• 농업과학연구
• /
• 제45권2호
• /
• pp.197-203
• /
• 2018

Biochar is the carbon solid produced through the pyrolysis of a biomass from organic sources such as agricultural waste, animal manure, and sludge under limited or anaerobic conditions. Biochar has the effect of reducing greenhouse gases through the carbon sequestration method; additionally, biochar is known to function as a soil amendment. This experiment was conducted to evaluate the application of biochar on the growth characteristics of Chinese cabbage at Chungnam National University in Daejeon, Korea. The Chinese cabbage was grown for 50 days in a glasshouse in pots. A pruning branch was used to produce the bead and pellet forms of biochar through pyrolysis. The biochar was added to the soil at 0, 2, and 5% by weight. The Chinese cabbage with the 2% treatment of the bead form of biochar had the highest fresh weight ($149.43{\pm}15.92g\;plant^{-1}$) which was increased by 10% compared to the control ($136.91{\pm}31.46g\;plant^{-1}$). Moreover, for the 5% treatment of the bead form of biochar ($60.91{\pm}9.82g\;plant^{-1}$), the growth decreased by 57% compared to the control. As the content of the bead form of biochar increased, the shoot dry weight, leaf number, leaf length and lead width that appeared decreased. An increase in the total organic matter, Avail. $P_2O_5$, Ex. cation and EC was observed when the biochar content was increased. Our results support the application of 2% biochar in the bead form for increased growth of Chinese cabbage.

• 광물과산업
• /
• 제26권
• /
• pp.1-12
• /
• 2013

In this study, an accelerated carbonation process was applied to stabilize hazardous heavy metals of industrial solid waste incineration (ISWI) bottom ash and fly ash, and to reduce $CO_2$ emissions. The most commonly used method to stabilize heavy metals is accelerated carbonation using a high water-to-solid ratio including oxidation and carbonation reactions as well as neutralization of the pH, dissolution, and precipitation and sorption. This process has been recognized as having a significant effect on the leaching of heavy metals in alkaline materials such as ISWI ash. The accelerated carbonation process with $CO_2$ absorption was investigated to confirm the leaching behavior of heavy metals contained in ISWI ash including fly and bottom ash. Only the temperature of the chamber at atmospheric pressure was varied and the $CO_2$ concentration was kept constant at 99% while the water-to-solid ratio (L/S) was set at 0.3 and $3.0dm^3/kg$. In the result, the concentration of leached heavy metals and pH value decreased with increasing carbonation reaction time whereas the bottom ash showed no effect. The mechanism of heavy metal-stabilization is supported by two findings during the carbonation reaction. First, the carbonation reaction is sufficient to decrease the pH and to form an insoluble heavy metal-material that contributes to a reduction of the leaching. Second, the adsorbent compound in the bottom ash controls the leaching of heavy metals; the calcite formed by the carbonation reaction has high affinity of heavy metals. In addition, approximately 5 kg/ton and 27 kg/ton $CO_2$ were sequestrated in ISWI bottom ash and fly ash after the carbonation reaction, respectively.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제4권3호
• /
• pp.235-243
• /
• 2006

본 연구에서는 현재 국내에서 고준위 방사성폐기물 처분장의 잠재적인 완충재 물질로 고려되고 있는 경주벤토나이트에서 발생 가능한 벤토나이트 콜로이드로의 우라늄(VI) 수착특성에 대한 실험적 연구를 pH 및 이온강도의 함수로 수행하였다. 경주벤토나이트로부터 분리된 콜로이드는 주로 몬모릴로나이트로 구성되어 있다. 중력여과법을 사용하여 측정한 결과 농도 및 크기는 약 5100 ppm 및 200-450 nm 이었다 우라늄 수착실험에 대한 공시험을 수행하여 수착 반응용기 벽면에 흡착, 침전, 한외여과에 의해 손실된 우라늄 양을 평가하였다. 이러한 과정에 의해 제거된 우라늄의 양은 미량이었다. 그러나 한외여과에 의한 우라늄 손실의 경우 이온강도가 낮은 경우 즉, 0.001 M $NaClO_4$의 경우 한외여과 필터의 표면전하 역전에 의한 양이온 수착 영향으로 인해 매우 높은 핵종 손실을 유발하였다. 벤토나이트 콜로이드에 대한 우라늄(VI)의 수착 분배계수 $K_d$ (또는 의사콜로이드 형성상수)는 PH 및 이온강도에 따라 $10^4{\sim}10^7 mL/g$ 값을 가지며 pH 중성영역인 6.5 근처에서 최대값을 가지는 것으로 나타났다. 벤토나이트에 대한 우라늄(VI)의 수착은 pH, 이온강도, 탄산농도 등과 같은 지화학적 변수들에 의존하는 수용액에서 우라늄화학종과 매우 밀접한 관련이 있다 따라서 벤토나이트 완충재로부터 발생된 벤토나이트 콜로이드는 높은 수착능으로 인해 우라늄(VI)을 의사콜로이드(pseudo-colloid)의 형태로 지질학적 매질을 통해 이동시킬 수 있을 것이다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제3권3호
• /
• pp.249-256
• /
• 2005

우라늄 변환시설의 라군 슬러지에 함유된 질산염의 안정적 처리를 위해 물 첨가 용해를 실시한 뒤, 여과 케이크의 안정화 특성에 대하여 알아보았다. 물 용해에 의해 대부분의 질산염은 고농도 질산염 용액으로 제거되었으므로, 여과 케이크의 열분해는 $900^{\circ}C$에서 하나의 단계로 수행하였다. Muffle furnace를 이용하여 $900^{\circ}C$에서 5시간동안 여과 케이크의 열분해를 실시한 결과 라군 1 슬러지에 포함된 U은 $NaNO_3$의 열분해와 함께 $Na_{2}O{\cdot}2UO_3$의 형태로 안정화 되었다. 라군 2 열분해 잔류물의 경우에는 열분해 시 생성된 CaO가 냉각과정에서 수분과 반응하여 $Ca(OH)_2$로 전환되는 것을 TG/DTA 분석과 XRD 분석을 통해 확인할 수 있었지만, 처분장에서 대기중 노출이나 지하수의 침출 등에는 안정한 화합물로 알려져 있으므로, 특별한 첨가제의 첨가 없이 단순 열분해 후 처분이 가능할 것으로 판단된다.

• 기술사
• /
• 제34권2호
• /
• pp.167-173
• /
• 2001

브라운관 후면유리 연마 후 발생되는 고상의 유리폐기물을 재활용을 위해, A형 제올라이트의 최적합성조건을 규명하고 생성된 제올라이트의 제반 특성을 기존의 상용 제올라이트와 비교하였다. 테프론 반응용기에 고규산질 알카리용액, NaAlO$_2$그리고 브라운관 유리폐기물 등 3가지 출발물질을 혼합하고, 80∼95$^{\circ}C$ 범위에서 가열하여 제올라이트 Na-A를 열수조건하에서 결정화시켰다. 고규산질 알카리 용액은 자연산 규석을 35$0^{\circ}C$, 1500 기압하에서, NaAlO$_2$는 NaOH와 Al(OH)$_3$시약을 95$^{\circ}C$에서 2∼3시간 가열하여 $Na_2$O/Al$_2$O$_3$=1.4, $H_2O$/$Na_2$O=8이 되도록 각각 합성하여 출발물질로 사용하였다. 브라운관 유리 폐기물과 고규산질 알카리 용액의 혼합비율 약 1:10∼1:13의 범위에서 Al-공급원으로서 1.5∼2.5N의 NaAlO$_2$를 혼합하였을 때 양호한 A-형 제올라이트 결정이 생성되었다. 합성된 Na-A는 하이드록시소달라이트 등과 같은 불순물이 없는 단일상이었으며, 결정형태는 입방 십이면체 (cubo-dodecahedral)형이었고 결정의 1∼2 $\mu$의 균질한 입도로 분포하였다. Ca+ 양이온교환용량은 215∼220 mequivalent/100 g이었다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
• /
• 제10권6호
• /
• pp.482-493
• /
• 2005

Biomass is originally photosynthesized from inorgainic compounds such as $CO_2$, minerals, water and solar energy. Recent studies have shown that anaerobic bacteria have the ability to convert recalcitrant biomass such as cellullosic or chitinoic materials to useful compounds. The biomass containing agricultural waste, unutilized wood and other garbage is expected to utilize as feed, food and fuel by microbial degradation and other metabolic functions. In this study we isolated several anaerobic, cellulolytic and chitinolytic bacteria from rumen fluid, compost and soil to study their related enzymes and genes. The anaerobic and cellulolytic bacteria, Clostridium thermocellum, Clostridium stercorarium, and Clostridium josui, were isolated from compost and the chitinolytic Clostridium paraputrificum from beach soil and Ruminococcus albus was isolated from cow rumen. After isolation, novel cellulase and xylanase genes from these anaerobes were cloned and expressed in Escherichia coli. The properties of the cloned enzymes showed that some of them were the components of the enzyme (cellulase) complex, i.e., cellulosome, which is known to form complexes by binding cohesin domains on the cellulase integrating protein (Cip: or core protein) and dockerin domains on the enzymes. Several dockerin and cohesin polypeptides were independently produced by E. coli and their binding properties were specified with BIAcore by measuring surface plasmon resonance. Three pairs of cohesin-dockerin with differing binding specificities were selected. Two of their genes encoding their respective cohesin polypeptides were combined to one gene and expressed in E. coli as a chimeric core protein, on which two dockerin-dehydrogenase chimeras, the dockerin-formaldehyde dehydrogenase and the dockerin-NADH dehydrogenase are planning to bind for catalyzing $CO_2$ reduction to formic acid by feeding NADH. This reaction may represent a novel strategy for the reduction of the green house gases. Enzymes from the anaerobes were also expressed in tobacco and rice plants. The activity of a xylanase from C. stercorarium was detected in leaves, stems, and rice grain under the control of CaMV35S promoter. The digestibility of transgenic rice leaves in goat rumen was slightly accelerated. C. paraputrificum was found to solubilize shrimp shells and chitin to generate hydrogen gas. Hydrogen productivity (1.7 mol $H_2/mol$ glucos) of the organism was improved up to 1.8 times by additional expression of the own hydrogenase gene in C. paraputrficum using a modified vector of Clostridiu, perfringens. The hydrygen producing microflora from soil, garbage and dried pelletted garbage, known as refuse derived fuel(RDF), were also found to be effective in converting biomass waste to hydrogen gas.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제45권6호
• /
• pp.731-744
• /
• 2013

Energy security is a topic of high importance to many countries throughout the world. Countries with access to vast energy supplies enjoy all of the economic and political benefits that come with controlling a highly sought after commodity. Given the desire to diversify away from fossil fuels due to rising environmental and economic concerns, there are limited technology options available for baseload electricity generation. Further complicating this issue is the desire for energy sources to be sustainable and globally scalable in addition to being economic and environmentally benign. Nuclear energy in its current form meets many but not all of these attributes. In order to address these limitations, TerraPower, LLC has developed the Traveling Wave Reactor (TWR) which is a near-term deployable and truly sustainable energy solution that is globally scalable for the indefinite future. The fast neutron spectrum allows up to a ~30-fold gain in fuel utilization efficiency when compared to conventional light water reactors utilizing enriched fuel. When compared to other fast reactors, TWRs represent the lowest cost alternative to enjoy the energy security benefits of an advanced nuclear fuel cycle without the associated proliferation concerns of chemical reprocessing. On a country level, this represents a significant savings in the energy generation infrastructure for several reasons 1) no reprocessing plants need to be built, 2) a reduced number of enrichment plants need to be built, 3) reduced waste production results in a lower repository capacity requirement and reduced waste transportation costs and 4) less uranium ore needs to be mined or purchased since natural or depleted uranium can be used directly as fuel. With advanced technological development and added cost, TWRs are also capable of reusing both their own used fuel and used fuel from LWRs, thereby eliminating the need for enrichment in the longer term and reducing the overall societal waste burden. This paper describes the origins and current status of the TWR development program at TerraPower, LLC. Some of the areas covered include the key TWR design challenges and brief descriptions of TWR-Prototype (TWR-P) reactor. Selected information on the TWR-P core designs are also provided in the areas of neutronic, thermal hydraulic and fuel performance. The TWR-P plant design is also described in such areas as; system design descriptions, mechanical design, and safety performance.

• 유기물자원화
• /
• 제8권4호
• /
• pp.138-146
• /
• 2000

본 연구는 일반 단독주택 등의 가정에서 쉽게 사용할 수 있는 최상의 발효토를 도출하고자 직접 음식물쓰레기 소멸실험을 행하였다. 실험 결과, 반응기 내 미생물의 활성에 의해 음식물쓰레기를 투입한 직후의 초기에 비해 다음 음식물쓰레기 투입직전인 9일 후의 온도, 무게, 함수율, vs의 값이 감소하였고, 모든 반응기에서 소멸화는 진행되었다. 그 중에서도 S대 미생물제재를 발효토로 사용한 반응기인 F, 4번 반응기가 가장 좋은 결과를 보였으며, 음식물의 투입주기를 단축하는 것이 가능하였다. 반응이 양호하지 않은 반응기는 시간이 지날수록 그 무게와 수분이 증가하여 장기간 반응 시 악영향을 미칠 것으로 판단된다. 염분은 시간이 지날수록 소멸되지 않고 축적되었다. 성능이 우수했던 S대 발효토를 이용한 적용가 온도에 크게 영향을 받았다. 그러나 반응기간은 S대 미생물을 고정한 발효토를 이용한 반응기를 $20^{\circ}C$에서 유지하였을 때 3일 정도로 처리기간을 단축 시킬수 있었다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제18권4호
• /
• pp.62-69
• /
• 2009

반도체 웨이퍼 제조 공정 중 발생하는 질산, 불산, 초산으로 구성된 혼합폐산을 재활용하기 위한 연구를 수행하였다. 초기에 $NaNO_3$와 Si powder를 사용하여 불산을 $Na_2SiF_6$로 침전시켜 불소화합물을 제조하였고, 이 때 혼산 중 불산의 농도는 초기 127g/L에서 0.5g/L로 낮아져 불산 회수율은 99.5%였다. $Na_2SiF_6$ 제조 후 남은 혼산의 질산과 초산의 농도는 각각 502g/L, 117g/L였고, 이 혼산에 NaOH를 투입하여 pH=4로 맞춘 후 -440 mmHg, $95^{\circ}C에서 증발농축을 하여 초산 분리 회수하였다. 회수된 초산의 농도는 약 15%였고, 회수율은 85.3% 이상이었다. 또한, 농축여액을 $20^{\circ}C$까지 냉각하여 $NaNO_3$ 결정을 석출시킴으로 질산나트륨을 제조하였고, 그 회수율은 약 93%이상이었다. 제조된 $Na_2SiF_6$와 $NaNO_3$를 $90^{\circ}C$에서 건조시킨 후, XRD 분석한 결과, 순수 $Na_2SiF_6$와 $NaNO_3$만 합성된 것을 확인하였고, 그 순도는 각각 약 97%, 98%로 시판용과 유사하였다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제7권3호
• /
• pp.161-165
• /
• 2009

핵연료 운반용 실린더의 재사용을 위한 용기세척공장의 제염공정에 대한 성능을 평가하기 위하여 ${Na_2}{CO_3}\;+\;{H_2}{O_2}$ 혼합용액의 조합을 약간 달리한 2회의 시험을 실행하였다. 각 시험은 모두 일련의 5 단계에 걸쳐 실시되었다. 우라늄 제염의 주 화학종은 ${Na_4}{UO_2}(CO_3)_3$로 식별되었다. 그리고 첫 단계에서의 세척 액은 물이었으며, 이 단계에서 50% 이상의 우라늄이 제염되었다. 그 이후로는 단계가 더해 갈수록 우라늄의 제염양은 지수함수적으로 감소하는 경향을 나타내었으며, 화학양론적으로 제거된 우라늄에 비하여 투여된 ${Na_2}{CO_3}$의 양은 과다함을 나타내었다. 이러한 결과들에 의하면, 공정최적화를 통하여 ${Na_2}{CO_3}$의 투여량 감축, 세척폐액의 감량, 제염단계 축소 등을 꾀할 수 있을 것으로 판단된다.