• 유기물자원화
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• 제26권3호
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• pp.55-61
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• 2018

본 연구에서는 D시 내의 바이오매스와 폐플라스틱을 적정 비율로 혼합하여 고형연료제품(SRF) 품질기준을 만족하는지 분석하기로 하였다. 수분함량의 경우 바이오매스 구성비가 약 40% 이하일 때부터 9.81% 이하로 분석되었다. 회분함량의 경우 최대 4.19%로 분석되었고, 원소분석 추정식(Steuer, Dulong) 및 발열량계에 근거한 저위발열량은 최소 4,851, 4,181 및 3,847kcal/kg로 나타났다. 원소분석 결과 황(S)과 염소(Cl)는 0.05% 이하로 측정되었고 중금속(Hg, Cd, Pb, As) 함량 또한 기준치 이하를 나타냄으로써 SRF 품질기준치를 만족하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 현재 적절하게 활용되지 못하고 산림에 버려져 있는 임목부산물을 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 수분에 약한 목재의 물리적 특성을 플라스틱으로 보완할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 플라스틱 소각 시 고온으로 인한 소각로의 수명문제도 비교적 완화시킬 수 있을 것으로 판단하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.169-176
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• 2020

There is a growing interest in hydrogen energy utilization since an alternative energy development has been demanded due to the depletion of fossil fuels. Hydrogen is produced by the reforming reaction of natural gas and biogas, and the electrolysis of water. An solid oxide electrolyte cell (SOEC) is reversible system that generates hydrogen by electrolyzing the superheated steam or producing the electricity from a fuel cell by hydrogen. If the water can be converted into steam by waste heat from other processes it is more efficient for high-temperature electrolysis to convert steam directly. The reasons are based upon the more favorable thermodynamic and electrochemical kinetic conditions for the reaction. In the present study, steam at over 180℃ and 3.4 bars generated from a boiler were converted into superheated steam at over 700℃ and 3 bars using a cylindrical steam superheater as well as the waste heat of the exhaust gas at 900℃ from a solid refuse fuel combustor. Superheated steam at over 700℃ was then supplied to a high-temperature SOEC to increase the hydrogen production efficiency of water electrolysis. Computational fluid dynamics (CFD) analysis was conducted on the effects of the number of 90° elbow connector for piping, insulation types and insulation layers of pipe on the exit temperature using a commercial Fluent simulator. For two pre-heater injection method of steam inlet and ceramic wool insulation of 100 mm thickness, the highest inlet temperature of SOEC was 744℃ at 5.9 bar.

• 에너지공학
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• 제22권4호
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• pp.355-361
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• 2013

본 연구에서는 하수슬러지를 이용하여 높은 에너지 밀도와 균일한 품질의 고형연료 생산을 위해 반탄화 기술을 적용하여 반탄화 생성물의 특성과 에너지원으로서의 가치를 확인하였다. 운전인자로 반응온 도($150-230^{\circ}C$)와 반응시간(10-60분)을 달리한 결과, 반응온도가 높고, 반응시간이 길어질수록 반탄화 생성물의 수분함량은 감소하고, 발열량은 증가하였다. 또한 반응온도 조건의 상승과 함께 탄소의 함량 이 초기 시료(하수슬러지 탈수케이크) 대비 최대 60%까지 증가하였고, 산소와 수소의 함량은 감소하는 경향을 나타내었다. 특히 반응온도 $210^{\circ}C$ 이상에서는 반응시간에 관계없이 평균 발열량 약 4,818 kcal/kg를 나타내었으며, 연료비, 석탄밴드 분석 결과 H/C와 O/C의 원자수비가 낮아져 반탄화를 통해 저등급 석탄에 가까운 연료등급으로 개선되었음을 확인 할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.350-358
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• 2021

본 연구결과에서 연소로 내 온도가 848.27 ~ 1,026.80 ℃ 범위로써 평균 976.61 ℃으로 나타났으며, 온도증가에 따라 NOx 농도는 증가하는 경향으로 나타났다. 요소 사용량은 291.00 ~ 693.00 kg d^-1로 평균 542.34 kg d^-1로 나타났으며, 요소 사용량의 증가에 따라 NOx 농도는 감소하는 경향으로 나타났다. 체류시간이 3.38 ~ 9.17 s로 평균 약 5.22 s로써 설계시 고려한 2 s이내 보다 약 2.61 배 크게 나타났다. 이는 SRF 투입량 허가조건인 1,950 kg h^-1 대비 평균 SRF 투입량이 약 55.71%인 1,086 kg h^-1로써 연소실 면적은 일정하나 SRF 연소량의 감소에 따라 배가스량 감소에 따른 체류시간이 증가하는 것으로 판단된다. O₂/CO 비는 847.05 ~ 14,877.34로 평균 3,111.30으로 나타났고, O₂/CO 비 증가에 따라 NOx 농도는 다소 증가하는 경향으로 나타났다. 온도증가와 O₂/CO 비의 증가에 공기 중 질소 성분과의 연소반응이 증가하여 NOx 농도가 다소 증가하였으며, 요소 투입량 증가와 체류시간이 증가할수록 배가스의 NOx와의 반응량이 증가하여 처리 후의 NOx 농도는 다소 감소하는 경향으로 나타났다. TMS 자료에 의한 굴뚝 출구에서의 NOx 농도는 7.88 ~ 34.02 ppm으로 평균 19.92 ppm으로써 배출허용기준 60 ppm 이내로 배출되었다. NOx 배출계수는 1.058 ~ 1.795 kg ton^-1으로써 평균 1.450 kg ton^-1으로 나타났다. 본 연구결과 NOx 배출계수는 기타 고체연료인 최대 배출계수 5.830 kg ton^-1 약 24.87%로 나타났으며, 기타 합성수지류와 기타 사업장폐기물의 배출계수인 1.817 kg ton^-1, 3.322 kg ton^-1 대비 각각 79.80%, 43.65%로 나타났다. 기 유사 연구결과인 NIER 고시(2005-9)의 RDF 배출계수인 1.400 kg ton^-1과 유사하게 나타났으며, 최대로 나타난 SRF의 경우인 배출계수 13.210 kg ton^-1에 비해 약 10.98%로 나타났다. 따라서 NOx의 배출계수는 편차가 크게 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권5호
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• pp.67-76
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• 2022

가구 산업은 부가가치 창출의 가능성이 높고 중소기업이 주축이 되어 있는 산업 특성상 일자리 창출 여력이 크다. 그러나, 최근 사용 후 가구의 처리 동향을 살펴보면 재사용 가치가 충분한 사용 후 가구마저도 파쇄되어 고형연료(SRF)로 활용되고 있는 사례가 많으며, 폐기물 처리업체는 지속적으로 감소하면서 폐목재 적체 현상으로 이어지고 있다. 이 같은 문제를 해결하기 위한 방안으로, 순환이용효율성이 높은 사용 후 가구 재제조 비즈니스 모델을 제안하고자 한다. 재제조는 자원 및 에너지 절감 효과가 크고, 고용창출 효과가 높다는 점에서 사용 후 가구에 적용 시 산업경제적 파급효과가 클 것으로 사료된다. 이에 본 연구에서는 해외의 사용 후 가구 재제조 과정을 분석하여 그 특성을 파악하고 이를 바탕으로 경제성 및 환경성 분석을 수행하였다. 경제성 분석 결과, 1인 사업장 기준으로 사용 후 가구 재제조를 통한 연간 예상수익은 약 104백만원, B/C 분석결과는 30으로 높은 사업성을 확보하는 것으로 나타났다. 이는 우리나라 1인 근로자 가구 연평균 소득의 3.11배(연평균 소득은 33백만원)에 달하는 수준이며, 같은 중량의 SRF로 재자원화할 경우의 수익 325천원보다 320배 높은 수준이다. 또한, 환경성 분석결과, 기존의 목재펠릿으로 가공하는 재자원화보다 재제조함으로써 얻을 수 있는 연간 온실가스 저감효과는 연간 2.2 tCO₂-eq.이며, 이는 소나무 937그루 또는 신갈나무 622그루가 연간 흡수하는 온실가스의 양과 유사한 수치이다. 이러한 연구결과는 폐기단계에서 경제적 환경적 효과를 고려한 재자원화 방법을 우선 적용하는 것이 중요함을 시사해준다.