초록 ▼

Ⅳ. 연구개발 결과
본 실험에서 제작된 분리막 모듈을 이용하여 축산분뇨 바이오가스 내 CH₄, CO₂ 정제 실험 결과, 수분과 황화수소가 제거된 Point 1에서는 3회 실험 모두 유사한 성분들의 농도가 측정되었다. CO₂ 가스 농도는 약 32.1%로 측정되었으며 CH₄ 가스의 농도는 약 68.2%로 측정되었다. H_{2S의 경우 활성탄과 산화철을 이용한 2차 탈황을 거친 후이므로 1ppm 으로 낮게 측정되었다. 중공사 모듈을 통과 후}

Ⅳ. 연구개발 결과
본 실험에서 제작된 분리막 모듈을 이용하여 축산분뇨 바이오가스 내 CH₄, CO₂ 정제 실험 결과, 수분과 황화수소가 제거된 Point 1에서는 3회 실험 모두 유사한 성분들의 농도가 측정되었다. CO₂ 가스 농도는 약 32.1%로 측정되었으며 CH₄ 가스의 농도는 약 68.2%로 측정되었다. H_{2S의 경우 활성탄과 산화철을 이용한 2차 탈황을 거친 후이므로 1ppm 으로 낮게 측정되었다. 중공사 모듈을 통과 후 고농도의 CH4가 생성되는 Point 3 에서는 CH4 농도가 95.4%, 92.6%, 97.2%로 약 95%로 분리되는 것을 알 수 있었다. 이는 중공사 분리막을 통과하기 전에 측정한 Point1에 비해 CH4 농도가 약 26.8% 이상 증가한 것이다. 중공사 모듈을 통과 후 고농도의 CO2가 생성되는 Point2 에서는 CO2 농도가 91.9%, 93.6%, 94.1%로 약 93.2%로 분리되었다. CH4의 정밀 분석 결과, 정제 CH4 내에 포함된 성분들을 도시가스 품질검사 기준표와 비교하였을 경우 품질검사 기준에 적합하였다. 그러나 분석 용기로 채취하였을 때 분석할 수 있는 성분들은 제한적이다. 그러므로 현장에서 분석 가능한 성분들이 측정이 추가적으로 필요할 것으로 사료된다. CO2의 정밀 분석 결과, 중공사 분리막을 통해 분리, 정제된 CO2 내 성분들은 온실 내 유해가스 최대 허용 농도 범위 내로 측정되었다. 이에 따라 본 연구에서 정제된 CO2를 온실에 공급하는 것은 작물과 작업자에게 피해를 주지 않는 것으로 사료된다. 바이오가스정제 CO2 공급에 따른 온실 자재에 미치는 영향을 평가하였다. 일반 시중에서 판매되는 농업용 CO2(온실 1), 실험에서 정제된 CO2를 공급할 경우(온실 2), 그리고 대조구(온실 3)로 나누어 비교실험을 진행하였다. 그 결과, 비닐 자재의 인장강도, 투과도, 스펙트럼에는 차이가 뚜렷하게 나타나지 않았다. 파이프 자재의 표면과 표면의 성분들을 분석한 결과, 3 실험구에서 O의 검출량은 평균 10.56%, 12.85%, 10,91로 유사하게 나타났다. 정제 CO2를 시비한 온실과 대조구 온실에서는 산화철의 결정이 나타났다. 이는 바이오가스 CO2공급에 따른 영향으로는 보기 힘들다. 온실 3동에서 성분의 함유량과 표면의 형상이 유사하게 나타남에 따라, 바이오가스 내소량의 H2S, CH4 등은 파이프 자재에 영향을 주지 않는 것으로 사료된다. 작물(상추)의 생장률 비교실험 결과, 상추의 생체중은 2번 온실에서 평균 19.296g으로 가장 높게 측정 되었고, 1번 온실, 3번 온실 순으로 측정되었다. 또한 건물중도 온실 2에서 1.23g으로 가장 높게 측정 되었고, 온실1, 온실3 순으로 측정되었으며, 온실1, 온실 2의 평균 무게차이는 매우 적은 것으로 나타났다. 엽면적의 경우, 온실 당 설치한 텃밭상자의 평균을 비교하면 1번 온실에서 19.32cm²로 가장 높게 측정되었고, 2번 온실, 3번 온실 순으로 측정되었다. Biogas CO2를 공급한 2번 온실과 CO2를 공급하지 않은 3번 온실의 평균 상추 면적 차이는 매우 적은 것으로 나타났다. 생체중과 건물중의 경우에는 2번 온실에서 가장 높게 측정되었지만, 엽면적은 1번째 온실에서 가장 높게 측정되었다. 메탄의 순도를 97%로 설정 후 운전시간에 따른 메탄의 순도 변화를 확인한 결과, 30일간 약 0.5%의 변화만 있을 뿐 생산가의 메탄순도를 잘 유지되고 있음을 확인할 수 있다. 이산화탄소 최고 높은 농도는 95.6%를 나타냈으며 최저농도는 94.8%로 잘 유지되는 것을 확인 할 수 있다. 장기운전 시, 메탄회수율은 약 96%를 유지하는 결과가 나타났다. 이러한 장기운전 결과로부터 분리막 및 분리막 공정의 내구성을 확인하였으며 분리막 모듈의 경우 통상적인 교환시기는 3년으로 평가하고 있다.}

Abstract ▼

Because of the korea’s westernized dietary life, meat consumption is increasingly rapidly with large size of livestock and commercialization trend has continued. accordingly livestock sludge amount was increased, the demand for recycling livestock sludge into energy is increased too. economic value

Because of the korea’s westernized dietary life, meat consumption is increasingly rapidly with large size of livestock and commercialization trend has continued. accordingly livestock sludge amount was increased, the demand for recycling livestock sludge into energy is increased too. economic value of livestock sludge for fertilizer components is about 420,6 billion won. if we consider the effects of species of plants, environmental protection, chemical fertilizer saving, economic value will estimated at more than 1 trillion. In this study, membrane modules, using the polysulfone polymer materials of high purity through the purification of livestock manure biogas to obtain CO₂ and CH₄. Also it analyzed the growth of the crop through the fertilization of CO₂ refined in agricultural facilities. For the separation and purification of biogas manure, a hollow fiber membrane of polysulfone material was used. After the production of the hollow fiber membrane module is the potting process. The hollow fiber membrane bundle was cut to a predetermined size. The hollow fiber membrane module is attached to the housing, assembling and using the Potting cap Potting resin was finished work. Housing of the module with 40 Nm /day aluminum was removed by the separation membrane module has a diameter size of the module 55 mm, length of 360 mm, and a film area of 1.2 m². Component analysis was conducted to measure the concentration analysis of the purified CO₂ and CH₄. The experiment was divided into three situations, which were compared and analyzed for the growth of greenhouse grown lettuce. First, the situation fertilizing general sale CO₂(Greenhouse-1), Second, the situation fertilizing biogas purification CO₂ (Greenhouse-2), And non-fertilizing the CO₂ last normal atmospheric conditions(Greenhouse-3). Crop was Ddugseom Jeogchugmyeon lettuce. Biogas purification experimental results, CH₄ was separated by about 95.3% and CO₂ was separated by about 93.2%. H₂S was measured at alow concentration. Average difference of the second greenhouse and third greenhouse was very small. In the case of fresh weight and fry weight were measured at highest value in second greenhouse. And leaf area was highest in the first greenhouse. Analysis result, lettuce of CO₂ supplied experimental greenhouse showed a high growth rate. And lettuce growth rate of first greenhouse and second greenhouse did not show a difference. Through long-term operation was confirmed that the durability of the membrane and the separation membrane process. In the case of membrane module, the typical replacement time are evaluated in three years