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[국내논문] 혐기성 고정층 생물반응기의 연속운전을 통한 이산화탄소의 메탄전환
Biological conversion of CO2 to CH4 in anaerobic fixed bed reactor under continuous operation 원문보기

에너지공학 = Journal of energy engineering, v.22 no.4 = no.76, 2013년, pp.347 - 354  

김재형 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원 에너지환경공학과) ,  구혜민 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원 에너지환경공학과) ,  장원석 (한국지역난방공사 기술연구소) ,  박대원 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원 에너지환경공학과)

초록
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생물학적방법으로 이산화탄소를 에너지원인 메탄으로 전환하고자 hydrogenotrophic methanogen이 우점화된 실험실규모의 연속운전 반응기를 이용하여 수소의 주입비율과 EBCT에 따른 실험을 진행하였다. 수소와 이산화탄소의 주입비율을 4:1과 5:1(mol/mol)로 달리한 실험결과 두 조건 모두 주입된 수소가 대부분 소모되며 99% 이상의 전환율을 보였다. 이산화탄소의 경우 4:1에서는 $74.45{\pm}0.33$%, 5:1에서는 $95.8{\pm}10.7%$의 전환율로 이산화탄소를 모두 전환시키기 위해서는 양론식에 비해 더 많은 양의 수소가 필요한 것으로 확인되었다. 이는 hydrogenotrophic methanogen의 생장유지에 필요한 에너지원인 수소가 사용된 것에 기인한 것으로 사료된다. 체류시간별로 처리효율을 확인한 결과, 임계처리용량은 EBCT 3.3시간에서 수소(99.9%)와 이산화탄소(96.23%)의 안정적인 전환율을 보이며 $1.15{\pm}0.02m^3{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 메탄생산속도와 $2.01{\pm}0.04kg{\cdot}m^{-3}{\cdot}day^{-1}$의 이산화탄소 고정화속도를 나타내었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study was carried out to examine different mole ratio of $H_2/CO_2$ and EBCT using the continuous system in the lab scale throughout biological methods with accumulated hydrogenotrophic methanogen that can convert $CO_2$ to $CH_4$. The experimental-based results...

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문제 정의

  • 이에 본 연구에서는 중온에서 배양된 hydrogenotrophic methanogen을 이용하여 이산화탄소의 연속주입을 통한 처리효율 극대화를 위해 반응기의 다양한 체류시간과 함께 에너지원으로 이용되는 수소의 주입비율에 따른 전환특성을 확인하였다.
  • 결국 반응기의 부피가 커질수록 처리 효율은 증가하지만 시설규모의 증가가 수반되므로 적절한 반응기 규모를 선정하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 이산화탄소의 최대처리량을 확인하기 위해 EBCT를 5.5시간에서 1.2시간으로 줄이며 이에 따른 수소, 이산화탄소 전환율과 이산화탄소 고정화속도, 메탄생산속도를 살펴보았다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이산화탄소가 전체 온실가스 배출량에 차지하는 비중은 얼마인가? 7℃ 오를 것으로 전망하고 있다1). 특히, 이산화탄소는 전체 온실가스 배출량 중 약 80%를 차지하며 가장 중요하게 인식되어 세계적으로 이산화탄소를 해결하기 위한 방법 들이 연구되고 있다2). 대규모 실증연구로써 이산화탄소를 대기와 격리시키는 기술인 포집 및 저장기술 (CCS; Carbon dioxide capture and storage)의 기술들이 개발되어 왔고3), 최근에는 이산화탄소의 재이용에 중점을 둔 기술들이 다양하게 연구되고 있다 4,5).
지구온난화에 의한 기후변화는 무엇을 초래하여 생태계에 영향을 끼치는가? 지구온난화에 의한 기후변화는 기상이변, 해수면 상승 등을 초래하여 생태계에 막대한 영향을 끼치고 있다. 이는 인간의 산업활동에 의해 배출되는 온실가스에 기인한 것으로 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 2013년 제5차 평가보고서에서는 현재 추세로 온실가스가 배출될 경우 21세기 말에는 지구의 평균기온이 2005년 대비 3.
지구온난화에 의한 기후변화의 원인은 무엇인가? 지구온난화에 의한 기후변화는 기상이변, 해수면 상승 등을 초래하여 생태계에 막대한 영향을 끼치고 있다. 이는 인간의 산업활동에 의해 배출되는 온실가스에 기인한 것으로 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 2013년 제5차 평가보고서에서는 현재 추세로 온실가스가 배출될 경우 21세기 말에는 지구의 평균기온이 2005년 대비 3.7℃ 오를 것으로 전망하고 있다1).
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참고문헌 (28)

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