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문제 정의
- 다음의 분석한 결과 자료는 악취성분이 기존의 분석된 데이터를 습도조건 40～80%까지의 변화에 따라 4단계 온도조건인 50～80℃의 상관관계와 특성을 알아보기 위하여 분석한 결과 자료이다.
- 따라서 음식물의 분해과정에서 발생하는 악취가스에 포함된 수증기를 강제송풍에 의한 제습장치로 송풍시켜 수분을 제거시키고, 수분이 제거 된 가스는 바이오 필터와 상부에서는 열 소각방식을 통과하면서 악취제거의 효율을 높일 수 있다고 볼 수 있다. 또한 기존에 사용되고 있는 탈취탑의 건풍건조방식을 이용하여 개발비 및 시설비의 절감효과와 처리방법의 단순화를 통하여 처리비용을 줄일 수 있는 장치를 개발하고자 현재 사용되고 있는 탈취탑의 모델을 축소 적용하여 실험적 방법을 통하여 본 연구를 진행하였다.
제안 방법
- 상기 실험의 조건은 입구 투입 용액 약 0.3 ppm으로서 환경오염 기준인 0.2 ppm을 상이 하는 농도를 투입하였으며, 습도는 60%를 유지 하도록 실험하였다. 실험결과 0.
- 상기 실험의 조건은 입구 투입 용액 약 0.8 ppm으로서 환경오염 기준인 0.5 ppm을 상이 하는 농도를 투입하였으며, 습도는 70%를 유지 하도록 실험하였다. 실험결과 0.
- 상기 실험의 조건은 입구 투입 용액 약 7 ppm으로서 환경오염 기준인 5 ppm을 상이 하는 농도를 투입하였으며, 습도는 50%를 유지 하도록 실험하였다. 실험결과 7 ppm이였던 암모니아가 약 40분 후 기준치인 5 ppm이하로 낮아 졌으며, 약 한 시간 후에는 약 4.
- 실험조건은 온도 50 ～ 80℃, 습도 40 ～ 70%, 매 10분 단위로 1시간의 시간 중에서 6번을 측정을 실시하였다. 센서 계측은 제습장치의 효율성이 본 기술개발과제의 가장 핵심적인 요소이므로 제습장치 통과 전과 통과 후의 비교 계측을 실시하였다. 또한, 데이터의 신뢰성을 확보하기 위하여 각 각 10번의 반복실험을 수행하였으며 실험 결과에 언급된 그림은 평균값을 산출하여 나타내었다.
- 1은 실제 적용된 실험장치의 구성도를 나타내고 있다. 실험장치 구성은 챔버내에서 오염공기 발생기로부터 각 물질의 오염농도 요구 수준를 생성시켜 팬으로부터 강제적으로 배출할 수 있도록 장치를 구성하였으며 음식물쓰레기의 4대 악취가스 성분인 스티렌, 암모니아, 황화수소, 아세트알데히드에 대하여 실험을 하였으며 각 성분을 감지할 수 있는 성분분석기를 냉각 제습기의 통과하기 전과 통과한 후의 성분분석기로부터 받은 검출량을 컴퓨터에 데이터를 전송하여 측정을 반복적으로 수행하였다. 오염공기 성분의 농도(PPM)는 환경오염 기준의 이상인 조건에서 생성시켰으며 온도 50～80℃, 습도는 40～70%(실제 음식물쓰레기의 온도, 습도 조건)의 생성조건 분위기(Chamber Display Pannel 표시)를 만족하였을 때 챔버개구부를 열어 강제 송풍방식으로 배출시켰다.
- 실험조건은 온도 50 ～ 80℃, 습도 40 ～ 70%, 매 10분 단위로 1시간의 시간 중에서 6번을 측정을 실시하였다. 센서 계측은 제습장치의 효율성이 본 기술개발과제의 가장 핵심적인 요소이므로 제습장치 통과 전과 통과 후의 비교 계측을 실시하였다.
- 실험장치 구성은 챔버내에서 오염공기 발생기로부터 각 물질의 오염농도 요구 수준를 생성시켜 팬으로부터 강제적으로 배출할 수 있도록 장치를 구성하였으며 음식물쓰레기의 4대 악취가스 성분인 스티렌, 암모니아, 황화수소, 아세트알데히드에 대하여 실험을 하였으며 각 성분을 감지할 수 있는 성분분석기를 냉각 제습기의 통과하기 전과 통과한 후의 성분분석기로부터 받은 검출량을 컴퓨터에 데이터를 전송하여 측정을 반복적으로 수행하였다. 오염공기 성분의 농도(PPM)는 환경오염 기준의 이상인 조건에서 생성시켰으며 온도 50～80℃, 습도는 40～70%(실제 음식물쓰레기의 온도, 습도 조건)의 생성조건 분위기(Chamber Display Pannel 표시)를 만족하였을 때 챔버개구부를 열어 강제 송풍방식으로 배출시켰다.
- 또한, 처리 풍량이 많고 냉각부하가 커서 소형 냉동기의 사양 범위를 초과하면 열교환기를 직접식이 아닌 Brain cooling type으로 하는 것이 유리하다. 이러한 다양한 방식 중에서 악취 성분을 가진 수증기를 냉각시키기 위한 냉동기를 설계하였다.
- 6은 암모니아를 대상으로 실험한 결과이다. 입구 측 공기의 상태를 5가지 조건의 습도와 4가지 온도를 기준으로 실험하였으며, 암모니아의 농도는 7 ppm을 기준으로 실험하였다. 습도가 높아질수록 분포가 광범위 하게 나타났으며, 온도가 높을수록 출구 공기의 ppm이 더 낮게 나타났다.
- 7은 아세트알데히드를 대상으로 실험한 결과이다. 입구 측 공기의 상태를 5가지 조건의 습도와 4가지 온도를 기준으로 실험하였으며, 황화수소 농도는 0.8 ppm을 기준으로 실험하였다.
- 음식물쓰레기의 악취성분 8대 성분 중 현재 실험이 가능한 스티렌, 암모니아, 황화수소, 아세트알데히드의 4가지 성분을 습도조건(40～70%)에 따라 실험결과를 분석한 자료이다. 제습장치 특성상 습도에 가장 영향을 줄 수 있기 때문에 분석조건 계획을 수립하였다. Fig.
- 투입 용액은 약 3 ppm으로서 환경오염 기준인 2ppm을 상이 하는 농도를 투입하였으며, 습도는 40%를 유지 하도록 실험하였다.
대상 데이터
- 음식물쓰레기의 악취성분 8대 성분 중 현재 실험이 가능한 스티렌, 암모니아, 황화수소, 아세트알데히드의 4가지 성분을 습도조건(40～70%)에 따라 실험결과를 분석한 자료이다. 제습장치 특성상 습도에 가장 영향을 줄 수 있기 때문에 분석조건 계획을 수립하였다.
데이터처리
- 센서 계측은 제습장치의 효율성이 본 기술개발과제의 가장 핵심적인 요소이므로 제습장치 통과 전과 통과 후의 비교 계측을 실시하였다. 또한, 데이터의 신뢰성을 확보하기 위하여 각 각 10번의 반복실험을 수행하였으며 실험 결과에 언급된 그림은 평균값을 산출하여 나타내었다.
이론/모형
- 관내측을 흐르는 냉매의 레이놀즈수(Re)는 아래와 같다. Kandlikar가 제안한 수평관에서의 유체 비등에 대한 상관식을 적용한다.
- 응축 열전달계수를 구하기 위한 상관식으로 Cavallini-Zecchin이 제안한 식을 적용한다. Cavallini-Zecchin의 상관식은 작동유체로써 R-11, R-12, R-21, R-22, R-113, 그리고 R-114를 포함한 몇 가지 냉매를 사용하여 간단한 형태이면서 비교적 일반성이 있는 상관식을 증명하였다.
성능/효과
- 1. 스티렌, 암모니아, 황화수소, 아세트알데히드의 4가지의 성분들은 대체로 온도영역 80℃일 때 냉각효율이 더욱 좋았으며 성분농도도 좋은 결과를 얻었다. 그 중 황화수소가 가장 높은 50%의 감소효과를 볼 수 있었다.
- 2. 암모니아와 아세트알데히드의 습도조건 40 ～ 80%까지의 변화에 따라 4단계 온도조건인 50 ～ 80℃의 상관관계와 특성을 알아보기 위하여 분석한 결과 온도가 높은 영역(80℃)에서 성분농도의 감소가 빨리 진행하는 것으로 확인하였다.
- 3. 이상과 같은 실험에서 음식물쓰레기의 악취성분을 제거하는데 냉각 제습방식이 탁월한 효과를 보인다는 것은 확인하였다.
- 입구 측 공기의 상태를 5가지 조건의 습도와 4가지 온도를 기준으로 실험하였으며, 암모니아의 농도는 7 ppm을 기준으로 실험하였다. 습도가 높아질수록 분포가 광범위 하게 나타났으며, 온도가 높을수록 출구 공기의 ppm이 더 낮게 나타났다.
- 실험 직후에는 각 습도별로 차이는 있으나, 많은 변화를 보이지 않았으며 낮은 쪽으로 많은 분포도가 형성되어 있음을 알 수 있었다.
- 5 ppm을 상이 하는 농도를 투입하였으며, 습도는 70%를 유지 하도록 실험하였다. 실험결과 0.8 ppm이였던 아세트알데히드가 약 27분 후 기준치인 0.5 ppm이하로 낮아 졌으며, 약 한 시간 후에는 약 0.36 ppm정도로 낮아 졌다.
- 상기 실험의 조건은 입구 투입 용액 약 7 ppm으로서 환경오염 기준인 5 ppm을 상이 하는 농도를 투입하였으며, 습도는 50%를 유지 하도록 실험하였다. 실험결과 7 ppm이였던 암모니아가 약 40분 후 기준치인 5 ppm이하로 낮아 졌으며, 약 한 시간 후에는 약 4.1 ppm정도로 낮아 졌다. 약 42%정도의 감소 효과가 있었으며, 입구 온도가 높을수록 그 효율이 더 좋게 나타났다.
- 75 ppm정도로 낮아 졌다. 약 35%정도의 감소 효과가 있었으며, 입구 온도가 높을수록 그 효율이 더 좋게 나타났다.
- 1 ppm정도로 낮아 졌다. 약 42%정도의 감소 효과가 있었으며, 입구 온도가 높을수록 그 효율이 더 좋게 나타났다. 입구 공기 습도가 40%보다 좀 더 많은 응축수를 획득할 수 있었다.
- 약 58%정도의 감소 효과가 있었으며, 입구 온도가 높을수록 그 효율이 더 좋게 나타났다. 입구 공기 습도가 60%보다 좀 더 많은 응축수를 획득할 수 있었다.
- 약 60%정도의 감소 효과가 있었으며, 입구 온도가 높을수록 그 효율이 더 좋게 나타났다. 입구 공기 습도가 50%보다 좀 더 많은 응축수를 획득할 수 있었다.
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