오매스의 연료화가 그 해결책의 하나로 떠오르고 있다. 따라서 본 연구에서는 목질계 바이오매스의 에너지 효율에 큰 영향을 미치는 수분증발 모델을 제시하고 반탄화 온도, 나무의 수분율, 그리고 바이오매스 종류에 따른 특성을 분석하였다. 그 결과, 반탄화 온도가 상승함에 따라 나무의 온도와 수분율은 빠르게 감소하였다. 그리고 반탄화 온도가 423K 이하인 경우에는 나무 수분율의 변화가 거의 나타나지 않았다. 또한 나무의 초기 수분율이 높을수록 숯(charcoal)이 더 느리게 생성될 뿐만 아니라, 아몬드쉘(almond shell)의 경우 가장 많은 숯이 생성되는 것을 확인하였다.