• 청정기술
• /
• 제29권1호
• /
• pp.59-70
• /
• 2023

This study aims to introduce a biowaste processing system that uses spent coffee grounds and implement a real options method to evaluate the proposed process. Energy systems based on eco-friendly fuels lack sufficient data, and thus along with conventional approaches, they lack the techno-economic assessment required for great input qualities. On the other hand, real options analysis can estimate the different costs of options, such as continuing or abandoning a project, by considering uncertainties, which can lead to better decision-making. This study investigated the feasibility of a biowaste processing method using spent coffee grounds to produce biofuel and considered three different valuation models, which were the net present value using discounted cash flow, the Black-Scholes and binomial models. The suggested biowaste processing system consumes 200 kg/h of spent coffee grounds. The system utilizes a tilted-slide pyrolysis reactor integrated with a heat exchanger to warm the air, a combustor to generate a primary heat source, and a series of condensers to harness the biofuel. The result of the net present value is South Korean Won (KRW) -225 million, the result of the binomial model is KRW 172 million, and the result of the Black-Scholes model is KRW 1,301 million. These results reveal that a spent coffee ground-related biowaste processing system is worthy of investment from a real options valuation perspective.

• 공업화학
• /
• 제30권2호
• /
• pp.178-185
• /
• 2019

결정화/응집 공정을 이용하여 금속/금속산화물/분자화약/산화제로 구성된 구형 4성분계 복합체 3종을 제조하였다. 열중량 분석(TGA) 및 시차주사열량법(DSC)에 의한 열 특성 분석 결과 복합체를 이룬 분자화약의 분해 구간이 단축됨을 관찰하였고, ammonium perchlorate(AP) 분해 생성물인 HCl 및 $ClO_2$에 의한 자가 촉매 반응에 의한 것으로 해석된다. 활성화 에너지 분석 결과 분자화약 분해 종료 구간에서 급격하게 활성화 에너지가 감소함을 확인할 수 있었으며, 이는 분자화약 분해 생성물 중 공통으로 발생하는 $HNO_2$에 의한 것으로 판단된다. 본 연구에서 복합체 열분해 분석 결과로부터 Distributed Activation Energy Model (DAEM)에 의해 모사된 활성화 에너지가 model-fitting 분석법인 Kissinger-Akahira-Sunose와 Flynn-Wall-Ozawa model에 의한 모사치보다 정확도가 대단히 우수함을 알 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.386-401
• /
• 2011

Mathematical models for various steps in coal gasification reactions were developed and applied to investigate the effects of operation parameters on dynamic behavior of gasification process. Chemical reactions considered in these models were pyrolysis, volatile combustion, water shift reaction, steam-methane reformation, and char gasification. Kinetics of heterogeneous reactions between char and gaseous agents was based on Random pore model. Momentum balance and Stokes' law were used to estimate the residence time of solid particles (char) in an up-flow reactor. The effects of operation parameters on syngas composition, reaction temperature, carbon conversion were verified. Parameters considered here for this purpose were $O_2$-to-coal mass ratio, pressure of reactor, composition of coal, diameter of char particle. On the basis of these parametric studies some quantitative parameter-response relationships were established from both dynamic and steady-state point of view. Without depending on steady state approximation, the present model can describe both transient and long-time limit behavior of the gasification system and accordingly serve as a proto-type dynamic simulator of coal gasification process. Incorporation of heat transfer through heterogenous boundaries, slag formation and steam generation is under progress and additional refinement of mathematical models to reflect the actual design of commercial gasifiers will be made in the near futureK.

• 한국안전학회지
• /
• 제31권4호
• /
• pp.55-63
• /
• 2016

A dust explosion is a phenomenon of strong blast wave propagation involving destruction which results from dust pyrolysis and rapid oxidation in a confined space. There has been some research done to find individual explosion characteristics and common physical laws for various dust types. However, there has been insufficient number of studies related to the heat of combustion of materials and the oxygen consumption energy about materials in respect of dust explosion characteristics. The present study focuses on the relationship between dust explosion characteristics of wood dust samples and oxygen consumption energy. Since it is difficult to estimate the weight of suspended dust participating in explosions in dust explosion and mixtures are in fuel-rich conditions concentrations with equivalent ratios exceeding 1, methods for estimating explosion overpressure by applying oxygen consumption energy based on unit volume air at standard atmospheric pressure and temperature are proposed. In this study an oxygen consumption energy model for dust explosion is developed, and by applying this model to TNT equivalent model, initial explosion efficiency was calculated by comparing the results of standardized dust explosion experiments.

• Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
• /
• 제17권1호
• /
• pp.15-23
• /
• 2016

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are primarily formed as a result of thermal treatment of food, especially barbecuing or grilling. Contamination by PAHs is due to generation by direct pyrolysis of food nutrients and deposition from smoke produced through incomplete combustion of thermal agents. PAHs are ubiquitous compounds, well-known to be carcinogenic, which can reach the food in different ways. As an important human exposure pathway of contaminants, dietary intake of PAHs is of increasing concern for assessing cancer risk in the human body. In addition, the risks associated with consumption of barbecued meat may increase if consumers use cooking practices that enhance the concentrations of contaminants and their bioaccessibility. Since total PAHs always overestimate the actual amount that is available for absorption by the body, bioaccessibility of PAHs is to be preferred. Bioaccessibility of PAHs in food is the fraction of PAHs mobilized from food matrices during gastrointestinal digestion. An in vitro human digestion model was chosen for assessing the bioaccessibility of PAHs in food as it offers a simple, rapid, low cost alternative to human and animal studies; providing insights which may not be achievable in in vivo studies. Thus, this review aimed not only to provide an overview of general aspects of PAHs such as the formation, carcinogenicity, sources, occurrence, and factors affecting PAH concentrations, but also to enhance understanding of bioaccessibility assessment using an in vitro digestion model.

• 대한환경공학회지
• /
• 제22권12호
• /
• pp.2115-2123
• /
• 2000

본 연구는 활성탄 피흡착물인 페놀의 아세톤에 의한 탈착모델 및 탈착 동역학을 결정하여 활성탄으로부터 페놀이 탈착되는 현상을 구명하는데 그 목적을 두고 있다. 아세톤에 의한 페놀의 Freundlich 등온탈착 평형반응상수인 $k_e$는 온도의 함수로서 다음과 같이 표현된다: $k_e(T)=0.1{\cdot}exp(797.297/T)$. 또한 Freundlich 등온탈착 평형반응상수인 n은 약한 온도함수로서 $50^{\circ}C$ 이하에서는 용도에 따라 큰 영향을 받지 않으나, $100^{\circ}C$ 이상에서는 5% 이상 차이가 나기 때문에 온도에 대한 보정치를 적용하는 것이 필요하다. 페놀 탈착모델은 활성탄 표면에서의 탈착반응을 제한반응으로 가정하였으며, 탈착반응상수 ($k_d$)는 실험치와 모델 이론치의 최적합도에서 결정하였고, Arrhenius 관계식으로 다음과 같이 표현된다: $k_d( sec^{-1})=0.0479{\cdot}exp(-3037/T)$. 모델에서 결정한 $k_d$값을 검증하기 위해 다른 반응조건에서의 실험결과와 이론치를 비교하였으며, 두 값의 차이가 5% 이내인 것을 미루어 본 연구에서 설정한 탈착반응모델이 타당한 것으로 추정된다. 본 모델을 이용한다면 특정조건(온도, 용매 부피, 활성탄 양, 페놀 초기 흡착량)에서의 재생시간과 재생율을 결정할 수 있으며, 본 실험에서 사용한 조건에 근거한 재생시간과 재생율을 온도의 함수로서 표현할 수 있다: (1) 재생시간 : ${\tau}_{reg}(hr)=-0.08130T_c+8.4775$, (2)재생율 : ${\eta}(%)=0.2210T_c+83.745$. 이 식을 적용하는 경우 반응온도 15, 55, $100^{\circ}C$에서 재생시간은 각각 7, 4.2, 0.35시간. 한편 재생율은 87, 96, 99%로 결정할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제41권2호
• /
• pp.91-97
• /
• 2013

고온에서 열분해 과정을 겪는 복합재료의 탄화 및 삭마 과정의 표면 침식은 주로 두께 방향으로 진행된다. 본 논문에서는 다공성 복합재료의 면내 및 두께 방향 거동을 효과적으로 기술하기 위하여 분리-혼합 기법을 적용하였다. 섬유와 기지로 구성된 복합재료의 횡방향 등방성 가정을 통해 분리-혼합 방정식을 삼차원으로 확장하였으며, 기공 압력, 열팽창, 열분해 과정의 수축 효과를 포함하였다. 다공성 복합재료의 대표 체적 요소를 유한요소법으로 해석하여 면내 및 두께 방향의 물성 값을 상호 비교함으로써, 확장된 분리-혼합 기법의 타당성을 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제17권2호
• /
• pp.54-61
• /
• 2012

In this study, the adsorption of $Cu^{2+}$ from aqueous solution by the biochar derived from woody biomass at different pyrolysis temperatures has been investigated. The woody biomass wastes used in this study were branch of willow ($Salix$ $koreensis$ $Andersson$) and bark of chestnut ($Castanea$ $crenata$ $var.$ $dulcis$). Three biochar samples prepared by heating each biomass at temperature of $300^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, and $700^{\circ}C$were tested for the adsorption capacity of Cu. Also the physicochemical properties of the developed biochars were studied using different characterization techniques such as FT-IR, SEM, BET surface area, and cation exchange capacity (CEC). The adsorption of Cu could be well described by Langmuir model for both willow and chestnut biochars with $R^2{\geq}0.98$. The maximum adsorption capacities of the biochar produced at $700^{\circ}C$ from the Langmuir equation were found to be 12.5 mg $g^{-1}$ and 16.9 mg $g^{-1}$ for willow and chestnut, respectively. Chestnut biochar was found to interact more effectively with the active sites available for Cu, resulting higher removal of Cu(II) than wiloow biochar. Ion exchange and surface complexation found to be the main mechanisms involved in the adsorption process. This study demonstrated the feasibility of the biochars derived from woody biomass to be as a low-cost potential adsorbent for heavy metals as Cu(II) removal in aquatic system.

• 공업화학
• /
• 제27권6호
• /
• pp.646-652
• /
• 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.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.106-113
• /
• 2010

화재특성을 보다 현실감 있게 분석하기 위해서는 관련된 화재 역학의 정확한 물성 정보를 필요로 하게 되며, 이러한 화재물성을 획득하는 하나의 방법으로서 역물성 분석이 고려될 수 있다. 본 연구에서는 역물성 해석의 한가지 방법으로서 역열전달 해석 등에 많이 응용되고 있는 유전 알고리즘을 이용하였다. 고체 형태의 화재 물질로서 비교적 단순한 반응 특성을 나타내는 탄화물이 외부로부터 열을 받아 열분해되는 과정을 비정상 상태의 일차원문제로 간략화하여 해석하였으며, 이 과정에서 관계되는 반응역학의 물성을 추정하기 위하여 유전 알고리즘을 이용하였다. 이러한 역물성 분석의 입력 자료로서는 주어진 물성값을 이용하여 1차원 비정상 문제의 해석 결과인 탄화물의 열분해 표면 온도와 질량소모율 등이 되며, 이들 입력 자료에 해당하는 8개의 화재 물성치를 추정하여 보았다. 추정된 8개의 물성치 중 최대, 최소 상대오차는 각각 151%(탄화물의 비열), 1.81%(탄화 전 초기재료의 비열)이며, 추정된 8개의 화재 물성치를 입력하여 계산한 표면 온도와 질량소모율의 가상실험값에 대한 평균 상대오차는 각각 0.99773%, 3.087802%로 비교적 정확한 값을 추정한 것으로 나타났다.