초록 ▼

1. 사업장 악취 및 VOCs에 대한 조사 및 분석을 통해 처리대상물질 선정
국내 주요 악취 및 VOCs 발생 사업장의 악취유발 원인물질 조사는 그 자체가 대규모 연구 주제로서 막대한 비용과 인력, 시간이 소요되는 작업이며, 이를 본 연구과제에서 수행하기에는 한계가 있으므로 기 수행되고 있는 타 용역의 조사결과와 기존의 자료를 최대한 활용하였으며 대표적 악취 및 VOCs 물질들의 자료를 토대로 조사하였다. 기존의 자료에서 검토한 결과 악취에 의한 문제가 심각한 폐기물 매립장 및 석유화학단지 주변의 공기 대상으로 조사 검토해

1. 사업장 악취 및 VOCs에 대한 조사 및 분석을 통해 처리대상물질 선정
국내 주요 악취 및 VOCs 발생 사업장의 악취유발 원인물질 조사는 그 자체가 대규모 연구 주제로서 막대한 비용과 인력, 시간이 소요되는 작업이며, 이를 본 연구과제에서 수행하기에는 한계가 있으므로 기 수행되고 있는 타 용역의 조사결과와 기존의 자료를 최대한 활용하였으며 대표적 악취 및 VOCs 물질들의 자료를 토대로 조사하였다. 기존의 자료에서 검토한 결과 악취에 의한 문제가 심각한 폐기물 매립장 및 석유화학단지 주변의 공기 대상으로 조사 검토해 본 결과 무기악취로서 일반적인 대표물질로 알려져 있는 H2S와 VOCs 대표적물질인, Toluene 및 Styrene을 대상물질로 설정하였다. 처리대상물질로 선정한 대표적 악취 및 VOC 물질인 H2S, Toluene, Styrene 가스등의 악취 및 VOCs 물질을 GC, GC/MS 이용분석시 기기조건 분석 방법 및 조사 시운전을 통하여 분석 능력 확보와 배양된 분석능력을 바탕으로 현장 발생 악취 및 VOCs 물질 분석을 실시하였다.

2. Lab-scale Eco-tech Biofilter를 이용한 무기악취 및 VOCs 제거실험
Bench-scale Ecotech-Biofilter를 이용한 Lab. test의 대상시료 물질 선정은 전술한 대로 기존의 자료에서 검토한 결과 외에 악취에 의한 문제가 심각한 폐기물 매립장과 VOCs 문제가 대두되고 있는 담배제조창의 공기를 채취한 분석 한후 본 실험의 대상악취물질을 선정하였다. 또한 당초 연구계획서에서는 기존 자료를 토대로 VOCs 대표물질로서 Xylene, iso-butyl aldehyde, normal-butyl aldehyde 등이 검토되었으나, 금번 연구에서 현장조사 및 문헌연구를 실시한 결과 폐기물 매립장에서는 Acetaldehyde와 Ethanol, Diethylamine과 석유화학공단 주변에서는 Toluene과 m-Xylene이 검출되는 것으로 조사 되었다. 따라서 당초 계획서에서는 Xylene과 Butyl aldehyde를 실험대상물질로 생각하였으나 현장조사 결과에따라 본 연구에서는 Bench-scale Ecotech-Biofilter 실험의 VOCs 대표물질로서 Tolune으로 변경하여 설정하였고 무기악취로서는 일반적인 대표 악취물질로 알려져 있는 H2S를 대상 시료로서 설정하여 연구를 진행하였다.
3. Semi pilot-scale Eco-tech Biofilter 이용한 사업장 발생악취 제거 실험
본 연구는 Semi pilot-scale Eco-tech Biofilter를 이용하여 사업장에서 발생하는 악취를 제거 하고자 B사의 비타민 제조공정에 장치를 설치하여 사업장 악취제거 실험을 수행하였다. B사는 제약 회사로서 비타민 생산을 주력으로 하고 있으며, 비타민 생산과정 중 원료를 발효하는 공정에서 악취가 발생된다. 발효공정은 호기성 발효공정으로서 발효탱크에 공기를 블로워로 주입하며 중온에서 발효를 함으로 발생악취 가스도 비교적 온도가 높은 편이다. 실험은 B사 실험실에서 비타민 발효시스템을 구성한 후 발효 공정시 발생하는 악취를 Semi pilot-scale Eco-tech Biofilter이용하여 탈취실험을 진행하였다.

4. Pilot-scale Eco-tech Biofilter를 이용한 사업장 악취 제거 실험
다양한 사이트에 Eco-tech Biofilter의 효율을 검증하고 Full-scale 규모의 Eco-tech Biofilter의 설계 및 제작을 위한 중간단계로 Pilot-scale Eco-tech Biofilter를 설계 제작하여 현장 적용 실험을 실시해 보았다. S사는 공장 내에 「짜장 및 양념스프 생산 공정」,「멸치 농축액 및 돈골 엑기스 생산 공정」,「간장제조공정」,「된장저장 및 이송시설」등이 주 취기 발생원 이였으며 K사의담배 제조 공정에 Pilot-scale Eco-tech Biofilter를 설치하여 적용하여 현장 적용성 test를 실시하였으며 이 결과를 토대로 실증 장치의 설계 자료를 확보하였다.

5. Full-scale Eco-tech Biofilter를 설계 및 적용 실험
Lab 실험 및 Semi pilot, Pilot-scale Eco-tech Biofilter를 설계 제작을 통해 획득한 자료를 토대로 Full-scale Eco-tech Biofilter를 설계 및 적용 실험을 실시하였다. 현장실험은 Semi pilot-scale 장치를 이용하여 B사의 비타민 제조공정에 악취제거 실험을 수행한 B사에서 실증 실험을 진행하였다. B사는 제약 회사로서 비타민 생산을 주력으로 하고 있으며, 비타민 생산과정 중 원료를 발효하는 공정에서 악취가 발생된다. 발효공정은 호기성발효공정으로서 발효탱크에 공기를 블로워로 주입하며 중온에서 발효를 함으로 발생악취 가스도 비교적 온도가 높은 편으로 이러한 운전 상태 변화를 주시해 가며 현장 운전 상태 및 조건 등을 PLC를 통해 Control 하여 실시간 확인할 수 있는 자동화 시스템을 구축하였다.

Abstract ▼

1. Selection of Target Compounds by Survey and Analysis of Odor and VOCs in Industrial Sites.
Target odor compounds and VOCs were selected based on the existing information and other on-going studies because the survey of odor and VOCs emission sites and identification of each compound require c

1. Selection of Target Compounds by Survey and Analysis of Odor and VOCs in Industrial Sites.
Target odor compounds and VOCs were selected based on the existing information and other on-going studies because the survey of odor and VOCs emission sites and identification of each compound require cost, labor and time much more than those given to this study. The selected representative compounds are H2S as the representative of inorganic odor compounds and Toluene and Styrene as the representatives of VOCs, after severe examination of the data and information about the ambient air of waste landfill and petrochemical industrial complexes. Sampling and analysis of the representative compounds were performed with experiences from site surveys, GC and GCMS operations and test run during this and other studies.

2. Removal of Odor and VOCs with Lab.-scale Eco-tech Biofilter
For the inlet gas for lab. scale test, the ambient air samples were collected at a waste landfill site with odor problems and at a petrochemical industrial complex with VOCs problem. Xylene, iso-butyl aldehyde and normal-butyl aldehyde were considered as target VOCs in the original proposal of this study. However, acetaldehyde, ethanol and diethylamine were detected at the waste landfill site and toluene and m-xylene were detected at the peterochemical industrial complex site after analysis. Toluene was selected as the target VOCs and H2S was selected as the target inorganic odor compound based on the analysis results, instead of xylene and butyl aldehyde which were originally considered.

3. Removal of Odor from Industrial Sites with Semi Pilot-scale Eco-tech Biofilter
A study on removal of odor compounds of the off-gas from a vitamin-B production process was examined with a semi pilot-scale Eco-tech Biofilter installed at B company whose key commodities are vitamin products. They are manufactured from an medium-temperature aerobic fermentation process equipped with blower system, which has relatively high temperature malodorous off-gas. The fermentation unit was set up in the laboratory of B company and the malodorous off-gas was treated with semi pilot-scale Eco-tech Biofilter.

4. Removal of Odor from Industrial Sites with Pilot-scale Eco-tech Biofilter
After verifying the performance of Eco-tech Biofilter at various sites, pilot-scale Eco-tech Biofilter was designed and tested at 2 industrial sites, S company and K company, for the preparation for application of full-scale Eco-tech Biofilter. Odor sources of S company were 「powdered jajang and seasoned red-pepper flavors manufacturing plant」, 「anchovy condensate and pig bone extract manufacturing plant」, 「soy sauce manufacturing plant」 and 「Korean soy-bean paste storage and conveying equipment」. Pilot-scale Eco-tech Biofilter was also installed to treat off-gas from a tobacco manufacturing facility of K company. Test results were used to estimate design factors of full-scale Eco-tech Biofilter.

5. Design and Application of Full-scale Eco-tech Biofilter
Full-scale Eco-tech Biofilter was designed and applied to a site based on information acquired from lab.-scale, semi pilot-scale and pilot-scale Eco-tech Biofilter tests. Full-scale Eco-tech Biofilter was installed at a site owned by B company, where we performed semi pilot-scale test for treating off-gas from vitamin-B manufacturing process. B company is a pharmaceutical company with central business of vitamin production and odor is generated from fermentation unit. Fermentation unit process is an aerobic process with air supplied by blowers and is a medium temperature process. Automatic control system with PLC was established for real-time monitoring and control of operating conditions such as off-gas temperature which was relatively high.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...3
• SUMMARY ...15
• CONTENTS ...28
• List of tables ...34
• List of Figures ...37
• 목 차 ...45
• 표 차례 ...51
• 그림 차례 ...53
• 제 1 장 서 론 ...60
• 제 1 절 연구개발의 배경 및 필요성...60
• 1. 연구개발의 배경...60
• 가. 악취 및 휘발성유기화합물질(VOCs)의 국내 관리현황 ...60
• 나. 일본의 악취 및 VOCs 관리현황 및 국내와의 비교 ...64
• 2. 연구개발의 필요성 ...68
• 가. 국내 악취 및 VOCs 관리의 문제점 ...68
• 나. 본 연구개발의 필요성 ...71
• 3. 연구개발 목적 및 범위 ...71
• 가. 본 연구개발의 목적 ...71
• 나. 본 연구개발의 범위 ...72
• 제 2 장 국내외 연구개발 현황 ...73
• 제 1 절 최근 국내외 연구개발 현황 ...73
• 1. 최근 국내의 연구개발 현황 ...73
• 가. 무기악취처리를 위한 Biofiltration 기술 연구개발 현황 ...73
• 나. VOCs처리를 위한 Biofiltration 기술 연구개발 현황 ...73
• 2. 최근 국외의 연구개발 현황 ...74
• 가. 무기악취 및 VOCs처리를 위한 Biofiltration 기술 연구개발 및 적용현황 ...74
• 나. 무기악취 및 VOCs처리를 위한 미생물 담체의 연구개발 현황 ...79
• 다. 무기악취 및 VOCs처리를 위한 미생물 균주의 연구개발 현황 ...79
• 라. 무기악취 및 VOCs처리를 위한 Biofilter 설계기술개발 현황 ...80
• 3. 최근 국내의 Biofiltation 기술 상용화 현황 ...81
• 제 2 절 연구개발의 예상되는 파급효과 및 활용방안 ...81
• 1. 사회적 경제적으로 예상되는 기대효과 ...81
• 2. 예상되는 활용분야 및 활용방안 ...82
• 3. 기업화 및 추가기술개발, 기술이전 및 보급방안 ...83
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...84
• 제 1 절 연구개발 절차 및 방법 ...84
• 1. Biofiltration기술 개발의 일반적 절차 ...84
• 2. 본 연구의 Biofilteration기술 개발 절차 및 방법 ...85
• 가. 국내 무기악취 및 VOCs발생 사업장의 주요 발생물질 조사 ...85
• 나. 무기악취 및 VOCs처리를 위한 대상물질 선정 ...85
• 다. 분석 능력 확보 및 GC, GC/MS를 이용한 현장분석 ...85
• 라. Lab-scale Eco-tech Biofilter를 이용한 충전 담체에 따른 악취 및 VOCs 제거 실험 ...85
• 마. Semi pilot-scale Eco-tech Biofilter 이용한 사업장 악취 및 VOCs제거실험 ...85
• 바. Pilot-scale Eco-tech Biofilter를 이용한 사업장 악취 및 VOCs제거실험 ...86
• 사. Full-scale Eco-tech Biofilter를 설계 및 현장 적용 실험 및 평가 ...86
• 아. Full-scale Eco-tech Biofilter 시스템의 자동운전 및 컨트롤 시스템개발 ...86
• 제 2 절 국내 무기악취 및 VOCs발생 사업장의 주요 발생물질 조사 및 처리대상 물질 선정 ...87
• 1. 무기악취 및 VOCs발생 사업장의 주요 발생물질 조사 ...87
• 가. 사업장의 무기악취 및 VOCs발생 물질 조사 목적 ...87
• 나. 사업장의 무기악취 및 VOCs발생 물질 조사 방법 ...87
• 다. 사업장의 무기악취 및 VOCs발생 물질 조사 결과 ...91
• 2. 무기악취 및 VOCs발생 사업장의 주요 발생물질 중 처리대상물질의 선정 ...96
• 제 3 절 Lab-scale Eco-tech Biofilter를 이용한 무기악취 및 VOCs 제거실험 ...97
• 1. Lab-scale Eco-tech Biofilter를 이용한 황화수소(H2S)제거실험 ...97
• 가. 실험방법 및 재료 ...97
• 나. 실험내용 및 결과 ...101
• 2. Lab-scale Eco-tech Biofilter를 이용한 Styrene 제거실험 ...108
• 가. 실험방법 및 재료 ...108
• 나. 실험내용 및 결과 ...110
• 3. Lab-scale Eco-tech Biofilter를 이용한 Toluene 제거실험 ...127
• 가. 실험방법 및 재료 ...127
• 나. 실험내용 및 결과 ...129
• 4. Lab-scale Eco-tech Biofilter를 이용한 H2S와 Styrene 혼합가스 제거실험 ...133
• 가. 실험방법 및 재료 ...133
• 나. 실험내용 및 결과 ...135
• 5. Lab-scale Eco-tech Biofilter를 이용한 H2S와 Toluene 혼합가스 제거실험 ...147
• 가. 실험방법 및 재료 ...147
• 나. 실험내용 및 결과 ...149
• 제 4 절 Semi pilot-scale Eco-tech Biofilter를 이용한 사업장 악취 제거실험 ...159
• 1. 실험 개요 ...159
• 2. 실험방법 및 재료 ...159
• 가. 실험장치의 구성 ...159
• 나. 탈취용 담체 ...159
• 다. 탈취미생물균주의 식종 ...160
• 라. 실험 방법 ...161
• 3. 실험내용 및 결과 ...162
• 가. B사 발효공정 가스의 정성분석 ...162
• 나. Semi pilot-scale Eco-tech Biofilter의 비타민 제조공정악취 제거능평가...164
• 다. Semi pilot-scale Eco-tech Biofilter의 압력손실 변화 ...164
• 제 5 절 Pilot-scale Eco-tech Biofilter(6㎥/min)를 이용한 사업장 악취 제거실험 ...165
• 1. 실험 개요 ...165
• 2. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(6㎥/min)의 설계 및 제작 ...165
• 가. Pilot-scale Eco-tech Biofilter 설계시 고려사항 ...165
• 나. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(6㎥/min) 설계에 적용된 Design Parameter ...167
• 다. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(6㎥/min)의 설계계산서 ...169
• 라. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(6㎥/min)의 상세 사양 ...171
• 마. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(6㎥/min)의 제작 ...174
• 2. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(6㎥/min)를 이용한 사업장 악취 제거실험 ...175
• 가. 악취 제거 실험대상 사업장 개요 ...175
• 나. 악취 발생 시설별 현황 ...175
• 3. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(6㎥/min)를 이용한 식품 사업장 악취 제거실험 ...182
• 가. 실험 방법 및 재료 ...182
• 나. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(6㎥/min)를 이용한 악취제거 실험결과 ...184
• 제 6 절 Pilot-scale Eco-tech Biofilter(35㎥/min)를 이용한 담배제조 사업장 악취제거 실험 ...187
• 1. 실험 개요 ...187
• 2. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(35㎥/min)의 설계 및 제작 ...187
• 가. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(35㎥/min)의 설계계산서 ...187
• 나. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(35㎥/min)의 상세 사양 ...190
• 다. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(35 ㎥/min)의 제작 및 설치 ...192
• 2. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(35㎥/min)를 이용한 담배제조 사업장 악취 제거 실험 ...192
• 가. 담배제조 사업장 개요 ...192
• 나. 악취 발생 현황 ...193
• 3. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(35 ㎥/min)를 이용한 담배제조 사업장 악취 제거 실험 ...193
• 가. 실험 방법 및 재료 ...193
• 나. 실험 범위 및 방법 ...194
• 다. Pilot-scale Eco-tech Biofilter(6㎥/min)를 이용한 악취제거 실험결과 ...195
• 제 7 절 Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min)의 설계 및 제작 ...198
• 1. Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min)의 설계 ...198
• 가. Full-scale Eco-tech Biofilter의 설계인자 도출 ...198
• 나. Full-scale Eco-tech Biofilter의 설계 ...200
• 다. Full-scale Eco-tech Biofilter의 충전 담체내 공기흐름 분석 ...208
• 2. Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min)의 제작 및 설치 ...210
• 가. Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min)의 제작 ...210
• 나. Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min)의 설치 ...213
• 3. Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min) 충전 담체 ...215
• 가. Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min) 충전 담체의 제조 ...215
• 나. Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min)내 담체의 충전 ...218
• 4. Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min)내 미생물의 식종 ...219
• 5. Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min)의 영양소 공급 ...220
• 6. Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min)의 수분공급 ...220
• 7. Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min)의 운전 온도 ...220
• 8. Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min)의 초기운전 ...222
• 제 8 절 Full-scale Eco-tech Biofilter의 On-line control system 구축 ...223
• 1. On-line control system 구축 ...223
• 2. PLC를 통한 계측 기능 ...223
• 가. SPRAY SYSTEM ...224
• 나. NUTRIENT SUPPLY TANK ...225
• 다. NUTRIENT CONCENTRATED TANK ...225
• 라. SAFETY INTERLOCKS ...225
• 마. SEQUENCE ...226
• 바. ALARM LIST ...227
• 3. 원격 제어 시스템 ...227
• 가. 시스템의 구동 및 설치 ...228
• 나. Web view의 실행 ...229
• 다. Full-scale Eco-tech Biofilter의 원격 제어 ...229
• 제 9 절 Full scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min)의 운전 성능 평가 ...231
• 1. Full-scale Eco-tech Biofilter(583㎥/min) 적용 사업장 개요 ...231
• 2. 적용 사업장의 악취 및 VOCs 가스 배출 특성 ...232
• 3. 후각측정법에 의한 악취제거능 평가 ...232
• 가. 공기희석관능법을 이용한 Full-scale Eco-tech Biofilter 입 ? 출구 조사결과 ...232
• 나. 삼점비교식취대법을 통한 Full-scale Eco-tech Biofilter 입 ? 출구 조사결과 ...234
• 다. 후각측정법에 의한 조사결과치와 국내 배출허용기준치와의 비교 ...236
• 4. Gas Chromatograph를 이용한 악취제거능 평가 ...237
• 5. Gas Chromatograph Mass Spectrophotometer를 이용한 VOCs 제거능 검토 ...240
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ...245
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...248
• 제6장 참고문헌 ...250