[논문]주류공정 내 L-alanine·염 스크러버를 이용한 고농도 이산화탄소 저감 효율 평가

김흥래; 이준형; 박형준; 박기태; 박일건

doi:10.12925/jkocs.2020.37.2.214

초록
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본 연구는 L-alanine을 적용한 스크러버의 주류공장 내 CO₂ 제거효율, 모니터링 데이터 분석/평가 및 에너지 저감효율을 평가하였다. 스크러버의 평균 제거율은 90.45%로 10,000 ppm이상의 고농도 CO₂가 유입됨에도 제거효율이 뛰어난 것을 확인하였다. 스크러버 작동 후 작업장 내 CO₂는 2,000ppm 이하로 유지하여 약 74% 이상의 이산화탄소 저감 효율을 확인하였다. 또한 소비되는 전력량을 측정한 결과 스크러버 작동 후 230 kWh로 약 7.26%의 에너지가 절감되는 것으로 나타났다. 즉, 본 개발제품을 적용한 결과로 작업장 내 이산화탄소 농도를 외기유입 없이 낮은 농도로 유지함에 따라 근무자의 작업환경을 개선시킬 수 있었으며 에너지 소비량 또한 저감할 수 있었다. 그러므로 식품, 주류공장 내 고농도 CO₂ 제거 공정으로써 스크러버가 유용할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study evaluated CO2 removal efficiency, monitoring data analysis / evaluation efficiency and energy reduction efficiency in the liquor factory by L-alanine applied scrubber. The average removal rate of the scrubber was 90.45%, and it was confirmed that the removal efficiency was excellent above...

This study evaluated CO2 removal efficiency, monitoring data analysis / evaluation efficiency and energy reduction efficiency in the liquor factory by L-alanine applied scrubber. The average removal rate of the scrubber was 90.45%, and it was confirmed that the removal efficiency was excellent above 10,000ppm of inlet CO2 concentration. After the scrubber operation, the CO2 concentration in the workplace was maintained under 2,000ppm(the carbon dioxide reduction efficiency was about 74%). and the energy saving efficiency was calculated to 7.26% by reducing the power consumption. As a result of applying the developed product, it was possible to improve the working environment of workers by reducing the carbon dioxide concentration in the workplace at low concentration without ventilation, and to reduce the energy consumption. Therefore, it is expected that the scrubber will be useful as a high CO2 removal process in food and liquor factories.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Absorption and regeneration reaction by amino acid additives.
그림 Fig. 2. Schematic diagram of CO₂ reduction scrubber system.
그림 Fig. 3. Gastiger2000(left) and Wandi fix 800(right) CO₂ analyzers.
표 Table 1. Absorption scrubber system experiment condition
그림 Fig. 4. CO₂ monitoring system.
그림 Fig. 5. Diagram of CO₂ monitoring system installation location.
그림 Fig. 6. Schematic electricity measuring instrument.
그림 Fig. 7. Removal of CO₂ by L-alanine scrubber system.
그림 Fig. 8. CO₂ monitoring data in liquor factory.
그림 Fig. 9. CO₂ concentration of Phase #1 and #2 according to scrubber on/off.
표 Table 2. Results of electric energy according to scrubber operation

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 온실가스 저감과 함께 주류공정의 작업환경을 개선하기 위해 습식법을 사용한 저감 방안을 채택하여 작업장 내 CO₂ 저감 및 에너지 효율성을 확인하였다. 습식법이 사용되는 스크러버를 설치한 작업장은 고농도의 CO₂ 가 발생 되는 발효실로 작업장 내 근로자에게 위해를 끼치지 않는 아미노산 계열의 L-alanine을 흡수제로 사용하였다.

제안 방법

습식법이 사용되는 스크러버를 설치한 작업장은 고농도의 CO₂ 가 발생 되는 발효실로 작업장 내 근로자에게 위해를 끼치지 않는 아미노산 계열의 L-alanine을 흡수제로 사용하였다. 발효실 내에는 센서를 설치하여 스크러버 가동에 따른 작업장 내 CO₂ 저감 농도를 확인하였고, 스크러버를 사용하기 전후의 냉난방기 전력사용량을 측정하여 에너지 효율성을 평가하였다.

대상 데이터

저감 및 에너지 효율성을 확인하였다. 습식법이 사용되는 스크러버를 설치한 작업장은 고농도의 CO₂ 가 발생 되는 발효실로 작업장 내 근로자에게 위해를 끼치지 않는 아미노산 계열의 L-alanine을 흡수제로 사용하였다. 발효실 내에는 센서를 설치하여 스크러버 가동에 따른 작업장 내 CO₂ 저감 농도를 확인하였고, 스크러버를 사용하기 전후의 냉난방기 전력사용량을 측정하여 에너지 효율성을 평가하였다.

성능/효과

(1) 작업장 내 스크러버의 CO₂ 제거성능으로 초기 20분 동안은 안정화되지 않았으나 30분 이후 2,000ppm 이하로 유지됨에 따라 평균 제거율 90.45%로 도출되었고, 높은 농도의 CO₂ 가 유입됨에도 제거효율이 뛰어난 것을 확인하였다.
(2) 스크러버의 작동여부에 의한 작업장 내 CO₂저감 효율로 작업장 내 평균 이산화탄소 농도는 스크러버 작동 전 4,270ppm, 스크러버 작동 후 1,520ppm으로 74% 이상의 이산화 탄소 저감 효율을 확인하였다. 따라서 작업 자의 환경을 효과적으로 개선시켜줄 것으로 사료된다.
(3) 스크러버 작동 전/후의 적산전력량을 측정한 결과 작동 전 248 kWh, 작동 후 230 kWh 로 약 7.26%의 에너지를 효율적으로 저감하는 것으로 나타났다.

후속연구

본 연구로 도출된 결과는 작업장 내 이산화탄소의 농도를 외기유입 없이 낮은 농도로 유지함에 따라 작업자의 환경을 개선시킬 수 있었으며 에너지소비량 또한 절감하여 스크러버가 식품, 주류공정내 고농도 CO₂ 저감에 활용에 용이할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	온실가스의 종류에는 무엇이 있는가?	현재 세계는 19세기 후반부터 시작된 산업화로 말미암아 전 세계적으로 화석연료의 사용이 증가 하면서 지구온난화가 진행되고 있다[1]. 지구온난화의 주된 원인은 CO2 , CH4 , N2O, HFCs, PFCs, SF6 등의 온실가스로 이 중 CO2는 전체 온실가스 배출량의 80%를 차지하는 가장 주요한 물질로 분류된다[2,3].
	CO2를 저감하기 위한 방법 중, 흡착, 촉매를 이용한 방법의 특징은?	CO2 를 저감하기 위한 기술적 방법으로는 액체에 흡수시켜 저감하는 방안과 고체물질에 흡착, 흡수시켜 처리하는 방안, 그리고 필름형태의 분리막을 사용해 포집하는 방안 등이 있다[11]. 이 중 흡착·촉매를 이용한 방법이나 분리막 등을 사용한 방법은 폐수발 생이 없고, 에너지 손실량이 적다는 장점으로 활용 가능성이 높지만 아직 기술개발 단계에 있는 방법이라 포집 성능에 대한 검증이 미미한 편이다.
	L-alanine의 특징은?	본 연구에서는 온실가스 저감과 함께 주류공정의 작업환경을 개선하기 위해 습식법을 사용한 저감 방안을 채택하여 작업장 내 CO2 저감 및 에너지 효율성을 확인하였다. 습식법이 사용되는 스크러버를 설치한 작업장은 고농도의 CO2 가 발생 되는 발효실로 작업장 내 근로자에게 위해를 끼치지 않는 아미노산 계열의 L-alanine을 흡수제로 사용하였다. 발효실 내에는 센서를 설치하여 스크러버 가동에 따른 작업장 내 CO2 저감 농도를 확인하였고, 스크러버를 사용하기 전후의 냉난방기 전력사용량을 측정하여 에너지 효율성을 평가하였다.

참고문헌 (15)

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