• 청정기술
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• 제28권2호
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• pp.97-102
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• 2022

Lithium sulfur (Li-S) batteries have attracted considerable attention as a promising candidate for next-generation power sources due to their high theoretical energy density, low cost, and eco-friendliness. However, the poor electrical conductivity of sulfur and its insoluble discharging products (Li₂S₂/Li₂S), large volume changes, severe self-discharge, and dissolution of lithium polysulfide intermediates result in rapid capacity fading, low Coulombic efficiency, and safety risks, hindering Li-S battery commercial development. In this study, a three-dimensionally (3D) connected hierarchical porous carbon framework (HPCF) derived from waste sunflower seed shells was synthesized as a sulfur host for Li-S batteries via a chemical activation method. The natural 3D connected structure of the HPCF, originating from the raw material, can effectively enhance the conductivity and accessibility of the electrolyte, accelerating the Li⁺/electron transfer. Additionally, the generated micropores of the HPCF, originated from the chemical activation process, can prevent polysulfide dissolution due to the limited space, thereby improving the electrochemical performance and cycling stability. The HPCF/S cell shows a superior capacity retention of 540 mA h g^-1 after 70 cycles at 0.1 C, and an excellent cycling stability at 2 C for 700 cycles. This study provides a potential biomass-derived material for low-cost long-life Li-S batteries.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제10권2호
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• pp.112-117
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• 2007

본 연구는 수산 폐기물, 폐어망 등 해양 유기성 폐기물을 유류와 같은 대체 에너지 자원으로 개발하기 위한 기초 연구로 수행되었다. 현재까지 폐플라스틱이나 폐타이어와 같은 석유공업을 기반으로 한 유기성 폐기물을 유류자원화 하여 대체연료로 사용하는 연구가 활발하고 상용화된 사례들은 많다. 그러나 주위에 쉽게 버려지는 음식물 쓰레기, 유기성 폐기물을 이용해 대체자원을 개발하는 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 동물성 유기 폐기물을 사용하여 고온고압 하에서 열분해를 이용해 오일을 얻었고, 오일의 성분과 특성을 조사하여 대체자원으로의 가능성을 평가하였다. $250^{\circ}C$, 40 atm에서 열분해한 바이오오일은 점도가 높아 불순물을 제거에 어려움이 있었고, 발열량이 중유(重油)보다 다소 낮았으며, 연료로 사용하기에는 부적합한 다양한 종류의 가스 생성물을 얻었다. 하지만 기존의 열분해 방법들이 $500^{\circ}C$ 이상의 고온에서 반응시키는 것과 달리 대상물질 자체의 수분을 이용해 증기압으로 가압하기 때문에 $250{\pm}5^{\circ}C$의 낮은 온도에서도 열분해 할 수 있었다. 그러나 바이오오일의 점도가 높아 액상연료로 사용하기에는 미흡하였다.

• 에너지공학
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• 제19권4호
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• pp.221-227
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• 2010

본 연구에서는 바이오매스 및 플라스틱에 가스화 효율을 높이기 위한 탄산염 촉매 또는 Ni based 촉매를 혼합한 시료에 대하여, 고정층 반응기를 이용하여 급속 등온 열분해 실험을 수행하여, 생성된 가스의 온도, 시료 및 촉매의 영향에 관한 분석을 통하여, 최적의 수소 생성 수율을 얻고자 한다. 고위발열량 측정 결과, 바이오매스보다 플라스틱 폐기물의 발열량이 높아짐을 알 수 있었다. 원소분석 결과로부터 수소 함량은 플라스틱 시료가 더 높았다. 계산된 활성화 에너지는 촉매 적용에 의해 감소하였고, 5 wt% 이상의 경우에는 큰 변화를 보이지 않았다. 수소수율은 플라스틱 폐기물이 포함된 시료, 온도에 대해서는 대부분 높은 온도 범위에서 최대값이 얻어졌다. 또한 대부분의 시료에서 높은 혼합비를 갖는 조건의 수소수율이 가장 높은 결과를 보였으나, 5 wt% 이상의 조건에서는 촉매 혼합비 증가의 영향은 미비하여, 활성화 에너지의 결과와 잘 일치함을 확인하였다. 전체적으로 촉매 반응이 무촉매 반응에 비하여 높은 수소수율이 얻어졌다. 촉매 종류에 대하여, 탄산염 촉매인 $Na_2CO_3$ 및 $K_2CO_3$보다 Ni-$ZrO_2$ 촉매가 수소 생산을 위한 목적에 더 적합한 촉매임을 확인하였고, 본 연구로부터의 최대 수소수율을 위한 조건은 $900^{\circ}C$, 20 wt%의 Ni-$ZrO_2$(1:9) 촉매가 혼합된 Pitch Pine, Polyethylene 시료에 대하여 65.9 vol%의 높은 수소수율의 결과를 얻었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제37권1호
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• pp.94-104
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• 2009

본 연구는 폐바이오매스로서 활엽수(hardwood, HW)톱밥, 침엽수(softwood, SW)톱밥, 산야초류(grass) 등 3종의 발효재료를 이용, 3종의 나선형 열교환기와 1종의 평판형 열교환기를 제작하여 발효과정에서 생산되는 발효열을 가장 효율적으로 회수할 수 있는 발효열 교환장치 개발을 위하여 실시하였다. 본 연구에서는 다양한 바이오매스재료의 적절한 원료 배합을 통한 발열 및 열교환 특성을 조사하고 실제 농가에 설치 및 해체가 용이한 열교환기를 개발하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 나선형 열교환기를 사용한 발효열 실험에서 활엽수톱밥 및 침엽수 : 활엽수톱밥(50 : 50) 처리보다는 활엽수톱밥 : 산야초(90 : 10)의 발효가 약 3개월간의 긴 발열기간을 나타냈으며, 발효상을 통과한 물의 온도를 100일간 측정한 결과, 중앙부가 $64.5{\sim}76.5^{\circ}C$로 매우 높았고, 물탱크 온도는 $33{\sim}48^{\circ}C$ 범위였으며, 출구의 수온은 $33{\sim}44^{\circ}C$로서 4~5인 기준의 가정용 온수공급이 가능함이 확인되었다. 수행한 4종의 열교환기 실험 결과, 나선형 열교환기 HX-H1은 수온이 $35{\sim}36^{\circ}C$범위로서 더 이상의 온도상승이 없었고, HX-H2는 수온이 $40{\sim}45^{\circ}C$로서 실험기간 중 일정한 온도분포를 보였다. 한편 HX-H3는 최고온도 $68{\sim}70^{\circ}C$, 최저온도 $30^{\circ}C$, 평균온도 $50^{\circ}C$였고, 출구의 온수온도는 $33{\sim}44^{\circ}C$ 범위로서 45일간 공급 가능하였다. 평판형 열교환기 HX-P는 수온이 $42{\sim}58^{\circ}C$로서 3개월 이상 온수공급이 가능하였으므로 4~5인 기준의 가정용 난방 및 온수공급에 문제가 없는 것으로 확인되었다. 그러므로 평판형 열교환기 HX-P는 나선형 열교환기 HX-H에 비해 발효상 내부에 열교환용 파이프가 빈틈없이 배치되어 발효상 전면적을 통해 발효열을 최대로 회수할 수 있었으며, $42{\sim}58^{\circ}C$의 발효열을 최대 3개월정도 이용 가능하였고, 장시간 운용에도 온도가 급강하 하는 등의 문제가 발생되지 않았다. 따라서 발효열교환기는 나선형 시스템보다는 발효열의 회수 효율이 매우 높으면서도, 열교환장치의 제작, 설치, 해체가 용이한 평판형 시스템이 유리한 것으로 나타났다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제19권1호
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• pp.1-7
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• 2014

When processing the biomass by Hydrothermal carbonization (HTC), a slow pyrolysis process, it produces bio-gas, biooil, and biochar. Among these end products, biochar is known for isolating or storing carbon and being used as a soil amendment. In this study, the characteristics of biochar generated by HTC at $250^{\circ}C$ for 1 hour, 2 hours, 3 hours, and 20 hours with synthetic food wastes and wood wastes were analyzed for potential uses in soil contaminated with heavy metals. The yield of biochar (weight %) increased when the ratio of wood wastes increased and showed a decreasing tendency as reaction time increased. Elemental analysis of biochar based on various conditions showed a maximum of 70% carbon (C) content. The carbon content showed an increasing tendency with the increase of wood wastes. Iodine adsorption test was peformed to determine the optimum reaction condition, which was 15% wood waste for mixing ratio and 2 hours for reaction time. Using biochar generated at the optimum condition, its capability of adsorbing heavy metals (Cd, Cu, Pb, Zn, Ni) was evaluated. It was concluded that lead (Pb) was removed efficiently while zinc (Zn) and nickel (Ni) were hardly adsorbed by biochar.

• 한국산림과학회지
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• 제90권1호
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• pp.55-63
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• 2001

이 연구는 대표적인 속성수인 이태리 포플러와 자작나무가 쓰레기 매립지주변의 조림 수종으로서 적당한가를 평가하기 위해서 수행되었다. 두 수종 묘목에 대한 침출수 관수 효과를 알아보기 위해서 침출수 원액, 50% 침출수, 25% 침출수 그리고 대조구(수도물) 등 4가지 침출수로 다르게 희석하여 약 3개월 정도 관수했다. 이태리 포플러와 자작나무 공통적으로 묘고, 근원경, 물질생산량 모두 침출수 원액을 관수한 처리구가 다른 처리구보다 좋았다. 침출수 원액으로 관수한 묘목의 엽록소 지수, 광합성능력, 증산량이 수도물로 관수한 대조구보다 모두 유의하게 높음을 보여주었다. 이는 비록 3개월이라는 짧은 기간의 결과이긴 하지만, 이들 두 수종은 매립지 주변의 조림, 복구를 위해서 좋은 추천 수종임을 보여주고 있다.

• 한국폐기물자원순환학회지
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• 제35권7호
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• pp.587-599
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• 2018

The coffee grounds generated during the coffee extraction process contain several resources, but the technology for their recycling has not been commercialized yet, causing various environmental problems. Due to the recent increase in coffee consumption worldwide, the amount of coffee grounds produced has been continuously increasing, reaching more than 750 million tons. In Korea, about 120,000 tons of coffee waste are annually generated; however, most of them are landfilled or incinerated. Although there is still a shortage of coffee waste recycling technologies compared to the amount of coffee grounds produced, various recycling approaches are being actuated in many countries including Korea. In this study, the generation of coffee grounds at home and abroad, the status of coffee grounds recycling, and the associated technology development trends were investigated. The coffee grounds recycling has been studied in the fields of energy, adsorbent, construction, agriculture, and bio-foods. Research is most active in the energy and biotechnology areas; in particular, since the oil in the coffee grounds is valuable as a feedstock for biomass energy, the technology related to energy recovery is currently under development worldwide. Removed because confusing and unnecessary.

• 한국산림과학회지
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• 제90권6호
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• pp.734-741
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• 2001

수질오염원인 축산폐수에 대한 포플러류의 수종 및 품종별 생육반응 및 흡수능력을 조사하기 위하여 삽목 당년생 현사시 (P. alba ${\times}$ glandulosa), 이태리포플러(P. euramericana), 양황철(P. maximo-wiczii) 각각 5클론에 대하여 축산폐수와 지하수를 처리하였다. 묘고생장량은 현사시가 가장 우수하였고 각 수종 공통적으로 축산폐수 처리구의 생장량이 지하수 처리구의 생장량 보다 다소 우수한 경향을 보였다. 현사시의 품종들은 축산폐수에 대하여 클론간 차이가 없이 우수한 묘고생장을 보였으나 이태리 포플러와 양황철은 클론간에 많은 차이를 나타냈다. 축산폐수 처리는 모든 수종에 대하여 엽 및 shoot 건중량 증가와 같은 지상부 biomass를 증가시킨 반면 뿌리의 건중량은 감소시켰다. 또한 축산폐수는 포플러류의 엽록소 함량을 증가시켰다. 처리 기간동안 수종별 축산폐수 흡수량은 시기별로 차이를 보였고 모든 수종 공히 축산폐수 흡수량이 지하수 흡수량보다 다소 낮았다. 총 흡수량은 현사시가 가장 많았으며 전체 15개 클론중 현사시 72-16호 클론이 가장 우수한 것으로 조사되었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.52-64
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• 2002

유기성 폐기물을 이용하여 생물학적 수소생산 통합화 시스템 연구를 수행하였다. 통합화 시스템은 유기성폐기물의 전처리, 2단계 혐기발효 및 광합성 배양으로 구성된 생물학적 수소생산 공정, 초임계수 가스화 공정, 생산된 가스의 저장, 분리 및 연료전지를 이용한 전력 생산으로 구성되었다. 실험에 사용된 유기성 폐자원은 식품공장 폐수, 과일폐기물, 하수슬러지이며, 전처리는 폐기물에 따라 열처리 및 물리적 처리를 하였으며, 전처리된 시료는 생물학적 수소생산 공정에 직접 적용되었다. Clostridium butyricum 및 메탄 생성조에서 발생하는 하수슬러지중의 미생물 복합체는 수소생산 혐기 발효공정에 사용되었으며, 광합성 수소생산 미생물인 홍색 비유황 세균은 광합성 배양에 사용되었다. 생물학적 공정에서 발생하는 미생물 슬러지는 초임계수 가스화 공정으로 수소를 발생하였으며, 슬러지 중의 COD를 저하시켰다. 생물학적 공정 및 초임계수 가스화 공정에서 발생하는 수소는 가스탱크에 가입상태로 저장한 후, 95%순도로 분리하였으며, 정제된 수소는 연료전지에 연결하여 전력 생산을 하였다.

• 한국대기환경학회지
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• 제30권6호
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• pp.538-544
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• 2014

A traditional fireplace has been used, but not much, for heating and cooking in rural area, Korea. Traditional fireplace as one type of biomass burnings is also emitting various air pollutants. Air pollutants emission from traditional fireplace was estimated in this study. There are two types of traditional fireplace, one for combined heating and cooking, the other one for cooking only. Types of fuels mostly used in traditional fireplace were wood, agricultural residue, solid waste. Activity levels such as fuel types, amount of fuel loading, and temporal variation were investigated by field survey over Korea. Estimated annual emissions from traditional fireplace were CO 6,335.0, NOx 555.0, SOx 9.6, VOC 1,771.7, TSP 181.4, $PM_{10}$ 119.9, $PM_{2.5}$ 96.2, $NH_3$ 1.4 ton/yr respectively. When emissions compared with the national emission inventory (CAPSS: Clean Air Policy Support System) of 2010 year, CO and $PM_{10}$ occupy 0.8% and 0.1% of total national emission, respectively.