02분반 1조 - 편집 역사

2024enveng11: /* 이론적 계산 및 시뮬레이션 */

2024-12-20T08:00:26Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

2024enveng11: /* 프로토타입 사진 혹은 작동 장면 */

2024-12-20T07:50:08Z

‎프로토타입 사진 혹은 작동 장면

2024enveng11: /* 결과 및 평가 */

2024-12-20T07:49:56Z

‎결과 및 평가

2024enveng11: /* 상세설계 내용 */

2024-12-20T07:39:33Z

‎상세설계 내용

2024enveng11: /* 상세설계 내용 */

2024-12-20T07:34:08Z

‎상세설계 내용

2024enveng11: /* 이론적 계산 및 시뮬레이션 */

2024-12-20T07:27:54Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

2024enveng11: /* 이론적 계산 및 시뮬레이션 */

2024-12-20T07:23:40Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

2024enveng11: /* 이론적 계산 및 시뮬레이션 */

2024-12-20T07:06:49Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

2024enveng11: /* 이론적 계산 및 시뮬레이션 */

2024-12-20T07:06:18Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

2024enveng11: /* 이론적 계산 및 시뮬레이션 */

2024-12-20T07:02:48Z

‎이론적 계산 및 시뮬레이션

@@ 638번째 줄: / 638번째 줄: @@
 ) 멤브레인 가스분리
-멤브레인 가스분리 설비의 시스템 설계에 유입되는 가스 유량은 흡입유량인 80m3/hr로 가정한다. 계산을 단순화하기 위해 바이오가스의 조성은   = 6:4로 가정한다. 가스분리에 필요한 공급압력은 고압가스에 해당되지 않기 위해 0.6MPa으로 운영한다. 투과압력은 대기압이라는 가정이는 Gkotsis et al.(2023) 에서 언급된 멤브레인 가스분리 공급압력을 참고했다. 멤브레인 가스분리를 통해 얻을 수 있는 메탄의 순도는 3 stage로 했을 경우 97%이상의 순도를 얻는 것이 이론적으로 가능하나, methane slip등 을 고려해 여유율을 두어 95%의 순도를 목표로 설계한다. 따라서 메탄, 이산화탄소의 이론적 투과도는 각각 5, 100으로 두어 계산한다. 멤브레인의 두께는 일반적으로 사용되는 두께인 1micro-meter로 한다.
+멤브레인 가스분리 설비의 시스템 설계에 유입되는 가스 유량은 흡입유량인 80m3/hr로 가정한다. 계산을 단순화하기 위해 바이오가스의 조성은 CH4 : CO2 = 6:4로 가정한다. 가스분리에 필요한 공급압력은 고압가스에 해당되지 않기 위해 0.6MPa으로 운영한다. 투과압력은 대기압이라는 가정이는 Gkotsis et al.(2023) 에서 언급된 멤브레인 가스분리 공급압력을 참고했다. 멤브레인 가스분리를 통해 얻을 수 있는 메탄의 순도는 3 stage로 했을 경우 97%이상의 순도를 얻는 것이 이론적으로 가능하나, methane slip등 을 고려해 여유율을 두어 95%의 순도를 목표로 설계한다. 따라서 메탄, 이산화탄소의 이론적 투과도는 각각 5, 100으로 두어 계산한다. 멤브레인의 두께는 일반적으로 사용되는 두께인 1micro-meter로 한다.
 해당 설비의 가스분리를 위해 활용되는 멤브레인의 소재는 폴리이미드(Polyimide) 소재를 활용했다. 해당 소재는 CO2/CH4의 높은 선택도를 가지고 있고, 열적, 화학적, 물리적 안정성을 가지고 있어 바이오가스의 가스분리용 멤브레인 소재로 범용적으로 활용된다. 멤브레인의 모듈은 중공사 모듈을 채택했다. 중공사 모듈은 단위 부피당 매우 큰 멤브레인 면적을 제공할 수 있기 때문에, 제한적인 공간에서의 처리에 적합하다 생각하여 적용했다.

@@ 756번째 줄: / 756번째 줄: @@
 ====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====
-[[파일:메탄탄후루후루_프로토타입1.png]]
+[[파일:메탄탄후루후루_프로토타입1.png]] <br>
-[[파일:메탄탄후루후루_프로토타입2.jpg]]
+[[파일:메탄탄후루후루_프로토타입2.jpg]] <br>
 ====포스터====

@@ 755번째 줄: / 755번째 줄: @@
 ===완료 작품의 소개===
 ====프로토타입 사진 혹은 작동 장면====
-내용
 ====포스터====
-내용
 ===관련사업비 내역서===
-내용
 ===완료작품의 평가===
-내용
 ===향후계획===
-내용
 ===특허 출원 내용===
-내용
+- 설계의 실현 가능성을 높이기 위해 멤브레인 시스템을 실제로 구성하고 실험적으로 검증하는 과정이 필요하다. 이를 통해 설계 단계에서 설정한 가스 분리 효율 및 안전 관리 시스템의 성능을 객관적으로 입증하고 개선할 수 있을 것으로 기대된다. <br>

@@ 662번째 줄: / 662번째 줄: @@
 <h4> 조립도 </h4>
-[[파일:메탄탄후루후루_조립도상단부.jpg]] <br>
+[[파일:메탄탄후루후루_조립도상단부.png]] <br>
-[[파일:메탄탄후루후루_조립도전면부.jpg]] <br>
+[[파일:메탄탄후루후루_조립도전면부.png]] <br>
 ◇ 부품의 연결 관계 <br>
@@ 701번째 줄: / 701번째 줄: @@
 ·저장탱크에서 확인한 가스의 methane 순도가 95%보다 낮은 수치가 나타나면, LPG 공급장치의 제어를 통해 가스 혼합기와 연결하여, 바이오메탄의 부족한 열량을 보충할 수 있도록 한다.
-<h4> 조립도 </h4>
+[[파일:메탄탄후루후루_부품도.png]] <br>
 ==결과 및 평가==

@@ 660번째 줄: / 660번째 줄: @@
 ===상세설계 내용===
-내용
+<h4> 조립도 </h4>
 ==결과 및 평가==

@@ 610번째 줄: / 610번째 줄: @@
 - 전력소비량 (P_electric) <br>
-[[파일:메탄탄후루후루_냉각열량.png]] <br>
+[[파일:메탄탄후루후루_에너지소비량.png]] <br>
@@ 646번째 줄: / 646번째 줄: @@
 ·1stage 멤브레인의 면적 <br>
-[[파일:메탄탄후루후루_1stage.png]] <br>
+[[파일:메탄탄후루후루_1stage_1.png]] <br>
@@ 656번째 줄: / 657번째 줄: @@
 ·총 필요 멤브레인의 면적 <br>
-[[파일:메탄탄후루후루_최종.png]] <br>
+[[파일:메탄탄후루후루_최종면적.png]] <br>
 ===상세설계 내용===

@@ 565번째 줄: / 565번째 줄: @@
-·입구 수증기 분압 (P_H20_in)
+·입구 수증기 분압 (P_H2O_in)
 - 입구 온도(40도)에서 포화 수증기 압력 : 약 7.38 kPa <br>
@@ 573번째 줄: / 573번째 줄: @@
-·입구 수증기 몰 유량 (n_H20_in)
+·입구 수증기 몰 유량 (n_H2O_in)
 [[파일:메탄탄후루후루_입구수증기몰유량.png]] <br>
-·출구 수증기 분압 (P_H20_out)
+·출구 수증기 분압 (P_H2O_out)
 - 출구 온도(15도)에서 포화 수증기 압력 : 약 1.705 kPa <br>
@@ 584번째 줄: / 584번째 줄: @@
 [[파일:메탄탄후루후루_출구수증기분압.png]] <br>
 ===상세설계 내용===

@@ 518번째 줄: / 518번째 줄: @@
 즉, 다시 말하자면, 메탄이 60%이상이면 포집, 40%미만이면 포집 중단이라는 조건을 충족하기 위하여, 메탄 농도가 40%에서 60%로 다시 상승할 때까지 걸리는 시간을 계산하고자 했으며, 용량 및 회분식으로의 가정을 통해 구한 결과는 9.3시간이다. 여유분을 고려하여 이에 70%인 6.5시간마다 샘플가스를 포집하며, 이때 가스의 메탄 농도가 60%이상인 경우 포집을 실시하고, 60% 이상이 아닌 경우에는 9.3시간을 다 채운 후 포집을 실시한다. 이후 작동은 위 과정을 반복한다.
 ) 흡입 펌프 용량 <br>
@@ 524번째 줄: / 525번째 줄: @@
 하루당 정화조에서 발생되는 가스는 80m3이고, 1시간 내 포집을 완료하는 것을 목적으로 유량을 산정하였다.
 ·압력 손실: 2,000mmH2O
 센서부에서는 고압이 작용할 시 농도 측정이 원활하지 않아 저압으로 바이오가스 운송하며 농도 측정에 적합한 루츠 방폭 블로워 시스템을 적용하고자 한다.
 ·소요 동력: 0.8KW
@@ 534번째 줄: / 537번째 줄: @@
 블로워의 동력식은 다음과 같고 효율을 70%, 여유율 30퍼를 가정하여 유량과 압력 상승을 고려하여 계산하였다.
 ·소재: 스테인리스강(내부식성), (ATEX 방폭 기준 인증)
 ) 가스 배관 직경 <br>
@@ 546번째 줄: / 551번째 줄: @@
 [[파일:메탄탄후루후루_가스배관직경계산.png]] <br>
 ) 가스 압축 압력 <br>
 포집된 바이오가스를 멤브레인 가스분리를 이용해 고질화하기 위해서는 가스를 압축하는 과정이 필요하다. 이때, 일반적으로 비교적 저압에서 이루어지며, ‘고압가스 안전관리법’에 따라 바이오가스가 ‘고압가스’에 해당이 되면 아파트 단지에 설치가 어렵기 때문에 ‘고압가스’에 해당되지 않도록 압력을 유지해야한다. Gkotsis, Petros(2023)에 따르면, 상업적으로 사용되는 멤브레인 가스 분리기술의 가동 압력은 0.6MPa ~ 2MPa 사이이다. 해당 설비는 규모적으로 해당 연구에서 다룬 다른 바이오가스 포집/정제 시설에 비해 소규모이기 때문에 운영 압력을 0.6MPa로 산정했다.
 ◇ 바이오가스 정제시스템 <br>
@@ 556번째 줄: / 563번째 줄: @@
 냉각식 제습장치에 유입되는 바이오가스는 중온소화 기준에서 발생한 가스이기 때문에 입구 가스의 온도 (T_in)은 40도로 가정하고, 바이오가스는 수분의 함량이 거의 100%이기 때문에 입구 상대습도(RH_i)도 100%로 가정한다. 이때, 입구 유량은 흡입펌프의 유량과 같기 때문에 80m3/h로 한다. 또한 유입된 바이오가스 이슬점은 상대습도가 100%이므로 유입가스의 온도와 이슬점이 같아 이슬점 역시 40도로 한다. 제습장치를 거친 가스는 이후 멤브레인 가스분리를 하기 위해 1%의 수준으로 습도를 낮추어야 한다. 따라서, 출구 상대습도 (RH_out)은 1%로 낮추고, 출구 가스온도는 (T_out)는 실사용되는 냉각 제습장치의 사례를 참고하여 15도로 가정한다. 위의 가정을 통해 설계한 냉각식 제습장치의 필요 수분 제거량을 구하면 다음과 같다.
 ·입구 수증기 분압 (P_H20_in)
@@ 563번째 줄: / 571번째 줄: @@
 [[파일:메탄탄후루후루_입구수증기분압.png]] <br>
 ·입구 수증기 몰 유량 (n_H20_in)
 [[파일:메탄탄후루후루_입구수증기몰유량.png]] <br>
 ·출구 수증기 분압 (P_H20_out)

@@ 482번째 줄: / 482번째 줄: @@
 대상 정화조 용량은 대상 아파트 단지의 4000명의 인분을 처리할 수 있는 용량을 기준으로 한다. ‘개인하수처리시설 업무편람’에 따라 5인 이상 부패조 용량 계산식을 활용하여, 400m3의 크기의 부패조를 대상으로 설계를 진행한다. 5인 이상 부패조 용량 계산식은 아래와 같다.
 ) 정화조 유입유량, 부하량 <br>
 ‘건축물의 용도별 오수발생량 및 정화조 처리대상인원 산정기준’에 따라 아파트 거주인원의 1일 1인 오수 발생량을 200L/day를 기준으로 한다. 따라서 하루 정화조 유입유량을 계산하면 800m3/day이다.‘개인하수처리시설 업무편람’에 따라 정화조 유입 BOD농도는 400mg/L이므로 정화조의 유입수 부하량은 320kg/day로 산정했다.
 ) 정화조 바이오가스 발생량, 메탄가스 발생량 <br>
@@ 492번째 줄: / 494번째 줄: @@
 [[파일:메탄탄후루후루_발생량수식.png]] <br>
 ◇ 바이오가스 포집시스템 <br>
@@ 504번째 줄: / 507번째 줄: @@
 [[파일:메탄탄후루후루_측정가스및센서.png]] <br>
 ) 바이오가스 샘플가스 포집 주기 <br>

@@ 527번째 줄: / 527번째 줄: @@
 ·소요 동력: 0.8KW
-[[파일:메탄탄후루후루_메탄탄후루후루_소요동력.png]] <br>
+[[파일:메탄탄후루후루_소요동력.png]] <br>
 ===상세설계 내용===