• Carbon letters
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• 제18권
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• pp.49-55
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• 2016

Refuse-derived fuel (RDF) produced using municipal solid waste was pyrolyzed to produce RDF char. For the first time, the RDF char was used to remove aqueous copper, a representative heavy metal water pollutant. Activation of the RDF char using steam and KOH treatments was performed to change the specific surface area, pore volume, and the metal cation quantity of the char. N₂ sorption, Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometer (ICP-AES), and Fourier transform infrared spectroscopy were used to characterize the char. The optimum pH for copper removal was shown to be 5.5, and the steam-treated char displayed the best copper removal capability. Ion exchange between copper ions and alkali/alkaline metal cations was the most important mechanism of copper removal by RDF char, followed by adsorption on functional groups existing on the char surface. The copper adsorption behavior was represented well by a pseudo-second-order kinetics model and the Langmuir isotherm. The maximum copper removal capacity was determined to be 38.17 mg/g, which is larger than those of other low-cost char adsorbents reported previously.

• 한국기후변화학회지
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• 제3권3호
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• pp.211-224
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• 2012

폐기물 에너지화가 온실가스 감축 수단으로 등장함에 따라 에너지를 많이 소비하는 국내 사업장 중 화석연료와 함께 RDF(Refuse Derived Fuel), RPF(Refuse Plastic Fuel), WCF(Wood Chip Fuel)와 같은 대체연료를 사용하는 곳이 증가하고 있다. 본 연구는 국내 사업장에서 실제 사용하고 있는 고형대체연료 WCF의 연료 분석을 실시하여 $CO_2$배출계수를 개발하였다. 연료 분석 결과, 수분은 23%, 인수식 순발열량은 2,845 kcal/kg, 인수식 탄소함량은 34%였다. 이를 통해 산정한 $CO_2$ 배출계수는 약 $105ton\;CO_2/TJ$로 나타났으며, 이는 2006 IPCC 가이드라인에서 제시하고 있는 기본 배출계수 $112ton\;CO_2/TJ$보다 약 5.9% 낮게 산정되었다. A 사업장의 온실가스 총배출량은 $178,767ton\;CO_2 eq./yr$이고, 순배출량은 $40,359ton\;CO_2 eq./yr$으로 나타났다. 따라서 바이오매스 기반 대체연료 WCF의 사용으로 인한 $CO_2$ 저감 효과는 연간 $138,408CO_2ton$으로 볼 수 있으며, 이는 연간 총배출량의 약 77%에 해당된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.4679-4688
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• 2011

본 연구는 신재생에너지 활용을 위하여 강원도의 B 지자체를 대상으로 폐기물 발생특성에 따른 매립가스 발생량 및 자원화 가능성에 대하여 연구하였다. B 지자체의 생활폐기물 평균 겉보기 밀도는 144 kg/$m^3$로, 가스 물질 및 연료화 가능성 물질인 가연성 평균 폐기물 조성비는 종이류 36.0 %, 비닐 플라스틱류 21.6 %, 음식물류 19.7 %로 조사되었다. 발열량 분석결과, 고위발열량(습윤) 3,471 $kca{\ell}$/kg, 저위발열량(습윤) 2,941 $kca{\ell}$/kg로 측정되었으며, 특히 음식물류 폐기물의 매립지 직매립이 금지된 후 에는 발열량이 높은 종이류와 비닐 플라스틱의 비율이 증가하여 발열량이 증가한 것으로 나타났다. 매립지에서 발생하는 메탄가스는 2021년(2,505.7 CH4 ton/year)을 정점으로 점차 감소하는 것으로 예측되었는데, 특히 RDF(Refuse Derived Fuel) 제조시설이 설치되면 2013년(1,956.9 CH4 ton/year)을 정점으로 감소되는 것으로 예측되었다. B 지자체의 매립지에서 발생하는 매립가스(Land Fill Gas; LFG) 추정량은 9.92 $m^3$/min 로 예측되어 타 지자체에서 발생하는 매립가스 추정량(10.11 $m^3$/min)과 유사하게 조사되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제33권4호
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• pp.3-14
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• 2024

시멘트 제조공정 중 예열 및 소성 공정은 시멘트 반제품인 클링커를 생산하는 주요 공정으로, 고온의 열에너지를 발생시키기 위해 많은 양의 화석연료를 사용한다. 하지만, 최근 환경오염 문제의 심각성으로 인해 시멘트 산업에서 화석연료로부터 기인하는 탄소 배출량을 저감하고자 하는 시도가 지속되고 있다. 대표적인 해결 방안으로 화석연료 대신 폐기물 유래 연료(RDF, Refuse-Derived Fuel)와 같은 대체연료의 사용량을 증대시키기 위한 선행 연구 사례들이 많다. 대체연료는 탄소뿐만 아니라 질소산화물 발생량 또한 저감시킬 수 있고 폐기물을 매립하는 대신 예열실 및 소성로에서 연소시켜 처리할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 다양한 성분으로 구성된 대체연료의 특성상 열량을 추정할 수 없다는 문제점이 있으며, 이로 인해 대체연료 사용량을 증대시키고 안정적으로 예열실을 제어하는 데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 심층 신경망을 기반으로 예열실 온도를 예측하는 모델을 개발하여 미래의 예열실 온도에 대한 비교적 정확한 예측 값을 제공하고, 설명가능 인공지능을 활용하여 최적의 연료 투입량을 제시하는 솔루션을 제안하였다. 제안된 솔루션은 실제 예열 공정 현장에 적용되어 화석연료 사용량 5% 감소, 대체연료 대체율 5%p 증가, 예열실 온도 변동 35% 감소하는 성과를 달성할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.2833-2845
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• 2012

본 연구에서는 자원화 가능한 폐기물의 양이 분석되었으며, 폐기물 자원화시설을 단독 또는 광역시설로 추진할 경우의 설치비 및 운영비를 산정하고, 매립비용과 비교, 분석함으로서 자원화시설의 타당성을 검토하고자 하였다. 자원화시설로는 고형연료화(RDF) 시설과 자원회수시설(소각)에 대한 검토를 수행하였다. 그리고, 강원도 각 시 군별 생활폐기물의 발생량과 가연성 폐기물의 비율을 고려하여 비용분석을 위한 광역권역을 설정하였다. 분석 결과, 단독시설의 경우에는 RDF 및 자원회수시설(소각) 모두 매립방식에 비교하여 경제적 편익이 없는 것으로 나타났다. 광역 시설의 경우, RDF 방식은 매립방식에 비해 많은 비용을 절감하는 것으로 나타났지만, 자소각 방식은 그렇지 않은 것으로 나타났다. 경제적 편익과는 별개로 화석 연료의 고갈, 지구온난화, 환경적 위해성, 그리고 사회적 갈등 등을 고려할 때 폐기물의 자원화는 중요하게 고려되어야 한다. 특히, 향후 CDM 사업이 활성화될 경우 CERs(온실가스 저감인증)에 의한 추가적인 경제적 부가가치도 기대할 수 있을 것으로 나타났다. RDF 시설에 의한 CERs는 약 2,565억원, 자원회수시설에 의한 CERs는 약 540억원(단독시설) 및 774억원(광역시설)으로 분석되었다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제19권2호
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• pp.177-182
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• 2013

We studied the possibility to produce solid fuel using cattle manure and to apply TAO (Thermophilic Aerobic Oxidation) process of solid-liquid separation fraction. The physiochemical compositions of cattle manure solid fuel chip were analyzed as water 0.12%, low calorific value 3,510 kcal/kg, ashes 11.9%, chlorine 0.82%, sulfur dust 0.5%, mercury non-detection, cadmium 1.0 mg/kg, lead 2 mg/kg, arsenic non-detection. In treating cattle manure with TAO reactor the internal temperature of the reactor was increasing higher and $50^{\circ}C$ and over was maintained after 20 hours on. The physiochemical compositions of liquids increased from pH 7.3 to pH 9.18 and EC decreased from 4.6 to 3.48 mS/cm in treating process of cattle manure with TAO reactor. COD and SCOD decreased from 16,800 to 10,400 mg/L, from 4,600 to 2,040 mg/L respectively, which showed about 38% and 56% of remove efficiency respectively.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.294-301
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• 2017

본 연구에서는 유중건조 공정으로 가축분뇨 슬러지 고형 연료를 제조하기 위한 최적 조건을 선정하는 연구를 수행하였다. 연구결과물(슬러지 고형 연료)의 특성 평가를 위하여 유증 증발량 측정 실험, 슬러지 유중건조 실험, 그리고 건조 슬러지 성형 실험을 수행하였으며, 칼로리미터와 PXRF 장비를 이용하여 고형 연료의 성능을 측정하였다. 또한, 현재 시중에서 일반적으로 사용되고 있는 목재 고형 연료와 본 연구에서 개발한 슬러지 고형 연료 사이의 열량 비교 연구를 수행하였다. 실험결과에 따르면 대량생산 및 환경 친화적 측면을 함께 고려하였을 때, 30g의 슬러지를 $130^{\circ}C$의 식물성 기름으로 25분간 처리하는 것이 고형연료 생산에 가장 적합한 조건으로 나타났다. 본 연구에서 제조한 슬러지 고형 연료의 열량은 5211kcal/kg이었으며, 이는 시중에서 널리 사용되고 있는 목재 고형 연료의 열량보다 큰 값이다. 마지막으로, PXRF 측정 결과 황을 제외한 중금속은 검출되지 않았다. 그러므로 추후 산업용 제조기술로의 개발 시 황 성분 제어 공정에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

• 유기물자원화
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• 제21권2호
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• pp.51-55
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• 2013

본 연구에서는 축산폐기물과 농업부산물을 이용한 펠릿연료의 성분 분석과 연소 특성에 대한 연구를 수행하였다. 축산폐기물을 이용한 고형 연료 특성 분석 결과 삼성분, 원소분석 및 발열량 등에 있어 고형연료화 기준에 적합한 것으로 나타났다. 또한 회분의 경우 다량의 K, P, Na 등이 함유되어있어 토양개량제로 사용이 가능할 것으로 기대된다. 그러나 축분만을 이용할 경우 낮은 발열량으로 인하여 연료로서의 적합하지 않을 것으로 판단된다. 이를 위해 농가의 수분조절용으로 사용되는 왕겨 및 톱밥과 같은 고발열물질의 혼합 성형하여 발열량과 초기점화성을 높일 경우 충분히 연료로써의 활용가치가 높을 것으로 기대된다.

• 유기물자원화
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• 제16권3호
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• pp.65-74
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• 2008

본 연구에서는 서로다른 4지역의 도시 생활 쓰레기의 성상 및 물리 화학적 조성을 조사 하였다. 생활 쓰레기 연료화시설 설치 및 자료확보 차원 매립장 관리차원에서 매우 필요한 연구이다. 평균 밀도는 $79{\sim}199.8kg/m^3$ 범위내의 결과를 얻었다. 생활 쓰레기는 8.87%의 음식물류, 38.8%의 종이류, 34.12%의 플라스틱류 및 비닐류, 7.16%의 섬유류, 0.96%의 목재류 1.3%의 고무 및 가죽류 등으로 구성되어 있다. 생활쓰레기의 대부분은 음식물, 종이류, 플라스틱류 등으로 이루어져 있으며 94% 정도가 가연 성분이다. 삼성분 분석에서는 17.38%의 수분 및 69.03%의 가연분 그리고 6.24%의 회분으로 이루어져 있다. 원소분석결과는 탄소 산소 수소 순으로 이루어져 있다. 생활쓰레기의 저위 발열량은 2973.8kcal/kg 이며 고위 발열량은 5209.94 kcal/kg 결과를 얻었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권8호
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• pp.5-15
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• 2016

국내 하수처리장의 증가 및 방류수 수질기준 강화 등에 따라 하수 슬러지의 발생량은 지속적으로 증가하는 추세이다. 기존 하수 슬러지는 소각과 해양배출 등으로 처리하였지만, 대기오염과 해양배출 금지 등에 따라 최근에는 자원화 또는 에너지화 방법 등을 연구하고 있다. 그러나 전반적인 기술의 수준 및 적용기술에 대한 체계적인 분석 등이 부족하여 관련 기술에 대한 향후 분석이 필요한 실정이다. 본 논문은 슬러지 처리기술, 고체연료화 및 바이오가스 증산 활용기술을 대상으로 관련 특허, 논문 동향을 조사하였다. 또한, 국내 외 연구개발 추이를 분야별 5개 국가별(한국, 일본, 중국, 미국, 유럽)로 조사 및 분석하였다. 향후 슬러지의 효과적 처리를 위해 필요한 기술 분야를 제시하였다.