• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제19권5호
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• pp.45-52
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• 2014

Torrefaction and hydrothermal carbonization (HTC) are productive methods to reclaim energy from lignocellulosic biomass. The hydrophobic, homogenized, energy dense and carbon rich solid fuel can be obtain from torrefaction and hydrothermal carbonization. Dead leaves were carbonized in a stainless steel reactor of volume 200 ml with torrefaction ($250-270^{\circ}C$) for 120 minutes and hydrothermal carbonization ($200-250^{\circ}C$) for 30 minutes, with mass yield solid fuel ranging from 57-70% and energy content from 16.81MJ/kg to 22.01 MJ/kg compare to the biomass. The char produced from torrefaction process possess high energy content than hydrothermal carbonization. The highest energy yield of 89.96% was obtained by torrefaction at $250^{\circ}C$. The energy densification ratio fluctuated in between 1.15 to 1.30. On the basis of pore size distribution of the chars, the definition of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) was used as a classification standard. The pore diameter was ranging within 11.09-19 nm which play important role in water holding capacity in soil. Larger pores can hold water and provide passage for small pores. Therefore, it can be concluded that high pore size char can be obtained my HTC process and high energy content char of 22.01 MJ/Kg with 34.04% increase in energy can be obtain by torrefaction process.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.426-432
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• 2017

Hydrothermal carbonization (HTC) is an effective and environment friendly technique; it possesses extensive potential towards producing high-energy density solid fuels. it is a carbonization method of thermochemical process at a relatively low temperature ($180-250^{\circ}C$). It is reacted by water containing raw material. However, the production and quality of solid fuels from HTC depends upon several parameters; temperature, residence time, and pressure. This study investigates the influence of operating parameters on solid fuel production during HTC. Especially, when food waste was reacted for 2 hours, 4 hours, and 8 hours at $200^{\circ}C$ and 2.0-2.5 MPa, Data including heating value, proximate analysis and water content was consequently collected and analyzed. It was found that reaction temperature, residence time are the primary factors that influence the HTC process.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권4호
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• pp.387-393
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• 2019

Activated carbons (ACs) are considered important electrode materials for supercapacitors because their large specific surface areas lead to high charging capacities. In the conventional synthesis of ACs, a substantial amount of carbon is lost during carbonization of a precursor. The development of a method to synthesize ACs in high yield would lower their manufacturing cost. Here, we demonstrate the synthesis of high-specific-surface-area NaOH-AC from carbon prepared via a hydrothermal carbonization (HTC) route, with a higher yield than that achieved through conventional pyrolysis carbonization. The amorphous carbon was derived from HTC of sugar and subsequently activated at 800℃ with various NaOH etchant/C ratios under a N₂ atmosphere. The AC prepared at 4:1 NaOH/C exhibited the highest surface area (as high as 2,918 ㎡ g^-1) and the highest specific capacitance (157 F g^-1 in 1 M aqueous Na₂SO₄ electrolyte solution) among the NaOH-AC samples prepared in this work. On the basis of their high specific capacitance, the NaOH-ACs prepared from HTC sugar are suitable for use as electrode materials for supercapacitors.

• 유기물자원화
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• 제31권2호
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• pp.53-61
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• 2023

하수슬러지의 대부분은 생물학적 처리에 의한 미생물에 의해 분해 가능한 유기물질을 다량 함유하고 있는 유기성 폐기물이다. 기존의 하수슬러지 처리방법으로는 건조, 소각, 반탄화 그리고 탄화 등의 기술을 이용하여 감량화 및 연료화를 진행하고 있다. 그러나, 건조를 기반으로 하여 539kcal/kg의 잠열이 소비됨으로 에너지 소비가 높은 단점이 지적되고 있다. 따라서 본 연구에서는 열화학적 처리인 수열탄화(HTC)를 통해 고형연료를 생산하고자 한다. 고형연료의 가치를 평가하기 위하여 탄화도 및 연료비의 특성을 분석하였다. 그 결과 수열탄화 반응온도가 증가할수록 탄화도의 상승으로 저위발열량도 약 500kcal/kg 상승하였다. H/C, O/C, Ratio는 1.78, 0.46에서 1.57, 0.32로 감소하는 경향을 보였다. 건조슬러지의 가연분(고정탄소+휘발분) 대비 회분(Ash)의 비율이 0.25 이상으로 나타날 경우는 수열탄화를 진행하여도 탄화도 및 발열량의 증가되지 않는다는 것을 도출하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제21권1호
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• pp.22-27
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• 2016

Hydrothermal carbonization (HTC) is a carbonization method of thermochemical process at a relatively low temperature (180-250℃). It is reacted by water containing raw material. In this study, it was selected for effective disposal method of food waste because food waste in Korea has large amount water. 5 kg, 10 kg, 15 kg of food waste were reacted for 6 hours at 200℃ for selecting the optimum amount of raw material. Since the derived optimum amount, food waste was reacted for 2 hours, 4 hours and 6 hours at 200℃ and 1.5 MPa. After carbonization, it was analyzed to evaluated the properties by ultimate analysis, iodine adsorption, BET surface area and SEM. After analyzing the characteristics, it can be utilized as a basic data for applied.

• 신재생에너지
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• 제10권2호
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• pp.12-18
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• 2014

The objective of this work is to produce solid biofuel from sawdust using the HTC (Hydrothermal carbonization) process. The HTC process of feedstock involves the raw material coming into contact with high temperature and pressurized water. The HTC process could produce gaseous, liquefied and solid products, but this study focused on solid product only as an alternative to coal. In this study, sawdust used for a feedstock and its moisture content was under 5%. Water was added with the feedstock to raise moisture content to 80% and also used catalysts. The HTC process was performed at temperature range from 200 to $270^{\circ}C$ and reaction time was 15 to 120 min. Rising temperature resulted in increasing the higher heating value (HHV) of HTC product. In case of adding catalyst, HHV of solid biofuel was higher and reaction occurred at lower temperature and pressure. Also, HTC solid product had been characterized and found to be hydrophobic, increased HHV (over 40%), and pelletized easily compared to raw material.

• 유기물자원화
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• 제31권2호
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• pp.45-52
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• 2023

가축분뇨는 2020년 기준 139,753톤/일 발생하였다. 가축분뇨의 대부분은 퇴비(75.3%)와 술(11.7%)로 이루어지며 농지에 살포된다. 이러한 많은 가축분뇨의 퇴·액비는 수질오염을 일으키는 주요 원인이 된다. 따라서 가축분뇨를 자원화에서 에너지화로의 전환이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 이유로 수열 탄화 기술을 적용하여 물리적, 화학적 특성을 평가하여 우분의 고형연료에 대한 특성을 평가하였다. 가축분뇨 중 우분을 사용하였으며, 수열탄화를 통해 원료 3,101 kcal/kg의 LHV(Kcal/kg)가 220℃ 이상에서 약 3,800 kcal/kg 이상으로 상승함을 확인하였다. 이 결과는 O/C와 H/C 비율이 감소하는 뚜렷한 경향을 통해 탄화의 영향을 받은 것으로 판단된다. 연구 결과 우분의 수열 탄화를 통해 Bio-SRF의 가치를 평가하였으며, 염소를 제외한 나머지 항목은 모두 만족스러운 결과를 보였다.

• 청정기술
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• 제29권2호
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• pp.102-108
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• 2023

본 연구는 열수가압탄화공법(HTC)을 적용하여 하수슬러지를 탄화시켜 폐기물관리법에 따른 재활용 제품 기준을 만족하고, 응용 블록으로서의 재활용 가능성을 판단하였다. HTC 최적 반응온도와 시간을 통해 생성된 탄화 슬러지에 시멘트를 배합비 별로 배합하여 응용 블록의 공시체를 제작하였고, 중금속 용출 가능성과 성능분석을 진행하였다. 실험 결과 모든 응용 블록에서 중금속이 검출되지 않았으며, 성능분석의 비중과 흡수율의 경우 1.7 미만, 10% 이하의 해당 기준치를 만족하였다. 압축강도의 경우 28일 재령 기준으로 시멘트 5%, 7%의 배합비 경우 A, B, C종 블록 기준치에 만족하였으나, 시멘트 3%의 배합비 경우 A type 블록 기준에 미치지 못하였다. 이후 추가적인 재령을 진행한 결과 42일 차 재령 강도에서 A종 블록 기준을 만족하였다. 따라서 본 연구의 탄화 슬러지와 시멘트의 최적 배합비는 3% 이상 5% 이내로 판단하였으며 향후 응용 블록을 골재로서의 재활용 가능성을 확인하였다.

• 적정기술학회지
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• 제7권1호
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• pp.59-71
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• 2021

하이브리드수열탄화 (Hybrid HTC) 기술은 2가지 이상의 유기성폐기물을 혼합한 특허 받은 열역학 공정으로 공정온도 180~250℃, 압력 20~40 bar에서 반응시간이 2시간 이내이며 에너지 소비가 적고, 폐기물의 부피감소 및 악취 저감효과가 크다. 폐기물 중 대부분의 탄소가 최종 생성물에 축적되므로 유기성 폐기물 고형연료화에 가장 적합한 기술로 평가받고 있다. 본 연구에서는 하이브리드 수열탄화기술을 활용하여 캄보디아 망고 폐기물을 대상으로 온도 및 반응시간의 변화에 따라 발열량 및 수율 등에 미치는 영향에 대하여 평가하였다. 본 연구를 통해 공정변수를 최적화하고, 전공정플랜트의 에너지 효율성을 향상시킬 수 있으며, 수연탄화기술에서 분해되어 가스가 생성되는데 이때 수소(H₂) 및 메탄(CH₄) 등 제조 및 생산기술개발을 할 수 있다. 본 연구 결과를 토대로 망고폐기물(2t/day)실증 물질수지 및 에너지 수지 도출과 함께 경제성도 평가하였다.

• 공업화학
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• 제33권1호
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• pp.28-37
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• 2022

석탄화력발전소들은 여전히 저급 석탄인 lignite와 bituminous coal을 이용한 발전이 이루어지고 있지만, 이는 CO₂와 같은 GHG를 배출하는 문제를 유발하고 고갈의 위험성이 있어 이를 대체할 에너지원이 필요하다. 이를 해결하기 위해 바이오매스를 이용한 hydrochar 생산이 주목받고 있다. 본 연구에서는 고품질 hydrochar의 생산을 위해 용매열법을 열수탄화에 적용하여 에탄올 수용액을 기반으로 진행되었다. 본 실험은 다양한 조건에 따른 영향을 파악하기 위해 케나프를 이용해 고액비(1:4, 1:8, 1:2), 반응온도(150~300 ℃)와 체류시간(15~120분)을 다양하게 변화하며 진행되었다. 또한 생산된 hydrochar의 특성을 파악하기 위해 EA, FT-IR. TGA와 SEM을 이용해 분석을 진행하였다. Hydrochar의 탄소 함량은 kenaf에 비해 48.11% 증가하였고, 휘발성 물질은 39.34%가 감소하였다. 추가적으로 반응온도에 따라 연료적 특성이 강화되는 것 또한 확인하였다. 본 연구에서 나타난 결과는 kenaf가 열수탄화와 용매열법을 통해 연료 대체재로써 변화하는 것을 확인하였으며, 이는 석탄의 새로운 대체재가 될 수 있는 가능성을 보였다.