바이오가스의 활용을 저해하는 황화수소의 제거를 위한 전기분해 수세정 공정에서 반응속도 상수의 추정
저자
강정희(Jeong-Hee Kang) ; 유성수(Sung Soo Yoo) ; 윤상린(Sang-Leen Yun)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
자료형태
학술저널
수록면
104-104(1쪽)
제공처
다양한 유기물이 혐기 상태에서 분해되면서 생성되는 바이오가스는 신재생 에너지원으로 각광을 받고 있다. 바이오가스의 성분은 유기물의 종류와 혐기분해 조건에 따라 상이하지만 메탄이 약 45~75% 이산화탄소가 약 30~50%의 농도로 존재하는 것으로 보고되고 있다. 이러한 성분으로 인해 바이오가스는 전처리를 거쳐 직접 연소하거나, 고도처리 후 천연가스처럼 활용이 가능하다. 그리고 바이오가스의 연소과정에서 발생하는 이산화탄소는 탄소의 자연순환 과정으로 간주하여 지구온난화에 영향을 미치지 않는 것으로 고려되어 탄소중립에너지로 분류된다. 바이오가스의 다른 장점은 유기성 폐기물의 처리문제를 해결할 수 있다는 것이다. 그러나 바이오가스에는 메탄과 이산화탄소 외에도 다양한 미량물질이 함께 존재하고 있어 바이오가스의 활용성을 낮추는 원인이 된다. 바이오가스에서 검출되는 대표적인 불순물로 황화수소가 있다. 황화수소와 연소 과정에서 SOx 등을 생성하여 연소설비의 부식을 야기한다. 본 연구에서는 약액세정 공정의 단점을 보완할 수 있는 수세정공정과 전기산화 장치가 결합된 전기분해 수세정공정을 개발하고자 하였다. 전기화학적으로 HOCl과 같은 RCS(Reactive chlorine species)를 생성시켜 수용액으로 흡수된 황화수소와 암모니아를 산화시켜 제거하는 기술로써 NaOCl을 약액으로 투여하는 방법에 비해 가격이 저렴하고, 유지관리가 용이하다. 특히, 전기화학적으로 RCS를 생성시키는 방법은 인가에너지를 조절함으로써 RCS의 양을 쉽게 제어할 수 있고, 자동화가 가능해 운영비가 저렴한 장점이 있다. 전기분해 수세정 공정에서 반응속도 상수는 반응기의 성능을 나타낼 수 있는 중요한 지표이며, 반응속도 상수를 기초로 인가전력량을 결정할 수 있다. 이에 전류밀도를 변화시켜가며 흡수된 황화수소의 반응속도 상수를 추정하고, 전류밀도와 상관관계를 파악하였다.
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