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2022년 12월 11일 (일) 23:50 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 광산 폐슬러지를 촉매로 하는 이동형 폐기물 가스화 장치 설계

영문 : Design of Mobile Waste Gasification System using Mine Waste Sludge as Catalyst

과제 팀명

돈가스조

지도교수

오희경 교수님

개발기간

2022년 9월 ~ 2022년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부·과 20**8900** 임**(팀장)

서울시립대학교 환경공학부·과 20**8900** 김**

서울시립대학교 환경공학부·과 20**8900** 이**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

◇ 이동 가능한 폐기물 가스화 장치 설계

 최근 다양한 분야에서의 폐기물 발생량이 급증하는데 이어 이를 처리하기 위한 공정 및 부지의 부재가 사회적 문제로 떠오르고 있다. 폐기물 입고량이 증가하면 이로 인해 입고처리비가 인상되고, 해당 원인으로 인해 다시 폐기물이 쌓이는 악순환이 벌어지고 있다. 본 연구에서는 이러한 폐기물 처리 문제를 해결하는데 기여하기 위하여 이동형 폐기물 가스화 장치를 설계할 것이다.

◇ 광산 폐슬러지 촉매

 광산 폐슬러지는 금속의 방출 및 이동으로 환경 오염을 유발하고, 지속적 화학적 전처리를 필요로하여 높은 비용을 요구하므로 처리가 곤란한 실정이다. 하지만 광산 폐슬러지는  Fe2O3의 형태로 높은 함량의 Fe를 함유하고 있어 가스화 공정에 효과적이고 새로운 촉매로 사용될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 광산 폐슬러지를 촉매로 사용하여 폐기물과 광산 폐슬러지를 동시에 처리하는 효과를 내고자 한다.

◇ 슬러지 촉매 가스화 효율

 슬러지를 이용한 촉매 가스화의 효율은 생성 가스의 수율로 평가될 수 있다. 무촉매 가스화 실험, 기타 촉매를 사용한 가스화 시 가스 수율과 광산 폐슬러지를 촉매로 한 가스화 시 가스 수율을 비교하여 해당 실험의 가스화 효율을 비교분석하고 결정한다.

◇ 연료 가치 평가

 가스화 결과로 생성된 가스의 연료 가치 평가의 주요 항목은 가스 내 H2 함유율이다. 현재 엔진 및 발전소 등에서 사용되고 있는 기존 연료 가스와 가스화 실험으로 얻은 가스의 H2 함유율을 비교하여 발생 가스의 산업 연료로써의 가치를 평가한다.

◇ 최적 촉매량, 반응온도 및 압력 결정

 가스 수율 최대화 및 연료 가치, 즉 연료 내 H2 함유율을 최대화 할 수 있는 최적 촉매량과 반응온도, 압력 등을 실험을 통해 결정한다.

◇ 촉매 재활용 가능성

 촉매에는 화학반응공정에서 사용 도중 이물질이 촉매 표면에 침적되는 등의 원인에 의해 성능이 점차 감소되는 현상이 나타난다. 이 경우 촉매에 특정 처리 공정을 통해 제 기능을 회복시켜 준 다음 다시 사용하게 되는데 이를 촉매의 재생이라고 한다. 재생처리를 하여도 촉매 기능이 회복되지 않는 경우 촉매를 교환하여야하고, 사용하였던 촉매는 폐기물, 즉 폐촉매로 발생된다. 따라서 본 실험에서 발생하는 폐촉매의 재활용 및 처리 방법에 대해서도 고찰이 가능하다.

개발 과제의 배경

내용

개발 과제의 목표 및 내용

내용

개발 일정

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

평가 내용

목적 계통도

개념설계안

가. 공정모식도

나. 폐기물 전처리 공정

다. 가스화 공정

라. 광산슬러지 촉매

마. 가스화 실험 설계

실험 결과

공정 평가

가. 경제성 분석

나. 가스화 효율 평가

다. 기타 요소 평가

조립도

자재소요서

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진

포스터

완료작품의 평가

향후계획

부록

참고문헌 및 참고사이트

멘토링 회의록

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    슬러지를 이용한 촉매 가스화의 효율은 생성 가스의 수율로 평가될 수 있다. 무촉매 가스화 실험, 기타 촉매를 사용한 가스화 시 가스 수율과 광산 폐슬러지를 촉매로 한 가스화 시 가스 수율을 비교하여 해당 실험의 가스화 효율을 비교분석하고 결정한다.
- ◇ 연료 가치 평가
+◇ 연료 가치 평가
    가스화 결과로 생성된 가스의 연료 가치 평가의 주요 항목은 가스 내 H2 함유율이다. 현재 엔진 및 발전소 등에서 사용되고 있는 기존 연료 가스와 가스화 실험으로 얻은 가스의 H2 함유율을 비교하여 발생 가스의 산업 연료로써의 가치를 평가한다.
- ◇ 최적 촉매량, 반응온도 및 압력 결정
+◇ 최적 촉매량, 반응온도 및 압력 결정
    가스 수율 최대화 및 연료 가치, 즉 연료 내 H2 함유율을 최대화 할 수 있는 최적 촉매량과 반응온도, 압력 등을 실험을 통해 결정한다.
- ◇ 촉매 재활용 가능성
+◇ 촉매 재활용 가능성
    촉매에는 화학반응공정에서 사용 도중 이물질이 촉매 표면에 침적되는 등의 원인에 의해 성능이 점차 감소되는 현상이 나타난다. 이 경우 촉매에 특정 처리 공정을 통해 제 기능을 회복시켜 준 다음 다시 사용하게 되는데 이를 촉매의 재생이라고 한다. 재생처리를 하여도 촉매 기능이 회복되지 않는 경우 촉매를 교환하여야하고, 사용하였던 촉매는 폐기물, 즉 폐촉매로 발생된다. 따라서 본 실험에서 발생하는 폐촉매의 재활용 및 처리 방법에 대해서도 고찰이 가능하다.