초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구에서 중점적으로 다룬 핵심기술은 고효율 환원제 생산 기술과 생물학적 CO₂ 저감 기술이다. 고효율 환원제 생산 기술 확립 단계에서는 전기화학적 반응을 이용하여 폐수처리와 동시에 부가적인 CO₂ 배출이 없으면서 고효율로 수소를 생산할 수 있는 기술을 확립하고자 했으며, 여기서 생산된 수소는 배가스에 포함된 이산화탄소와 혼합되어 이산화탄소 저감조로 유입되는데, 이산화탄소 저감조 내에 배양된 절대 혐기성 미생물에 의해 사용되어 메탄이 생산되는 기술을 확립하

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구에서 중점적으로 다룬 핵심기술은 고효율 환원제 생산 기술과 생물학적 CO₂ 저감 기술이다. 고효율 환원제 생산 기술 확립 단계에서는 전기화학적 반응을 이용하여 폐수처리와 동시에 부가적인 CO₂ 배출이 없으면서 고효율로 수소를 생산할 수 있는 기술을 확립하고자 했으며, 여기서 생산된 수소는 배가스에 포함된 이산화탄소와 혼합되어 이산화탄소 저감조로 유입되는데, 이산화탄소 저감조 내에 배양된 절대 혐기성 미생물에 의해 사용되어 메탄이 생산되는 기술을 확립하여 고효율의 CO₂ 저감 및 메탄생산 기술 및 시스템을 개발하고자 하였다.
당해 연구과제의 각 연차별 주요 연구 내용 및 범위는 다음과 같다.
§ 제 1 차년도
- 고효율 환원제 생산 공정 설계/제작/운전 및 수소생산 효율 평가(2 Nm³/day 이상의 수소생산 기술 확보)
- 1 kg CO₂/day 저감용 혐기반응시스템 개발
§ 제 2 차년도
- 고효율 환원제 생산 공정 설계/제작/운전 및 수소생산 효율 평가(4 Nm³/day 이상의 수소생산 기술 확보)
- 2 kg CO₂/day 저감용 혐기반응시스템 개발

Abstract ▼

Carbon dioxide (CO₂) is one of the greenhouse gases. It was strongly regulated by the climatic change convention. So, a lot of researches were progressed to reduce the amount of carbon dioxide with various methods such as chemical, physical, and biological methods. One of them, biological

Carbon dioxide (CO₂) is one of the greenhouse gases. It was strongly regulated by the climatic change convention. So, a lot of researches were progressed to reduce the amount of carbon dioxide with various methods such as chemical, physical, and biological methods. One of them, biological methods, is more nature friendly technology for carbon dioxide reduction than others. Carbon dioxide can be reduced to methane with reducing agent (especially, hydrogen) by biological methods in the anaerobic conditions.
In this research, it will be tried to reduce carbon dioxide by using biological methods, especially, dark fermentation. When dark fermentation is used to reduce carbon dioxide, this is removed by reduction to methane. In this case, hydrogen as reducing agent must be needed to reduce carbon dioxide to methane. According to theoretical reaction, hydrogen was more needed than carbon dioxide. So, efficient hydrogen production technology was must be developed.
The first goal of this research is to establish the efficient hydrogen production technology from wastes. In this case, two groups of wastes were used to produce hydrogen. One is organic wastes such as activated sludge or food wastes, and the other is wastewater. Hydrogen was produced by biological method using organic wastes, and by electrochemical method using wastewater. Especially, wastewater containing fluorine was treated to produce hydrogen by electro-coagulation treatment and its operation conditions were optimized. The goal is to produce the hydrogen to over 4 Nm³/day.
The second goal is to optimize the operation conditions for the hydrogen production. For this goal, various conditions like initial pH, conductivity, electrode gap, electrode material, current density, electrode connection type, etc were optimized and applied to produce hydrogen by electro-coagulation method.
The third goal which is the most important in this research is to reduce carbon dioxide contained in flue gas. From now on, photosynthetic microorganism like algae was used to reduce the amount of carbon dioxide. However, if that microorganism was used to produce hydrogen, a lot of problems like requirement of broad surface area, light, etc were originated.
So, in this research, carbon dioxide contained in flue gas was reduced by using dark fermentation. In the carbon dioxide reduction by dark fermentation, the role of methanogens is very important. Especially, one of the methanogens, hydrogenotrophs species, produces methane by using hydrogen and carbon dioxide. So, hydrogenotrophs species were incubated during several months for high concentrated incubation of them, and then it was used to carbon dioxide reduction. If this was used to carbon dioxide reduction, methane was also produced as well as carbon dioxide reduction, because carbon dioxide was reduced by hydrogen to methane.
Finally, this study is tried to establish an efficient anaerobic system for carbon dioxide reduction.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 최종보고서 초록 ... 2
• 연구개발사업 주요 연구성과 ... 5
• 요약문 ... 8
• SUMMARY ... 12
• CONTENTS ... 13
• 목차 ... 14
• 표차례 ... 15
• 그림차례 ... 16
• 제 1 장 서론 ... 19
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 19
• 제 2 절 국내 • 외 관련 기술의 현황 ... 21
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 • 경제적 파급 효과 ... 26
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 28
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 28
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 29
• 제 3 장 결과 및 고찰 ... 30
• 제1절 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 30
• 제1항 이론적 CO2 저감 방법 ... 30
• - 1.CO₂ 저감 및 처리 기술의 배경 ... 30
• - 2. CO₂ 저감 접근 방법 ... 37
• - 3. 폐기물을 이용한 환원제 생산 기술 개발 ... 40
• - 4. 혐기소화 ... 46
• 제2항 연구개발 재료 및 방법 ... 56
• - 1. 분석방법 ... 56
• - 2. 고효율 환원제 생산 기술 개발 ... 58
• - 3. 고효율 CO₂ 저감 기술 개발 ... 80
• 제3항 결과 및 고찰 ... 94
• - 1. 고효율 환원제 생산 기술 개발 ... 94
• - 2. 고효율 CO₂ 저감 기술 개발 ... 133
• - 3. 파일롯 규모의 CO₂ 저감용 혐기반응시스템 ... 175
• - 4. 결론 ... 201
• 제2절 연구개발 추진 체계 ... 211
• 제4장 참고문헌 ... 213