초록 ▼

개발 목적 및 필요성
본 과제는 주관기관에서 개발된 악취 및 VOC 저감을 위한 ONE-PASS형 하이브리드 장비를 실증하고 사업화하는데 목적이 있다. 악취저감장비인 하이브리드장비는 대기 중 산소를 농축하여 활성산소, 이온 및 라디칼로 전환시킨 플라즈마이온을 이용하여 악취분자를 촉매 상에서 전환/분해시키는 방식의 장비이다. 이러한 하이브리드장비의 성능을 검증하기 위해서 악취발생이 많은 공공시설이나 사업장에 100CMM급 이상의 장비를 설계, 제작 및 운전을 통하여 실증장비의 악취저감성능을 검증하고자 하며, 또한 이러한 장비검증

개발 목적 및 필요성
본 과제는 주관기관에서 개발된 악취 및 VOC 저감을 위한 ONE-PASS형 하이브리드 장비를 실증하고 사업화하는데 목적이 있다. 악취저감장비인 하이브리드장비는 대기 중 산소를 농축하여 활성산소, 이온 및 라디칼로 전환시킨 플라즈마이온을 이용하여 악취분자를 촉매 상에서 전환/분해시키는 방식의 장비이다. 이러한 하이브리드장비의 성능을 검증하기 위해서 악취발생이 많은 공공시설이나 사업장에 100CMM급 이상의 장비를 설계, 제작 및 운전을 통하여 실증장비의 악취저감성능을 검증하고자 하며, 또한 이러한 장비검증을 수행하여 도출된 자료를 기반으로 더 개선된 장비제작을 위한 자료로 활용하고자한다. 또한 이렇게 개발된 하이브리드장비는 악취문제가 발생하는 사업장에 적용함으로써 장비사업화를 이루고자 한다. 과제를 수행하면서 개발된 장비는 활성산소/이온/라디칼을 포함하는 플라즈마이온을 기반으로 촉매반응을 유도하여 악취분자를 무취한 분자로 전환 또는 분해하는 시스템으로 구성된 복합반응기로 기존의 악취제거장비에 비하여 장비제작 및 유지비용을 효과적으로 절감시킬 수 있는 장비를 제공한다. 본 과제에서 개발하고자 하는 하이브리드장비는 일반 사업장에서 필요로 하는 요구수준을 만족하는 기술이며 또한 장비 설치장소 조건에 따라 기술개발 및 응용의 영역이 다른 공법에 비하여 유리한 점을 제시할 수 있으므로 악취방지시설 사업화에 적절한 기술 및 장비이다.

연구개발결과
본 과제에서 개발된 악취저감장비는 플라즈마이온 생성을 위한 플라즈마장치와 이온반응을 위한 촉매장치로 구성된 하이브리드장비로 상온으로부터 고온다습한 영역에서까지 악취가스를 처리할 수 있도록 개발되었다. 기초연구에서 대표적인 악취 및 VOC 가스인 암모니아, 아민류, 황화수소, 메르캅탄류, 알데히드류, 알콜류 등의 가스들을 활성산소와 이온의 조건에 따라 촉매 상에서 반응시켜 가스와 이온의 반응비율을 산출하였다. 실험결과에서 단순히 활성산소가 존재하는 조건에서보다 이온이 공존하는 조건이 가스 제거효율에 더 효과적임을 확인할 수 있었다. 이러한 기초연구에서 도출된 자료를 이용하여 악취가 발생하는 사업장에서 현장실험 및 파일롯테스트를 실시하였다. 고무화학제품을 생산하는 사업장에서 발생하는 악취제거를 위한 현장실험에서는 복합악취가스에 포함된 암모니아, 황화수소 및 아세트산을 포함하는 VOC 가스들을 평균 90% 이상 제거하는 결과를 확인할 수 있었으며, 또한 악취강도 10,000배의 가스를 300배 이하로 처리하는 성능을 외부기관에 의해 검증하였다. 담배생산 공정에서 발생하는 악취가스를 제거하는 현장실험에서는 암모니아, 아세트산을 포함하는 복합악취가스를 95% 이상 제거하는 결과와 악취강도 3,000배로 유입되는 가스를 100배 이하로 처리하는 결과를 얻었다. 아스팔트를 생산하는 공정에서 발생하는 악취제거를 위한 현장모사실험을 통하여 황화수소, VOC를 95% 이상 제거하는 성능을 확인하였으며, 제거성능 90%까지의 내구성실험에서는 촉매 사용주기가 1년 이상임을 확인하였다. 비료생산공정에서 발생하는 복합악취가스 제거를 위해서는 중국심양에 위치한 사업장에서 파일롯테스트를 실시하였으며, 암모니아, 아세트산이 포함하여 60℃ 이상의 과포화 수증기가 포함된 가스를 평균 90% 이상 제거하는 성능을 확인하였다. 공공하수처리장에서 발생되는 복합악취가스 제거를 위한 파일롯테스트에서는 암모니아, 황화수소를 포함하는 악취/VOC가스를 95% 이상 제거함을 확인하였으며, 이러한 결과를 기반으로 실증장비를 설계 제작하는 자료로 활용하였다. 실증장비 검증에서는 부산환경공단에 위치한 수영사업소에 500CMM급, 사업화장비는 두산중공업창원공장에 250CMM급, 필립모리스코리아양산공장에 1,300CMM급 장비를 설치하여 생활하수처리장 복합악취에 대해서는 12개월 이상,아스팔트 제조시설 복합악취에 대해서는 12개월 이상, 담배생산시설 복합악취에 대해서는 12개월 이상의 운전기간동안 유입되는 악취가스를 처리하여 500배 이하로 배출하는 악취저감성능을 수요업체와 함께 검증하였다. 사업화실적에서는 두산중공업 창원공장에 250CMM급 악취저감장비, 필립모리스코리아 양산공장에 1,300CMM급 장비를 납품하였으며, CJ바이오텍 중국 심양공장에 800CMM급 플라즈마이온발생장치와 반응기를 납품하였다. 또한 12CMM급으로 소형화된 시범장비를 서울시 국악예술당에 납품하여 확대설치를 위한 사업을 진행하고 있으며, 서울과 부산지역에서 생활하수처리장 복합악취가스 처리를 위한 하이브리드형 악취저감장비 설치를 위한 사업을 진행 중이다.

지적재산권 실적에서는 실증과제 관련 총 4편을 출원하여 그 중 2편의 특허를 등록하였다. 신기술인증 실적에서는 다양한 현장에서 설치되어 운영 중인 장비들을 기반으로하여 환경부 신기술인증 제 481호 ‘저온플라즈마 생성물(수산화이온라디칼)과 다공성소재를 이용한 악취(암모니아, 황화수소) 제거기술’을 획득하였다.

성능사양 및 기술개발 수준
OHS(ONE-PASS HYBRID SYSTEM)장비는 플라즈마이온(활성산소/이온) 발생장치와 촉매반응기로 구성되어있다. 현재까지 개발된 장비의 악취저감성능은 장비로 유입되는 악취가스의 공기희석배수 1,000에서 최대 10,000배 수준의 복합악취가스 처리조건에서 악취가스배출기준인 공기희석배수 500배 이하를 만족하는 성능을 제시할 수 있다.
VOC 가스 처리에 대해서는 유입가스 THC(Total Hydro Carbon) 분석기준 100ppm 범위의 가스를 90~95%까지 처리할 수 있는 성능을 제시할 수 있다. 가스 처리풍량은 장비 1기당 최대 3,000CMM까지 설계제작이 가능하며, 동일 처리풍량에서 기존 RTO 대비 설치비용 및 운영비용에서 30% 이상의 절감이 가능하다.

활용계획
과제 성과물인 하이브리드시스템을 적용한 실증장비는 사업장에서 발생하는 악취/VOC 복합가스 악취저감에 효율적인 장비임을 확인하였다. 이러한 결과들을 이용하여 국내 및 국외에서 악취문제를 해결하기위한 사업체나 공공기관에 적극적인 영업을 통하여 본 장비를 확대 적용할 계획이다. 뿐만 아니라 개발된 기술을 응용하여 대규모 장비의 설치가 어려운 환경에 적합한 형태의 소형장치들을 지속적으로 개발하여 악취가스 저감을 통한 환경개선 사업에 적극적으로 활용하고자 한다.

( 출처: 요약서 5p )

Abstract ▼

Ⅳ. Results
1. Basic research
In basic research, we performed experiment for the removal of odor gaseous such as both malodorous and VOC gaseous of ammonia, amine compound, hydrogen sulfide, mercaptan, aldehyde and alcohol by reaction of gas on catalyst according to the conditions of both activ

Ⅳ. Results
1. Basic research
In basic research, we performed experiment for the removal of odor gaseous such as both malodorous and VOC gaseous of ammonia, amine compound, hydrogen sulfide, mercaptan, aldehyde and alcohol by reaction of gas on catalyst according to the conditions of both active oxygen and plasma-ions. And also the reaction rate was calculated within the condition of gas and ions. The condition of co-exist of plasma ions and active oxygen in the experiment was effectively than the simply condition of only exist the oxygen. The plasma ions was confirmed that there were more effective in removal efficiency.

2. The field test results
Field experiments were conducted with pilot testing in various workplace and those data were used to design the demonstration equipments.

1) A place of business internal Pyengdong industy complex in Gwangju
Experimental field test for the removal of gas from plant to product rubber chemicals was carried out. Experimental results confirmed the result of removing over 90% of VOC gas containing the acid compound contained in mixture odor gas. Also the OHS system was proved the ability to handle less than 300 times by analysis of external institute throughout the treatment of the incoming gas with odor intensity of 10,000 times from method of Air Dilution Olfactory.

2) Philip Morris Korea Yangsan factory
The field experiment was conducted at Philip Morris Korea production plants located in South Gyeongsang primary production processes to eliminate the odor gases from tobacco production. In field tests, the removal efficiency of hybrid system was shown at least 95% by using analytical instrument for the composite odor gas including ammonia, acetic acid.
In addition, from the obtained result by Air Dilution Olfactory method, output gas was maintained odor strength of 100 times less than 3,000 times of incoming gas.

3) Doosan Heavy Industries in Changwon factory
Field simulations for odor generated in process for producing asphalt was carried out using sample provided by the business. We confirmed through experiments that the ability to remove was more than 95% for odor gaseous containing hydrogen sulfide and VOC. In addition, from durability test for catalyst until to reach 90% of removal performance, it was confirmed that the catalyst can be used for more than one year period.

4) CJ biotechnology in Shenyang china factory
In order to remove stench compound gases from the fertilizer production process, it was conducted pilot test, located in Shenyang, China. Composite odor of ammonia gas discharged in the field containing acetic acid was composed with supersaturated water vapor more than 60 ℃ . By using 5CMM equipment applied the hybrid system, it was confirmed that the removal efficiency was shown 90% or more. Also, odor intensity of input gas by using Air Dilution Olfactory method was measured average of 10,000 times and odor intensity of output gas through the equipment was checked less than 500 times.

5) Suyoung-Office in Busan Environment Corporation
The pilot test was performed for complex gas odor to removal occurring Suyoung-office in Environmental Management Corporation offices located in Busan. The test was conducted occurs in precipitation/ dehydration building that most establishments gas odors seriously.
Test gas was presented with ammonia and hydrogen sulfide at least 30ppm, respectively.
Odor gas was released from the dehydration building underground settling tank and relative humidity of the gas was more than 90%. Gas temperature was analyzed 55℃ of average. In the test using 5CMM equipment, it was confirmed that odor gas containing ammonia, hydrogen sulfide was removed more than 95%. Odor intensity was analyzed using the Air Dilution Olfactory method and output gas was determinated less than 500 times for incoming gas odor intensity of 4,000 times. These data from the pilot test was used to design of demonstration equipment for odor gas. It was demonstrated utilizing of the system based on the results of pilot test, such as efficiency for the removal of malodorous gaseous in the field.

3. The results of demonstrating equipment
The demonstration equipment test was performed at least for one year. The equipment have been operated in the conditions of operation time of 24 hour per day. Incoming gaseous are mixture gas consisted with ammonia, hydrogen sulfide and volatile organic compounds. The odor intensity of incoming gas into the equipment was analysed from 3000 to 4000 times by using Air Dilution Olfactory method. In Suyoung-offices located in Busan Environmental Corporation, the equipment was installed with 500CMM to treat mixture gas for more than 12 months and verified by external organization. The equipment was installed as odor abatement equipment and continuously operating in Public Suyoung-office (dongnae district) in Busan Environmental Corporation. The malodorous gaseous into equipment was transported by duct connected to facilities that emit the most severe gas as both sludge thickener and settling tank. The equipment was installed in January 2015 and have been managed, checked by both technicians of EST and workers of the office in Busan. After 10 days from starting of equipment, both inlet and outlet gases were analysed by KOLAS institute certified from Ministry of Knowledge Economy in Korea.

KOLAS is Korean Agency for Technology and Standard Equipment. Inlet gas to the equipment was confirmed odor value of 4481 times and outlet gas from the equipment was confirmed odor value of 30 times. Inlet concentration of ammonia of analysis results was 1.7ppm, the outlet concentration was 0.1ppm. Hydrogen sulfide in inlet gas was 4.8ppm and outlet was zero ppm. Other gas species were detected in trace amounts of 1ppm or non-detection. In report, the analysis data indicated not any reaction product at outlet portion in the equipment and it was confirmed that outlet gas is discharged to less than all specified criteria from Ministry of Environment. After 6 months from operating equipment, inlet and outlet gaseous were analysed by KOLAS institute. Analysis results by using method of Air Dilution Olfactory were 2080 times to inlet gas and 30 times to outlet gas. This analytical data was similar to initial data for 10 days operating of the equipment. Its results show that removal efficiency of odor gas in the equipment is maintained for six month. And also it show that the equipment is very stably and effective reactor as odor abatement unit. As comparison of A/C tower in Suyoung-offic, the tower had a month for efficiency of gas, durability of the equipment to remove gas is more than five times, at least, to the tower. We were also carried out for 12 months of operation of equipment, and in the same method check to gaseous by asking to KOLAS institute. Results for 12 months of operating the equipment shown that inlet gas was 2080 times and outlet gas was 300 times. The result could be shown that durability of equipment is almost one year and catalyst in the equipment can be applied for the testing period. So its system consisted of plasma ions and catalyst is very effective to remove odor gas emitted from the office as facility for treatment of house sewage. In the operation check for the equipment, pressure drop was measured as 40 ∼ 41 mmAq at the points in and out of catalyst bed. This equipment was designed for pressure drop as below 154 mmAq, so this was confirmed stable state in this process. These results indicated that the field equipment have been stably operated for 12 months are excellent unit for such as sewage treatment facilities. According to the workers of Suyoung-office were considering outlet odor emitted more than 500 times in 20 days for operating time as adsorption tower with 100CMM, OHS equipment was shown at least 10 times higher efficiency than A/C tower by from results of improvement in durability.

4. Commercialization Performance
1) Doosan Heavy Industries & Construction
Demand company : Doosan Heavy Industries & Construction
Delivery device : OHS odor removal equipment 1set
Location : Compound process in Doosan Heavy Industries factory, Changwon city
Device capacity : 250m³/min
Operation : August, 2014 ~ present

2) Philip Morris Korea
Demand company : Philip Morris Korea
Delivery device : OHS odor removal equipment 1set
Location : Primary process in Philip Morris Korea factory, Yangsan city
Device capacity : 1,300m³/min
Operation : March, 2015 ~ present

3) CJ Biotech
Demand company : CJ Biotech
Delivery device : OHS odor removal equipment 1set
Location : Solid fertilizer production process in Shenyang factory, China
Device capacity : 800m3/min
Operation : October, 2015 ~ present

4) Seoul Traditional Performing Art
Demand company : City hall of Seoul
Delivery device : OHS odor removal equipment 1set
Location : The septic facilities in Seoul Traditional Performing Art
Device capacity : 12m³/min
Operation : April, 2016 ~ present

5. Intellectual Property and New Technologies
EST obtain as these intellectual property and new technologies such as authentication during the national project.

1) Intellectual Property
Patent application : 4 patents
Patent registration : 2 patents

2) Technology Certification
Name of Technology : The odor(NH₃, H₂S) removal technology using low temperature
plasma product(radical hydroxide ion) and a porous material
Certification Authority : Ministry of Environment
Certification Number: No. 481
Certification Date: October 05, 2015

( 출처: SUMMARY 27p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 요 약 서 ... 5
• 요 약 문 ... 9
• SUMMARY ... 23
• 목차 ... 33
• 표목차 ... 36
• 그림목차 ... 39
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 41
• 1-1. 연구개발 목적 ... 43
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 44
• 1-3. 연구개발 범위 ... 45
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 49
• 2-1. 국외 기술개발 동향 ... 51
• 2-2. 국내 기술개발 동향 ... 52
• 3. 연구수행내용 및 결과 ... 55
• 3-1. 연구개발내용(범위) 및 최종목표 ... 57
• 가. 연구개발 최종목표 및 범위 ... 57
• 나. 1차년도 연구개발 목표 및 내용 ... 57
• 다. 2차년도 연구개발 목표 및 내용 ... 58
• 3-2. 연구개발 결과 및 토의 ... 59
• 가. 하이브리드장비 설계를 위한 기초연구 ... 59
• 나. 하이브리드장비 적용을 위한 현장(모사)실험 ... 78
• 다. 하이브리드 현장장비 ... 127
• 라. 신기술인증 ... 196
• 3-3. 연구개발 결과 요약 ... 207
• 가. 기초연구결과 ... 207
• 나. 현장실험 결과 ... 207
• 다. 현장장비 결과 ... 209
• 라. 사업화 실적 ... 214
• 마. 지적재산권 및 신기술 실적 ... 215
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 217
• 4-1. 목표달성도 ... 219
• 가. 1차년도 연구개발 목표 및 달성도 ... 220
• 나. 2차년도 연구개발 목표 및 내용 ... 221
• 다. 최종 연구개발 목표 및 내용 ... 221
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 222
• 가. 관련분야 활용 기여도 ... 222
• 5. 연구결과의 활용계획 등 ... 225
• 5-1. 연구성과 활용계획 ... 227
• 가. 경제사회적 활용계획 ... 227
• 나. 과학기술적 활용계획 ... 227
• 5-2. 기술사업화 활용계획 ... 228
• 가. 대기환경 산업관련 인증획득 ... 228
• 나. 추가기술개발 ... 229
• 다. 기술이전방안 및 보급방안 ... 229
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 231
• 가. 플라즈마 지구온난화 저감기술 ... 233
• 나. 플라즈마 섬유생산 적용기술 ... 234
• 다. 플라즈마 스크러버 적용기술 ... 236
• 7. 연구개발결과의 보안등급 ... 237
• 7-1. 연구개발자료 보안등급 범위 ... 239
• 8. NTIS에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 241
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 245
• 9-1. 실증장비 안전설계 ... 247
• 9-2. 실증장비 안전운영 메뉴얼 ... 248
• 가. 운영계획 목적 ... 248
• 나. 유지관리 계획 ... 248
• 다. 유지관리 수행절차 ... 249
• 라. 유지관리 종류 ... 249
• 마. 운영계획 및 유지관리 방안 ... 249
• 바. 소재 유지관리 ... 251
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 253
• 10-1. 설치실증장비(부산하수처리장) ... 255
• 10-2. 납품장비(두산중공업창원공장) ... 257
• 10-3. 납품장비(필립모리스코리아양산공장) ... 259
• 10-4. 수출납품장비(CJ바이오텍중국심양공장) ... 261
• 10-5. 납품장비(서울시국악예술당) ... 262
• 10-6. 신기술인증(환경부) ... 263
• 11. 기타사항 ... 265
• 12. 참고문헌 ... 269
• 끝페이지 ... 273