• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권6호
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• pp.659-668
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• 2006

실험계획법을 이용하여 nitromethane을 초임계수산화(SCWO)로 분해시키는 공정의 최적화 연구를 진행하였다. Lab scale 반응설비를 이용하여 처리수의 COD와 T-N을 최소화하는 SCWO 공정의 최적 운전조건을 도출하였으며, scale-up 문제점을 파악하기 위해 SCWO pilot plant 실험 결과와 lab scale 최적화 실험 결과를 비교하였다. 처리수의 COD와 T-N을 최적화 목적 변수(KPOV)로 설정하였으며, 예비실험을 통해 반응 온도(temp)와 nitromethane과 암모니아수의 몰 비(NAR)를 주요 운전 변수(KPIV)로 설정하였다. 최적화 실험은 통계적 실험계획법인 중심합성설계법을 사용하였으며, 실험결과의 해석은 반응표면법을 활용하였다. 주 효과 분석결과 처리수의 COD는 Temp 증가에 따라 급격하게 감소하며, NAR 증가에 따라 약간 감소하는 것으로 나타났으며, T-N은 Temp 와 NAR 증가에 따라 감소하였다. Temp가 $420{\sim}430^{\circ}C$로 낮을 때에는 NAR 증가에 따라 T-N이 급격히 감소하였으나, $450^{\circ}C$ 이상으로 높을 때에는 큰 변화가 없었다. 최적화 실험 결과를 회귀분석 하여 처리수의 COD와 T-N 을 예측할 수 있도록 Temp와 NAR이 변수인 2차식으로 회귀식을 도출하였으며, 결정계수($r^2$)와 표준화잔차의 정규성을 분석하여 회귀식이 실험결과를 잘 모사하는 것을 확인하였다. 회귀식을 이용하여 COD < 2 mg/L, T-N<40 mg/L를 동시에 만족시키며 부식 위험이 적은 nitromethane 분해 최적 운전 조건은 Temp $450-460^{\circ}C$, NAR 1.03-1.08로 설정하였다. SCWO pilot plant를 이용하여 nitromethane 분해 최적 조건을 검증하고, SCWO 공정의 scale-up 문제점을 파악하는 연구를 실시하였다. SCWO pilot plant 실험 결과를 lab scale 반응설비에서 도출한 COD와 T-N의 회귀식과 비교한 결과 오차가 증가하지만 회귀식이 pilot plant 실험결과도 잘 나타내는 것을 확인할 수 있었다. Pilot plant 실험결과에 대한 회귀식의 적합성은 실험값과 예측값의 비교도와 표준화잔차의 정규성으로 검증하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제7권3호
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• pp.175-182
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• 2009

유동층 비중차 분리기를 이용하여 혼합 폐 이온교환수지에서 폐 양이온수지와 폐 음이온수지로 분리하였으며, 원소분석과 열분석으로 분리가 잘 되었음을 확인하였다. 비중차 분리를 통해 얻은 수백 미크론의 구형 알갱이 형태의 폐 양이온수지와 폐 음이온수지 각각을 볼밀로써 24시간 습식 분쇄하여 적정 입도 이하의 입자가 균일하게 분산된 고농도 슬러리를 얻은 다음, 희석하여 $COD_{cr}$, 농도 25,000ppm의 시료를 준비하였다. 실험실 규모의 소형 초임계수산화(Super Critical Water Oxidation, SCWO) 장치(반응기 용량 : 220 mL)로써 화력발전소에서 발생한 폐 양이온수지와 폐 음이온수지에 대해 최적의 분해조건을 확립한 다음, 파일럿플랜트(반응기 용량 : 24 L)로 scale-up 실험을 수행하였다. 우선 화력발전소의 폐수지로서 파일럿테스트를 실시한 다음, 원자력발전소의 폐수지로써 파일럿테스트를 수행하여 최적의 분해조건을 설정하였다. 실험실 규모의 소형 SCWO 장치와 파일럿플랜트의 설계 및 운전에서 얻은 경험을 바탕으로 원자력발전소 내에 설치 가능한 규모로 상용설비(처리용량 : 150kg/h)를 설계 중에 있다.

• 기계와재료
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• 제10권3호통권37호
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• pp.63-70
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• 1998

• 대한화학회지
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• 제58권1호
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• pp.76-79
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• 2014

Petroleum refinery effluents are waste originating from industries primarily engaged in refining crude oil. It is a very complex compound of various oily wastes, water, heavy metals and so on. Conventional processes are unable to effectively remove the chemical oxygen demand (COD) of petroleum refinery effluents. Supercritical water oxidation (SCWO) was proposed to treat petroleum refinery effluents. In this paper, methanol was used to investigate co-oxidative effect of methanol on petroleum refinery effluents treatment. The results indicated that supercritical water oxidation is an effective process for petroleum refinery effluents treatment. Adding methanol caused an increase in COD removal. When reaction temperature is $440^{\circ}C$, residence time is 20 min, OE is 0.5 and initial COD is 40000 mg/L, and COD removal increases 8.5%.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2003년도 가을 학술논문집
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• pp.78-82
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• 2003

국내 원전에서 증기발생기 세정 후 발생되는 Fe-EDTA 함유 폐액 처리를 위한 초임계수 산화공정 (Supercritical Water Oxidation Process), 광촉매 산화 공정 (Photocatalyst Oxidation Process) 및 DBD 상온 플라즈마 공정 (Dielectric Barrier Discharge Atmospheric Pressure Plasma Process)이 평가되었다. 초임계수 산화 공정에 의해 99.98 %이상의 EDTA 전환율을 나타내어 EDTA 처리를 위한 효과적인 반응공정임을 확인하였으나 공정의 안정성, 부식 방지대책 등이 마련되어야 할 것으로 판단된다. 광촉매산화공정으로는 10 % 정도의 낮은 EDTA전환율을 보여 세정폐액 처리 공정으로는 부적합한 것으로 나타났다. DBD를 이용한 Methylene Blue 분해 결과 저 에너지 소비율로 높은 유기물 분해 효율을 얻을 수 있었으나 실 EDTA 공정에의 적용 및 공정 규모 확장 등에 대한 향후 연구 평가가 필요한 것으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권6호
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• pp.650-658
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• 2006

통계적 실험계획법을 이용하여 TDI 공정에서 발생하는 고체 폐기물(TDI-R)을 근임계수로 가수분해하여 TDA로 재활용하는 연구를 진행하였다. Batch 반응기를 이용한 실험으로부터 TDA 수율에 미치는 주요 인자들의 영향과 교호작용을 확인하였고, pilot plant를 이용한 연속공정 실험을 통해 TDA 수율과 공정 변수들의 상관 식을 도출하였다. TDA 수율에 영향을 주는 주요 인자들은 반응온도, 촉매 종류 및 농도, 물과 TDI-R의 중량비(WR) 등이 유효한 것으로 파악되었다. 반응 온도와 촉매 농도가 증가할수록 TDA 수율은 감소하였고, WR이 증가할수록 수율은 증가하였으며, 촉매로는 $Na_2CO_3$보다 NaOH를 사용하는 것이 효율적이었다. 주요 인자들의 교호작용으로는 촉매농도와 반응온도, WR과 반응온도, 촉매 종류와 반응시간 등이 유효한 것으로 파악되었다. 아임계 온도인 $300^{\circ}C$에서는 촉매 농도 영향이 작지만 초임계수 온도인 $400^{\circ}C$에서는 촉매 농도가 증가할수록 수율이 감소하였다. 반면 $300^{\circ}C$에서 WR이 증가하면 수율이 증가하지만 $400^{\circ}C$에서는 영향이 나타나지 않았다. Pilot plant를 이용하여 scale-up에 필요한 공정 변수의 최적화 실험을 실시하였다. 공정의 경제성, 효율성을 고려하여 공정변수로는 촉매농도와 WR을 정하였고, 중심합성 설계법을 이용하여 TDA 수율에 미치는 인자들의 영향을 파악하였다. 촉매 농도에 따라 수율은 증가하며, 촉매 농도가 낮을 때는 WR이 2.5 이하에서 수율이 최대값을 보인 후 WR이 증가함에 따라 수율이 감소하지만 촉매 농도가 증가하면서 최대값을 보이는 WR이 증가하는 경향을 보였다. Pilot plant 실험 결과를 회귀 분석하였으며 TDA 수율을 예측할 수 있도록 촉매 농도와 WR이 변수인 2차 식으로 상관식을 도출하였다.

• 환경기술인
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• 통권177호
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• pp.62-68
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• 2001

한화석유화학(주) 중앙연구소는 1994년부터 고농도 난분해성 및 독성폐수 처리에 99.9$\%$ 이상의 탁월한 COD 처리효과를 나타내는 초임계수 산화 기술을 순수 국내 기술로 개발하는 연구를 추진하여 왔다. 한화종합화학(주) 중앙연구소에서는 서강대학교와 한국화학연구소가 보유한 실험실 단계의 초임계 유체 기술과 SCWO 기술을 공동 연구를 통하여 5년 동안 자체적으로 기술 개발을 진행하였고, 제0585호 국산신기술인증(KT)을 받았으

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.318-323
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• 2005

초임계수 산화는 난분해성 유기화합물의 분해를 위한 공정으로 각광받고 있다. 본 연구에서는 연속반응기에서 온도 $387-500^{\circ}C$, 압력 250 bar의 초임계수 조건하에서(EDTA 분해효율) 체류시간 15.9-88.9초의 범위의 EDTA 분해효율을 측정하였다. 이때 산화제로는 과산화수소($H_2O_2$)를 사용하였다. EDTA의 분해효율은 온도 및 산화제투입량의 증가에 따라 상승하였으며, 반응물 도입유속의 감소 즉, 체류시간의 증가에 따라서 상승하였다. 본 연구결과 온도 $500^{\circ}C$, 압력 250 bar, 산화제 투입량 400%의 조건에서 최대 99.6%의 분해효율을 나타내었다. 분해효율에 미치는 온도의 영향이 산화제 투입량 증가의 영향보다 컸으며, 5,000 mg/L의 EDTA($COD_{Cr}$로서 3,063 mg/L)의 99% 이상 분해효율은 온도 $500^{\circ}C$와 압력 250 bar의 초임계수 산화조건에서 산화제투입량 200% 이상 및 체류시간 40.1초 이상에서 얻을 수 있었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제11권6호
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• pp.311-317
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• 2006

Feasibility of destroying synthetic and actual leachate containing humic acids and ammonia compounds by supercritical water oxidation (SCWO) was evaluated. In this study, destruction efficiencies of humic acids and ammonia respectively were investigated at various reaction temperatures and residence times under pressure a supercritical pressure (280 atm). To lower reaction temperature, chemical oxidants were used. The experiment was carried out in a cylindrical batch reactor made of Hastelloy C-276 that can withstand high temperature and pressure. Concentrations of humic acids and ammonia were measured using a $COD_{Cr}$ method and an ammonia selective electrode, respectively. The optimal destructive condition of humic acids in the presence of stoichiometric oxygen(air) was 3 min at $380^{\circ}C$, but the temperature could be lowered to subcritical region ($360^{\circ}C$) along with $H_2O_2$ as an oxidant. For ammonia, the optimal destructive condition with air was 5 min at $660^{\circ}C$, but it was possible to operate the process for 3 minutes at $550^{\circ}C$ or 2 min at $600^{\circ}C$ along with $H_2O_2$ as an oxidant. At 2 min and $550^{\circ}C$ along with $H_2O_2$ as an oxidant, humic and ammonia compounds in the actual leachate were easily destructed and the effluent quality met the Korea Standard Leachate Quality.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권6호
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• pp.636-643
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• 2006

연속식 SCWO 반응기를 이용하여 DMMP의 초임계수 산화반응을 반응온도 $440{\sim}540^{\circ}C$, 반응압력 242 bar, 체류시간 10~26 초, 과잉산소량 -40~200％의 조건 하에서 수행하였다. 반응온도 $540^{\circ}C$에서 DMMP 분해율은 99.7% 이상으로 높았으며, DMMP의 농도가 증가함에 따라 DMMP 분해율은 증가하였다. 산화제 농도 변화에 따른 분해율은 양론비 이하에서는 현저하게 영향을 받았으나, 양론비 이상에서는 큰 차이가 없었다. DMMP 분해율이 85% 이상인 30개의 실험결과로부터 DMMP의 초임계수 산화반응 속도식을 도출하였다. Pre-exponential factor는 $(1.10{\pm}0.76){\times}10^6$, 반응 활성화에너지는 $90.66{\pm}3.87kJ/mol$, DMMP와 산소에 대한 반응차수는 각각 $1.02{\pm}0.03$, $0.32{\pm}0.03$로 모델에 의한 예측값과 실험값은 잘 일치하였다.