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목차

제1장 서론 18

제1절 연구개발의 중요성 및 필요성 18

제2절 연구개발의 국내외 현황 20

1. 혐기성소화조 기술 개요 및 국내외 현황 20

2. 하수슬러지 가용화 개요 및 국내외 현황 47

제3절 연구개발대상 기술의 차별성 59

제2장 연구개발의 목표 및 내용 60

제1절 연구의 최종목표 60

제2절 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 60

제3절 연도별 추진체계 61

제3장 연구개발 결과 62

제1절 국내 하수병합 처리시설 현황 62

1. 국내 하수슬러지의 발생 및 처리현황 62

2. 국내 음식물폐기물 발생 및 처리 현황 64

3. 음식물쓰레기 처리 기술 66

4. 하수병합처리시설 현황 및 운영평가 69

제2절 슬러지 가용화장치 성능 평가 75

1. 가용화 장치 성능평가를 위한 재료 및 방법 75

2. 가용화 실험결과 82

제3절 하수병합 혐기성소화조의 최적 운전 인자 도출 115

1. 실험실규모 하수병합 혐기성소화조의 설계 및 제작 115

2. 하수병합 혐기성소화조 운전 및 결과 122

3. 최적운전인자의 도출 144

제4절 하수병합 혐기성소화조 성능의 예측제어를 위한 모델 160

1. 혐기성소화공정의 예측제어모델 입력변수 160

2. 혐기성소화조 예측제어를 위한 퍼지모델 167

제5절 파일럿플랜트 운전 199

1. 파일럿플랜트 설치 199

2. Pilot Plant 운전 및 결과 228

제6절 바이오가스 활용을 위한 정제시스템 구성안 도출 256

1. 바이오가스 256

2. 바이오가스 이용 방법 257

3. 정제시스템 구성안 262

제7절 결론 278

1. 슬러지 가용화장치의 실험실적 성능 평가 278

2. 하수병합 혐기성소화조의 최적 운전인자 도출 278

3. 하수병합 혐기성소화조 성능의 예측제어를 위한 모델 구성 279

4. 파일럿플랜트 운전결과 280

5. 바이오가스 정제안 도출 281

제8절 연구성과 283

제9절 기대효과 285

1. 환경·기술적 파급효과 285

2. 경제적·산업적 파급효과 285

제10절 연구개발 결과의 활용계획 287

제4장 참고문헌 288

부록 296

1. 파일럿플랜트 도면 297

2. PLC 프로그램 317

3. 예측제어프로그램 매뉴얼 325

4. 실험 데이타 350

[표 1-2-1] 혐기성소화기술과 호기성퇴비화의 비교 22

[표 1-2-2] 혐기성소화 기술의 장점과 단점 23

[표 1-2-3] 여러 가지 유기물의 혐기성분해 양론식 25

[표 1-2-4] 혐기성미생물의 생육에 필요한 미량영양염류 26

[표 1-2-5] 저해효과를 보이는 양이온 및 50% 저해농도 28

[표 1-2-6] 메탄균의 활성에 대한 LCFA의 저해효과 및 50% 저해농도 29

[표 1-2-7] 유기물의 혐기성분해 동력학에 사용되는 모델식 30

[표 1-2-8] 유기성폐기물의 생분해도에 대한 알칼리 및 열처리효과 32

[표 1-2-9] 중온혐기성소화미생물의 생리학적인 특징 34

[표 1-2-10] 단백질과 탄수화물의; 분해에 대한 활성인자 [After Breure 등 (1985)] 36

[표 1-2-11] DRANCO 공정의 전형적인 운전조건 38

[표 1-2-12] VALORGA 특성 및 운전조건 40

[표 1-2-13] BIOMET 공정의 성능자료 42

[표 1-2-14] 혐기성소화공정들의 운전조건 및 성능비교 44

[표 1-2-15] 혐기성소화공정의 과거, 현재, 미래[Kang (1992)] 45

[표 1-2-16] 초음파를 이용한 다양한 슬러지 전처리 결과 51

[표 1-2-17] 슬러지 전처리기술 비교(Perez-Elvira 등(2006)) 53

[표 1-2-18] 가용화 장치별의 특징 58

[표 3-1-1] 연도별 생활폐기물, 음식물쓰레기 발생량 64

[표 3-1-2] 음식물쓰레기의 재활용 기술별 처리량 추이 64

[표 3-1-3] 국내 음식물쓰레기 처리시설 현황 65

[표 3-1-4] 하수병합 처리시설 현황 69

[표 3-1-5] 하수병합처리 시설의 처리 현황 71

[표 3-1-6] 하수병합처리시설에서 발생되는 부대물질 발생량 72

[표 3-1-7] 하수병합처리시설의 산발효조 설치 현황 72

[표 3-1-8] 하수병합 처리시설의 메탄발효조 설치 현황 73

[표 3-2-1] Ultrasonic processor VCX 750의 사양 75

[표 3-2-2] 10ℓ용량의 Ultrasonic processor 사양 76

[표 3-2-3] 마이크로파 실험 조건 77

[표 3-2-4] Anaerobic Mineral Salts Medium 조성 80

[표 3-3-1] 식종슬러지, 하수슬러지, 음식물쓰레기의 초기 특성 122

[표 3-3-2] 실험실규모 혐기성소화조의 운전기간별 운전조건 123

[표 3-3-3] 음식물쓰레기의 혼합비에 따른 하수병합소화조의 성능비교 134

[표 3-3-4] HRT에 따른 혐기성소화조의 성능 요약 147

[표 3-3-5] 가용화전처리 된 하수슬러지 및 음식물쓰레기의 특성 153

[표 3-3-6] 가용화된 하수슬러지를 이용한 병합 혐기성소화의 운전결과를 요약 154

[표 3-4-1] 음식물쓰레기 하수 합병혐기성소화조의 예측제어를 위한 모델인자 162

[표 3-4-2] 퍼지화 입력 및 출력 소속함수의 파라미터 171

[표 3-4-3] IF-THEN 규칙을 위한 입력 및 출력변수 분석표 176

[표 3-5-1] 혐기성소화조의 형상에 따른 특징 비교 205

[표 3-5-2] 혐기성소화조의 형태별 특성 비교 206

[표 3-5-3] 파일럿플랜트 반응기 및 기기 설치 사양 213

[표 3-5-4] 하수슬러지, 음식물쓰레기 성상 228

[표 3-5-5] 파일럿플랜트 운전조건 229

[표 3-5-6] Condition 5 기간의 G/IP, G/DC, M/C 비 변화 246

[표 3-5-7] 충격부하 이후의 G/IP, G/DC, M/C 비 변화 246

[표 3-5-8] 메탄균의 활성상실에 따른 혐기성소화조 회복시간 247

[표 3-5-9] 운전조건 변화에 따른 운전결과 251

[표 3-5-10] 혐기성소화조실험 관련 연구결과 253

[표 3-6-1] 바이오가스 분류 257

[표 3-6-2] 전해액 종류에 따른 연료전지 분류 260

[표 3-6-3] CNG, LNG 장단점 261

[표 3-6-4] 대표적인 CO₂ 분리·회수 기술 현황 266

[표 3-6-5] 바이오가스 사용방법에 따른 불순물(불순물ㄹ) 제거 여부 273

[표 3-6-6] 각 기술별 처리 특성 및 에너지 소모량 277

[그림 1-2-1] Aarburg(스위스)에 설치된 DRANCO 공정 38

[그림 1-2-2] 스위스 제노바에 설치된 VALORGA 공정 전경 40

[그림 1-2-3] BIOCEL 공정의 개념도 41

[그림 1-2-4] SEBAC(Sequential batch reactor) 공정의 개념도 42

[그림 1-2-5] 폐활성 슬러지의 현미경 측정 사진 47

[그림 1-2-6] 케비테이션 형성 과정[Moonk (2007)] 50

[그림 1-2-7] Standard Sonic flow cell 장치 사진 (Sonico, Crolla & Kennedy, ATAU Course Note) 55

[그림 1-2-8] 초음파슬러지 전처리 장치 모식도 55

[그림 1-2-9] Paradigm, Environmental Technology사의 microsludge 장치사진(Canada) 56

[그림 1-2-10] 독일, 호주, 미국 등의 가용화 장치사진 57

[그림 1-2-11] 고압의 슬러지 전처리 장치 모식도[Choi et al. (1989)] 57

[그림 1-2-12] 수리동력학적 캐비테이션을 이용한 슬러지 전처리 장비사진[Kim et al. (2006)] 58

[그림 3-1-1] 연도별 하수슬러지 발생량 및 처리 현황 63

[그림 3-1-2] 퇴비화 공정도 66

[그림 3-1-3] 하수병합 처리시설 기본 공정도 68

[그림 3-2-1] Ultrasonic Processor VCX 750 사진 75

[그림 3-2-2] Ultrasonic Processor 사진 76

[그림 3-2-3] 마이크로파 장치사진 77

[그림 3-2-4] 기계적 가용화 장치 사진 78

[그림 3-2-5] 캐비테이션 기포의 거동 [NGsT] 79

[그림 3-2-6] 일반적인 메탄발생량 누적그래프 (식 3-4을 이용) 81

[그림 3-2-7] 초음파 조사 강도에 따른 SCOD 변화 82

[그림 3-2-8] 초음파 조사 강도에 따른 단백질 농도 변화 84

[그림 3-2-9] 하수슬러지의 구조 모식도[Wang et al. (2006)] 85

[그림 3-2-10] 초음파를 이용한 슬러지 가용화 전·후의 메탄발생량 누적 곡선(BMP 실험결과) 85

[그림 3-2-11] 가용화 실험결과(UD=0.9 W/ml)와 수정 Gompertz 식을 이용한 슬러지의 혐기성소화시 동력학적 상수 값의 비선형 해석결과 비교 86

[그림 3-2-12] 초음파에 의한 가용화 전·후 시료에 대한 현미경 분석 결과 87

[그림 3-2-13] 초음파에 의한 가용화 전·후 시료 사진 87

[그림 3-2-14] 초음파 주파수 변화에 따른 SCOD 변화 88

[그림 3-2-15] 초음파 주파수와 에너지 투입량에 따른 SCOD 증가량 89

[그림 3-2-16] pH 12 조건에서의 초음파 주파수에 따른 SCOD 변화 89

[그림 3-2-17] pH 12 조건에서의 초음파 주파수와 에너지 투입량에 따른 SCOD 증가량 90

[그림 3-2-18] 초음파 주파수 20kHz 일때의 가용화처리방식에 따른 SCOD 증가량 91

[그림 3-2-19] 초음파 주파수 28kHz 일때의 가용화처리방식에 따른 SCOD 증가량 91

[그림 3-2-20] 초음파 주파수 40kHz 일때의 가용화처리방식에 따른 SCOD 증가량 92

[그림 3-2-21] 초음파 주파수에 따른 단백질 농도의 변화 93

[그림 3-2-22] 초음파 주파수와 비에너지 유입과 따른 단백질 증가량 93

[그림 3-2-23] pH12 조건하에서의 초음파 주파수에 따른 단백질 농도 변화 94

[그림 3-2-24] pH12 조건하에서의 초음파 주파수에 따른 단백질 농도 증가량 94

[그림 3-2-25] 초음파 전처리 전·후의 현미경 측정 결과 95

[그림 3-2-26] 마이크로파 강도에 따른 SCOD 변화 96

[그림 3-2-27] 마이크로파 강도와 비에너지 유입에 따른 SCOD 증가량 결과 97

[그림 3-2-28] 마이크로파 강도와 비에너지 유입에 따른 단백질 농도 증가량 97

[그림 3-2-29] 마이크로파 가용화 전후의 슬러지의 현미경 측정사진 98

[그림 3-2-30] 온도변화에 따른 SCOD 농도 변화 99

[그림 3-2-31] 온도변화에 따른 단백질 농도 변화 99

[그림 3-2-32] 가용화 시간에 따른 SCOD 농도 변화 100

[그림 3-2-33] 하수슬러지 가용화 기술별 가용화율 비교 101

[그림 3-2-34] 기계적 가용화 장치의 1차 개선 사진 102

[그림 3-2-35] 기계적 가용화 장치 개선 후 가용화 시간에 따른 SCOD 농도 변화 103

[그림 3-2-36] 기계적 가용화 장치의 2차 개선 사진 103

[그림 3-2-37] 초음파, 알칼리 전처리 104

[그림 3-2-38] 각 전처리 방법별 시간변화 따른 온도변화 104

[그림 3-2-39] 슬러지의 알칼리, 초음파처리 후 기계적 가용화 시간에 따른 SCOD 농도변화 105

[그림 3-2-40] 슬러지의 알칼리, 초음파처리 후 기계적 가용화 시간에 따른 △SCOD(이미지참조) 농도변화 106

[그림 3-2-41] 슬러지의 알칼리, 초음파처리 후 기계적 가용화 시간에 따른 단백질 농도변화 107

[그림 3-2-42] 슬러지의 알칼리, 초음파처리후 기계적 가용화 시간에 따른 단백질 농도변화량 108

[그림 3-2-43] 슬러지의 알칼리, 초음파 처리후 기계적 가용화 시간에 따른 탄수화물 농도 변화 109

[그림 3-2-44] 슬러지의 알칼리, 초음파 처리후 기계적 가용화 시간에 따른 탄수화물 농도 변화량 110

[그림 3-2-45] 슬러지의 알칼리, 초음파처리후 기계적 가용화 시간에 따른 슬러지 점도의 변화 111

[그림 3-2-46] 슬러지의 알칼리, 초음파처리 후 기계적 가용화한 슬러지의 입자 크기 평균 및 중앙값 변화 111

[그림 3-2-47] 기계적 가용화처리와 초음파 가용화를 동시에 처리한 슬러지 사진 112

[그림 3-2-48] 기계적 가용화처리와 알칼리 가용화를 동시에 처리한 슬러지 사진 113

[그림 3-2-49] 기계식, 초음파+기계식 및 알칼리+기계식에 의한 가용된 슬러지 누적메탄발생량 113

[그림 3-2-50] 기계식, 초음파+기계식 및 알칼리+기계식에 의한 가용화한 슬러지의 메탄수율 변화 114

[그림 3-3-1] 실험실규모 하수병합 혐기성소화공정의 개략도 115

[그림 3-3-2] 유입수의 저장 및 저류를 위한 4℃의 냉장시설 116

[그림 3-3-3] 혼합슬러지의 혐기성소화조 자동 유입을 위한 모노펌프 116

[그림 3-3-4] 혼합슬러지의 혐기성소화조 인입을 위한 인입구 117

[그림 3-3-5] 실험실규모 하수병합 혐기성소화조 개략 설계도(유효용량 100L) 117

[그림 3-3-6] 실험실규모 혐기성소화공정의 외관 118

[그림 3-3-7] 혐기성소화조의 운전을 제어하기 위한 control box 119

[그림 3-3-8] 실험실규모 혐기성소화조의 교반용 모터 119

[그림 3-3-9] 실험실규모 혐기성소화조의 유출수 배출구 및 유출수저장조 120

[그림 3-3-10] 바이오가스 발생량 측정을 위한 부유식 가스포집기 120

[그림 3-3-11] 바이오가스발생량의 연속 모니터링을 위한 전자식 가스유량계 121

[그림 3-3-12] 바이오가스 성상분석을 위한 연속 메탄분석기 121

[그림 3-3-13] 실험실규모 하수병합 혐기성소화조(100L)의 운전기간에 따른 pH 변화 125

[그림 3-3-14] 실험실규모 혐기성소화조의 운전기간에 따른 알칼리도의 변화 126

[그림 3-3-15] 실험실규모 혐기성소화조의 초기운전기간 동안 비메탄발생량 127

[그림 3-3-16] 실험실규모 혐기성소화조의 초기운전기간 동안 VFA 농도의 변화 128

[그림 3-3-17] 혐기성소화조의 유입수 주입방법에 따른 pH의 변화 129

[그림 3-3-18] 혐기성소화조의 유입수 주입방법에 따른 알칼리도의 변화 129

[그림 3-3-19] 혐기성소화조의 유입수 주입방법에 따른 VFA의 변화 130

[그림 3-3-20] 혐기성소화조의 유입수 주입방법에 따른 VS 제거율의 변화 131

[그림 3-3-21] 혐기성소화조의 유입수 주입방법에 따른 COD 제거율의 변화 132

[그림 3-3-22] 혐기성소화조의 유입수 주입방법에 따른 메탄발생량의 변화 133

[그림 3-3-23] 전체 운전기간동안 유입 및 유출수의 pH(상) 및 알칼리도(하) 변화 135

[그림 3-3-24] 음식물쓰레기 혼합비에 따른 바이오가스발생량 136

[그림 3-3-25] 음식물쓰레기 혼합비에 따른 바이오가스 구성백분율 137

[그림 3-3-26] 음식물레기 혼합비에 따른 VS(상) 및 TC0D(하)를 기준으로 한 바이오가스수율 139

[그림 3-3-27] 혐기성소화조 유입 및 유출 혼합슬러지의 TS(상) 및 VS(하) 농도변화 140

[그림 3-3-28] 하수슬러지에 대한 음식물쓰레기의 혼합비에 따른 VS 제거율의 변화 141

[그림 3-3-29] 하수슬러지에 대한 음식물쓰레기의 혼합비에 따른 SC0D(상) 및 TC0D(하) 변화 142

[그림 3-3-30] 하수슬러지에 대한 음식물쓰레기의 혼합비에 따른 VFA 농도변화 143

[그림 3-3-31] 실험실규모 혐기성소화조의 pH에 대한 온도충격의 영향 145

[그림 3-3-32] 실험실규모 혐기성소화조의 VFA에 대한 온도충격의 영향 145

[그림 3-3-33] 실험실규모 혐기성소화조의 메탄발생량에 대한 온도충격의 영향 146

[그림 3-3-34] HRT 변화에 따른 혐기성소화조 유출수의 pH 변화 148

[그림 3-3-35] HRT 변화에 따른 혐기성소화조 유출수의 알칼리도 변화 149

[그림 3-3-36] HRT 변화에 따른 혐기성소화조 유출수의 바이오가스 발생량의 변화 150

[그림 3-3-37] HRT 변화에 따른 바이오가스 조성 변화 150

[그림 3-3-38] HRT 변화에 따른 혐기성소화조의 VS 제거율의 변화 151

[그림 3-3-39] HRT 변화에 따른 혐기성소화조 유출수의 VFA 농도변화 152

[그림 3-3-40] 가용화전처리 하수슬러지의 병합 혐기성소화 공정의 pH 변화 155

[그림 3-3-41] 가용화 슬러지에 대한 음식물쓰레기 혼합비에 따른 메탄발생량(상) 및 메탄수율(하)의 변화 156

[그림 3-3-42] 가용화 전처리된 하수슬러지를 이용한 하수병합 혐기성소화 실험기간 동안 바이오가스의 조성변화 157

[그림 3-3-43] 가용화 전처리 하수슬러지를 이용한 하수병합 혐기성소화 실험기간 동안 VS 농도변화 158

[그림 3-3-44] 가용화 전처리한 하수슬러지를 이용한 하수병합 혐기성소화 실험기간 동안 유출수의 VFA 농도변화 159

[그림 3-3-45] 가용화 전처리한 슬러지와 전처리하지 않은 슬러지의 하수 병합 혐기성소화 효율을 비교 159

[그림 3-4-1] 가용화 전처리한 하수슬러지와 음식물쓰레기의 하수병합 혐기성소화공정의 운전기간에 따른 G/IP 비 거동 163

[그림 3-4-2] 가용화 하수슬러지의 병합 혐기성소화공정의 운전기간에 따른 G/DC 비의 거동 164

[그림 3-4-3] 가용화 하수슬러지의 병합 혐기성소화공정의 운전기간에 따른 M/C 비의 거동 164

[그림 3-4-4] 가용화 하수슬러지를 이용한 하수병합 혐기성소화공정의 운전기간에 변화에 따른 pH 거동 165

[그림 3-4-5] 가용화 전처리 슬러지와 비전처리 슬러지의 혐기성소화에서 음식물쓰레기 혼합비에 따른 모델변수 비교 166

[그림 3-4-6] 혐기성소화공정의 제어를 위한 퍼지모델의 구조 168

[그림 3-4-7] 퍼지모델 개발을 위한 FIS Editor GUI 169

[그림 3-4-8] 퍼지화를 위한 입력 소속함수를 설정하기 위한 GUI 170

[그림 3-4-9] 퍼지추론도 172

[그림 3-4-10] Fuzzy logic toolbox의 Rule editor GUI 179

[그림 3-4-11] Fuzzy logic toolbox의 Rule viewer window 180

[그림 3-4-12] G/IP 비 및 G/DC 비와 유입유량의 상관관계 184

[그림 3-4-13] G/IP 비 및 G/DC 비와 음식물쓰레기/하수슬러지 혼합비의 상관관계 185

[그림 3-4-14] G/IP 비 및 G/DC 비와 알칼리도의 상관관계 185

[그림 3-4-15] G/IP 비 및 M/C비와 유입유량의 상관관계 186

[그림 3-4-16] G/IP 비 및 M/C비와 음식물쓰레기/하수슬러지 혼합비의 상관관계 187

[그림 3-4-17] G/IP 비 및 M/C비와 알칼리도의 상관관계 188

[그림 3-4-18] G/IP 비 및 pH와 유입유량과의 상관관계 189

[그림 3-4-19] G/IP 비 및 pH와 음식물쓰레기/하수슬러지 혼합비의 상관관계 189

[그림 3-4-20] G/IP 비 및 pH와 알칼리도의 상관관계 190

[그림 3-4-21] G/DC 및 M/C 비와 유입유량의 상관관계 191

[그림 3-4-22] G/DC 및 M/C 비와 음식물쓰레기/하수슬러지 혼합비의 상관관계 191

[그림 3-4-23] G/DC 및 M/C 비와 알칼리도의 상관관계 192

[그림 3-4-24] G/DC 및 pH와 유입유량의 상관관계(상관간계) 193

[그림 3-4-25] G/DC 비 및 pH와 음식물쓰레기/하수슬러지 혼합비의 상관관계 193

[그림 3-4-26] G/DC 비 및 pH와 알칼리도의 상관관계 194

[그림 3-4-27] M/C 비 및 pH와 유입유량의 상관관계 194

[그림 3-4-28] M/C 비 및 pH와 음식물쓰레기/하수슬러지 혼합비의 상관관계 195

[그림 3-4-29] M/C 비 및 pH와 알칼리도의 상관관계 195

[그림 3-5-1] 바이오가스 생산 극대화를 위한 하수슬러지 가용성 증대 기술과 하수병합 예측제어시스템을 접목시킨 혐기성 소화 공정 흐름도 199

[그림 3-5-2] 파일럿플랜트의 Process Flow Diagram(PFD) 201

[그림 3-5-3] 파일럿플랜트의 물질수지 202

[그림 3-5-4] 파일럿플랜트의 P&ID 203

[그림 3-5-5] 파일럿플랜트 배치도-1 209

[그림 3-5-6] 파일럿플랜트 배치도-2 210

[그림 3-5-7] 파일럿플랜트 배관도-1 211

[그림 3-5-8] 파일럿플랜트 배관도-2 212

[그림 3-5-9] 파일럿플랜트 외부전경 214

[그림 3-5-10] 파일럿플랜트 내부전경-1 214

[그림 3-5-11] 파일럿플랜트 내부전경-2 215

[그림 3-5-12] 파일럿플랜트 기계적 가용화 장치 설계도 216

[그림 3-5-13] 기계적 가용화 장치의 파일럿플랜트 현장 설치 사진 217

[그림 3-5-14] 예측제어시스템 구성 218

[그림 3-5-15] 파일럿플랜트에 설치전 PLC 판넬 사진 219

[그림 3-5-16] PLC 프로그램화면 219

[그림 3-5-17] 파일럿플랜트 전기/계장 판넬 220

[그림 3-5-18] 파일럿플랜트 예측제어시스템 초기화면 221

[그림 3-5-19] 파일럿플랜트 예측제어시스템 공정도 221

[그림 3-5-20] 파일럿플랜트 예측제어시스템 제어 222

[그림 3-5-21] 파일럿플랜트 예측제어시스템 실시간 그래프 222

[그림 3-5-22] 파일럿플랜트 예측제어시스템 통신 - 1 223

[그림 3-5-23] 파일럿플랜트 예측제어시스템 통신 - 2 223

[그림 3-5-24] 파일럿플랜트 예측제어시스템 아날로그 입력 목록-1 224

[그림 3-5-25] 파일럿플랜트 예측제어시스템 아날로그 입력 - 2 224

[그림 3-5-26] 파일럿플랜트 예측제어시스템 아날로그 출력목록 225

[그림 3-5-27] 파일럿플랜트 예측제어시스템 디지털 입력 목록 225

[그림 3-5-28] 파일럿플랜트 예측제어시스템 디지털출력 목록 226

[그림 3 5 29] 혐기성소화조 모델링프로그램 (Matlab-fuzzy) 226

[그림 3-5-30] 예측제어시스템 흐름도 227

[그림 3-5-31] 운전조건변화에 따른 혐기성소화조 온도변화 230

[그림 3-5-32] 운전조건 변화에 따른 pH 변화 231

[그림 3-5-33] 운전조건 변화에 따른 ORP 변화 232

[그림 3-5-34] 운전조건 변화에 따른 혐기성소화조 유입수, 배출수의 TCOD 농도 변화 233

[그림 3-5-35] 운전조건 변화에 따른 혐기성소화조 유입수, 배출수의 SCOD 농도 변화 234

[그림 3-5-36] 하수슬러지 가용화 전후의 SCOD 농도와 바이오가스생산량 변화 235

[그림 3-5-37] 운전조건변화에 따른 TCOD 제거율 변화 236

[그림 3-5-38] 운전조건변화에 따른 SCOD 제거율 변화 237

[그림 3-5-39] 운전조건 변화에 따른 혐기성소화조 유입수, 배출수의 TS 농도 변화 238

[그림 3-5-40] 운전조건 변화에 따른 혐기성소화조 유입수, 배출수의 VS 농도 변화 239

[그림 3-5-41] 운전조건 변화에 따른 TS 제거율 변화 240

[그림 3-5-42] 운전조건 변화에 따른 TS 제거율 변화 241

[그림 3-5-43] 운전조건변화에 따른 바이오가스 발생량 변화 242

[그림 3-5-44] 운전조건 변화에 따른 바이오가스 중 메탄 함량 변화 243

[그림 3-5-45] 운전조건변화에 따른 제거된 TCOD를 기준으로 한 바이오가스 수율 244

[그림 3-5-46] 운전조건변화에 따른 제거된 VS를 기준으로 한 바이오가스 수율 245

[그림 3-5-47] 예측제어시스템 적용 전 후의 G/IP 변화 248

[그림 3-5-48] 예측제어시스템 적용 전 후의 G/DC 변화 249

[그림 3-5-49] 예측제어시스템 적용 전 후의 MC 변화 250

[그림 3-5-50] Condition 2, Condition 3, Condition4의 제거율과 메탄수율 252

[그림 3-6-1] 바이오가스 활용기술 256

[그림 3-6-2] 바이오가스를 이용한 보일러 설비 258

[그림 3-6-3] 바이오가스를 연료로 이용한 열병합발전기(75kW X 2set) 259

[그림 3-6-4] 바이오가스를 이용한 LNG 생산 플랜트 260

[그림 3-6-5] 실록산화합물의 영향 264

[그림 3-6-6] Applied Filter Technologies사에서 설치한 실록산화합물 제거 플랜트 265

[그림 3-6-7] Pioneer Air System사에서 설치한 플랜트 266

[그림 3-6-8] PSA의 가압, 흡착, 감압, 세정 단계에서 흡착량 269

[그림 3-6-9] 한국에너지연구원에서 설치한 C0₂/CH₄ 분리를 위한 PSA 파일럿플랜트 269

[그림 3-6-10] 분리막에서의 기체의 투과 270

[그림 3-6-11] 한국화학연구원에서 설치한 1,000 Nm³/h 용량의 CO₂ 막분리 파일럿플랜트 272

[그림 3-6-12] 심냉법을 이용한 C0₂/CH₄ 분리 공정 개략도 273

[그림 3-6-13] 열병합발전설비에 적합한 바이오가스 정제 시스템 Process Flow Diagram 274

[그림 3-6-14] C0₂/CH₄ 분리·회수 기술별 공정도 276