단순 연소기의 형상 변화에 따른 3차원 연소 현상의 모사

주보경,김진곤 한국항공우주학회 1999 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.- No.-

0.1ton 규모 HTC 공정을 이용한 유기성폐기물 고형연료 제조

주보경,안수정,원종철,전은정 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

Hydrothermal Carbonization(이하 HTC), 열수탄화공정은 가수분해(加水分解)를 통해 유기성 폐자원을 에너지화 하는 기술로 함수율에 관계없이 다양한 재료에 적용할 수 있으며, 고위발열량 6,000kcal/kg 이상의 고효율의 고형연료를 생산할 수 있는 기술이다. 이에 본 연구에서는 0.1ton bench scale HTC 반응기를 이용하여 1) S매립지에 반입되는 건설폐목재를 활용하여 고열량 고형연료를 생산하고, 고형연료의 특성을 분석하였으며, 2) 고함수 유기성폐기물인 감귤박을 이용한 고형연료 생산 및 그 특성 분석을 수행하였다. 본 연구는 0.1ton 규모의 열수탄화(HTC) 회분식반응기를 이용하였다. 저함수율의 폐목재는 매립지로 반입되는 건설폐목재를 1 cm 미만으로 파쇄하여 사용하였다. 0.1ton 반응기에 목재 10kg, 용매(물) 50kg을 투입한 후 폐쇄조건 상에서 가열을 진행하였다. HTC공정은 반응온도 260℃, 반응시간 1시간으로 운전되었다. 고함수 유기성폐기물인 감귤박은 제주도개발공사 감귤가공공장으로부터 제공 받아 고형연료 제조에 활용하였다. 감귤박의 경우, 분쇄나 별도의 용매(물) 투입 등의 전처리 없이 감귤박 원료만을 60kg 투입하여, 240℃, 반응시간 1시간으로 운전하였다. 실험결과, 건설페목재의 경우 원재료의 발열량은 고위발열량으로 약 4,340kcal/kg이었으나 열수탄화 후 약 6,920kcal/kg으로 증가하였다. 고함수 원료인 감귤박의 경우 고위발열량 약 4,360kcal/kg에서 열수탄화 후 고위 발열량 약 6,690kcal/kg으로 증가하였다. 고정탄소율 역시 건설폐목재 고형연료와 감귤박 고형연료에서 각각 40.5%, 32.3%로 고열량 양질의 고형연료로 활용할 수 있음을 확인할 수 있었다.

0.1ton 규모 HTC 공정을 이용한 유기성폐기물 고형연료 제조

주보경,안수정,원종철,전은정 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.05

Hydrothermal Carbonization(이하 HTC), 열수탄화공정은 가수분해(加水分解)를 통해 유기성 폐자원을 에너지화 하는 기술로 함수율에 관계없이 다양한 재료에 적용할 수 있으며, 고위발열량 6,000kcal/kg 이상의 고효율의 고형연료를 생산할 수 있는 기술이다. 이에 본 연구에서는 0.1ton bench scale HTC 반응기를 이용하여 1) S매립지에 반입되는 건설폐목재를 활용하여 고열량 고형연료를 생산하고, 고형연료의 특성을 분석하였으며, 2) 고함수 유기성폐기물인 감귤박을 이용한 고형연료 생산 및 그 특성 분석을 수행하였다. 본 연구는 0.1ton 규모의 열수탄화(HTC) 회분식반응기를 이용하였다. 저함수율의 폐목재는 매립지로 반입되는 건설폐목재를 1 cm 미만으로 파쇄하여 사용하였다. 0.1ton 반응기에 목재 10kg, 용매(물) 50kg을 투입한 후폐쇄조건 상에서 가열을 진행하였다. HTC공정은 반응온도 260℃, 반응시간 1시간으로 운전되었다. 고함수 유기성폐기물인 감귤박은 제주도개발공사 감귤가공공장으로부터 제공 받아 고형연료 제조에 활용하였다. 감귤박의 경우, 분쇄나 별도의 용매(물) 투입 등의 전처리 없이 감귤박 원료만을 60kg 투입하여, 240℃, 반응시간 1시간으로 운전하였다. 실험결과, 건설페목재의 경우 원재료의 발열량은 고위발열량으로 약 4,340kcal/kg이었으나 열수탄화 후 약 6,920kcal/kg으로 증가하였다. 고함수 원료인 감귤박의 경우 고위발열량 약 4,360kcal/kg에서 열수탄화 후 고위발열량 약 6,690kcal/kg으로 증가하였다. 고정탄소율 역시 건설폐목재 고형연료와 감귤박 고형연료에서 각각 40.5%, 32.3%로 고열량 양질의 고형연료로 활용할 수 있음을 확인할 수 있었다.

촉매 열수탄화(Hydrothermal carbonization)공정을 이용한 폐목재의 고형연료 제조 및 특성 연구

주보경(Joo, Bokyoung),연혜진(Yeon, Hyejin),이상일(Lee, Sangil),안수정(Ahn, Soojeung),이경재(Lee, Kyeongjae),장은석(Jang, Eunsuk),원종철(Won, JongChoul) 한국신재생에너지학회 2014 신재생에너지 Vol.10 No.2

The objective of this work is to produce solid biofuel from sawdust using the HTC (Hydrothermal carbonization) process. The HTC process of feedstock involves the raw material coming into contact with high temperature and pressurized water. The HTC process could produce gaseous, liquefied and solid products, but this study focused on solid product only as an alternative to coal. In this study, sawdust used for a feedstock and its moisture content was under 5%. Water was added with the feedstock to raise moisture content to 80% and also used catalysts. The HTC process was performed at temperature range from 200 to 270?C and reaction time was 15 to 120 min. Rising temperature resulted in increasing the higher heating value (HHV) of HTC product. In case of adding catalyst, HHV of solid biofuel was higher and reaction occurred at lower temperature and pressure. Also, HTC solid product had been characterized and found to be hydrophobic, increased HHV (over 40%), and pelletized easily compared to raw material.

문제만들기와 대조설명이 텍스트 이해에 미치는 영향

주보경(Bo Kyoung Ju),김종백(Jong Baeg Kim) 한국교육심리학회 2016 敎育心理硏究 Vol.30 No.2

본 연구는 문제만들기 전략과 대조설명 텍스트가 텍스트 이해에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 본 연구를 위하여 참여한 대학생 127명은 통제집단, 문제만들기 집단, 대조설명 집단, 대조설명과 문제만들기 집단에 각각 무선배치 하였다. 학습 활동 중에 학습자가 개별적으로 텍스트 정보의 의미처리를 위하여 학습내용을 조직·분류하거나 개념도, 그림, 표 등으로 내용을 재구조화하는 등의 내용이해전략을 사용하는지의 여부를 확인하였고 이를 양화하였다. 문제만들기와 대조설명의 효과를 검증하기 위하여 사전검사와 내용이해전략을 공변인으로 하여 이원공변량분석(two-way ANCOVA)을 실시하였다. 분석결과에 따르면 내용이해전략을 통제한 후 문제만들기의 F 값은 5.58로 문제만들기활동이 텍스트 이해에 통계적으로 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 한편 또 다른 독립변인인대조설명의 F 값은 .02였으며 통계적으로 유의하지 않았다. 이와 같은 연구결과는 대조설명의 효과가 없기 때문이기 보다는 대조설명으로 활용한 텍스트가 학습자에게 익숙한 내용이 아니었다는 점에서 본 연구가 안고 있는 제한점이라 볼 수 있다. 결론적으로 학생들의 인지적 활동을 촉진하기 위한 여러 전략들 중에서 학습내용에 대해 질문을 생성하거나 동료들이 해결해야 할 문제들을 만들어 보는것과 같은 활동은 교수 및 학습에 있어 시사하는 바가 크다고 할 수 있다. This study was conducted to examine the effects of student-generated problems and contrasting explanation on text comprehension. Total of 127 undergraduate students participated in this study, and they are randomly assigned to one of four conditions; (1) reading with simple text, (2) reading with contrasting explanation text, (3) generating problems with simple text, (4) generating problems with contrasting explanation text. The students were required to externalize their thinking processes during learning by which they wrote down their understandings on a provided piece of paper. Their externalized thoughts on reading materials were, then, evaluated based on the levels of contents comprehension strategy. To demonstrate the effects generating problems and the contrasting explanation, we performed a two-way ANCOVA analysis. The results showed that the problem generation had effects on text comprehension after controlling prior knowledge and the contents comprehension strategy, F=5.58. The contrasting explanation was not effective on text comprehension, F=.02. As a result, we suggested that these research findings demonstrated that the problem generation activity may have positive effects on the text comprehension regardless of the level of student``s content comprehension strategies.

초임계 이산화탄소내 금속이온 추출을 위한 추출제 혼합 연구

고문성,김문수,주보경,김홍두,김학원 한국방사성폐기물학회 2005 한국방사성폐기물학회 학술논문요약집 Vol.3 No.2

바이오매스를 이용한 열수탄화(Hydrothermal Carbonization) 반응생성물의 특성연구

장은석,이은실,주보경,이경재 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

바이오매스는 다른 신재생에너지와는 다르게 탄소계 에너지 자원이고 전기에너지 이외에 고체, 액체, 기체연료나 화학연료 및 원료로 변환 할 수 있는 장점이 있다. 또한 지역적으로 편재되어 있지 않고 carbon neutral 에너지로 지구온난화 문제에서도 자유로운 장점으로 인해서 현재 기술적, 경제적 관점에서 가장 현실적인 대체에너지라 할 수 있다. 따라서 바이오매스에 대한 다양한 연구와 정책들이 활발히 진행되고 있다. 그러나 이러한 바이오매스도 구조의 이질성과 불균일한 물리적 성질, 낮은 에너지밀도로 인해서 효율적이고 경제적인 운반, 저장, 처리, 변환 및 사용에 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 많은 전처리 기술들이 개발되고 있으며, 본 연구에서 대표적인 전처리 기술에 하나인 열수탄화(Hydrothermal Carbonization)를 이용하여 바이오매스의 연료 특성에 미치는 영향을 확인하였다. 본 연구는 실험실 규모의 압력반응기로 바이오매스 중에서 폐목재를 이용하여 열수탄화 반응 특성을 반응조건별로 확인하였다. 생성된 고체생성물의 기초특성(원소분석, 공업분석, 발열량, 겉보기밀도, TGA, DSC 등) 분석을 통해서 고형연료 특성을 기존의 목재 pellet 연료와 비교하였다. 또한 탈수능과 성형실험을 통해서 고체연료로 이용에 적합성을 평가하였다. 고체생성물과 함께 발생하는 액체생성물의 특성도 확인하여 향후 이용 및 처리 가능성을 확인하였다. 반응온도와 반응시간은 증가할수록 발열량은 증가하고 수득율은 감소한다. 또한 휘발분의 함량은 감소하고 고정탄소의 함량은 증가한다. 물과 폐목재의 혼합비율도 반응에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 액체생성물은 반응온도와 시간이 증가할수록 COD와 유기산의 농도는 증가하고 총질소와 총인의 농도에는 변화가 없었다. 열수탄화 반응물의 탈수능도 반응온도가 증가할수록 좋아지고 열수탄화 전후의 수분 재흡수성을 비교하면 반응 후 고체생성물의 수분 재흡수성이 크게 향상되는 것을 확인 할 수 있다. 또한 파쇄/분쇄의 용이성을 나타내는 grindability가 크게 향상되고 성형성도 우수한 것을 확인 할 수 있다.

목재폐기물을 이용한 HTC공정에서 발생하는 폐수재이용 특성 연구

안수정,이상일,주보경,장은석,원종철,전은정,이경재 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

폐기물에 대한 사회적 인식이 기존 처리 및 처분의 개념에서 자원 재이용의 대상으로 변화하면서 다양한 폐기물에너지화 기술 개발이 가속화 되고 있다. 서울 및 경기권에서 발생하는 폐기물을 최종 처분하는 S매립지에서는 음식물쓰레기, 하수슬러지 등 다양한 폐기물에 대한 에너지화에 노력하고 있다. 하지만 중요 폐자원중 하나인 폐목재의 경우 재활용 가능 폐목재가 분리, 수거되지 않고, 혼합폐기물 형태로 단순 매립 또는 소각처리 되고있다. Hydrothermal Carbonization(이하 HTC)공정은 가수분해(加水分解)를 통해 유기성 폐자원을 에너지화 하는 기술로 다양한 재료에 적용할 수 있고 고효율의 고형연료를 생산할 수 있지만 다량의 폐수가 발생한다는 문제점을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 1) S매립지에 반입되는 목재폐기물을 이용하여 HTC공정을 통해 고열량 고형연료를 생산하고, 2) 발생하는 폐수의 특성을 분석하며, 3) 발생하는 폐수를 공정에 재투입하였을 시 고형연료의 특성에 미치는 영향에 대한 분석을 수행하였다. 본 연구는 실험실규모 회분식반응기(반응기 내부 용적 2 L)를 이용하였으며, 원료는 수도권 매립지로 반입되는 폐목재를 1 cm미만으로 파쇄하여 사용하였다. 2L반응기에 목재 200g, 용매(물) 1000 g을 투입한 후 폐쇄조건 상에서 가열을 진행하였다. HTC공정은 반응온도 240℃, 반응시간 1시간으로 운전되었으며, 폐수 재이용특성 규명을 위하여 재이용 실험 시 발생하는 폐수 700g, 물 300g을 투입하여 기존과 동일하게 용매 1000g을 맞춰서 재이용실험을 5회차까지 수행하였다. 실험결과 고위발열량 6,500 kcal/kg이상의 고형연료를 생산할 수 있었으며, 1 ton의 목재폐기물 처리 시 4.31 ton의 폐수가 발생함을 확인할 수 있었으며, 발생하는 폐수는 약 COD 50,000 mg/L, TN 2,000 mg/L, TP 160 mg/L의 특성을 보였다. 재이용 실험을 진행한 결과 용매로 깨끗한 물 대신 폐수를 이용할 시 고형연료의 특성에는 영향을 주지 않았으며, 폐수의 오염 특성은 실험 회차가 거듭할수록 농축됨을 확인할 수 있었다.

C-28 : 바이오매스를 이용한 열수탄화(Hydrothermal Carbonization) 반응 특성연구

장은석,이은실,홍범의,주보경,안혜진,이경재 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2013 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2013 No.-

화석연료는 현재 가장 많이 이용되는 에너지 수단이다. 그러나 화석연료는 매장량이 한정되어 있고 사용하면서 배출되는 배출가스는 지구온난화와 여러 가지 환경문제를 일으키고 있다. 이러한 화석연료의 대체할 에너지로 자연 에너지로서 재생 가능하여 반영구적으로 사용이 가능한 재생가능에너지(Renewable energy)가 주목 되어지고 있다. 바이오매스는 다른 재생가능에너지와는 다른 탄소계의 에너지 자원이고 전기에너지 이외에 고체, 액체, 기체연료나 화학연료 및 원료로 변환 할 수 있다는 장점이 있다. 또한 지역적으로 편재되어 있지 않고 carbon neutral 에너지로 지구온난화 문제에서도 자유로운 장점으로 인해서 현재 기술적, 경제적 관점에서 가장 현실적인 대체에너지라 할 수 있다. 그러나 이러한 바이오매스도 에너지밀도가 낮고 분산되어 있어 수집, 저장 및 운반비용이 크고 기후의 영향을 받으며, 다양성으로 인한 불균일성으로 인해서 사용 측면에서 어려움이 있다. 따라서 이러한 바이오매스의 단점을 극복하기 위한 방법으로 열수탄화 방법을 이용한 고형연료 생산 기술이 주목을 받고 있다. 본 연구는 실험실 규모의 압력반응기로 바이오매스 중에서 폐목재를 이용하여 열수탄화 반응 특성을 반응조건별로 확인하였다. 생성된 고체생성물의 고형연료 특성과 액체생성물의 특성을 평가하였다. 반응온도와 반응 시간은 증가할수록 발열량은 증가하고 수득율은 감소한다. 또한 휘발분의 함량은 감소하고 고정탄소의 함량은 증가한다. 물과 폐목재의 혼합비율도 반응에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 액체생성물은 반응온도와 시간이 증가할수록 COD와 유기산의 농도는 증가하고 총질소와 총인의 농도에는 변화가 없었다. 열수탄화 전후의 수분 재흡수성을 비교하면 반응 후 고체생성물의 수분 재흡수성이 크게 향상되는 것을 확인할 수 있다. 또한 기존의 반탄화(torrefaction) 고체생성물보다 성형성이 좋은 것으로 확인되었다.

폐목재를 이용한 pilot plant 열수탄화 반응 액체생성물의 생물학적 처리 가능성 연구

장은석,이은실,홍범의,주보경 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.1

바이오매스에 대한 열수탄화 기술은 목질계 바이오매스를 고부가가치 산물로 전환할 수 있는 새로운 열화학 전환기술로 가수조건의 고온고압하에서 반응을 유도함으로서 탄화된 형태의 반응산물을 얻는다. 이에 가수분해, 응축반응, 탈카르복 실화반응, 탈수반응의 반응단계를 거쳐 얻게 되며, 가수분해 과정에서는 낮은 활성에너지가 요구되므로 일반적인 건조 열화학 전환반응인 건조탄화반응 보다 낮은 온도에서 유사한 효율을 얻을 수 있다. 이와 같이 열수탄화에서는 수분이 반응과정의 중요한 구성요소로 작용하고 수분이 존재하는 조건에서의 반응이 진행되므로 건조공정이 필요하지 않으며 원재료의 특성에 구애받지 않는 장점을 가지고 있다. 그러나 열수탄화 반응 공정에서 발생되는 폐액은 고농도의 유기물과 질소를 함유하고 있어 연계 처리 및 방류수 수질 기준을 만족시키기에는 공정상의 운영비용 증가를 초래할 수 있어 이를 효과적으로 처리하기 위해 액체생성물의 특성을 파악하고 이를 토대로 생물학적 처리 가능성을 검토하였다.