간행물
한국폐기물자원순환학회 학술대회자료집
- 발행기관 한국폐기물자원순환학회
- 자료유형 학술대회
- 간기 부정기
- 수록기간 1984 ~ 2018
- 주제분류 공학 > 환경공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 539DDC 628
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2015년 추계학술발표회 논문집 (2015년 11월) 173건
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2015.11
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지난 해에 국내에서 1년간 발생한 가축분뇨의 양은 총 46,233천톤으로서 1일 단위로 환산하면 하루에 약 12만 6천 6백톤 이상에 달한다. 이 양은 음식물 쓰레기를 비롯한 여타 유기성 폐기물 발생량에 비해 볼 때 훨씬 많은 양이어서 단일 품목으로는 최다 발생량을 기록하는 것으로 볼 수 있다. 다행스럽게도 가축분뇨는 퇴비화나 액비화 방법에 의해 유기성 비료자원으로서 토양으로 환원되어질 수 있는 관계로 영양물질 순환사이클에 의해 순조롭게 처리되어 왔다. 그러나 지속적으로 감소하고 있는 농경지 면적 감소 문제와 더불어 최근 들어 대두된 악취문제나 방류수질 기준 강화 그리고 지역단위 오염총량제 등과 같은 제한적 요소들에 의해 가축분을 이용한 자원화방법을 다각화해야 할 필요성이 높아졌다. 지금까지 가축분뇨는 퇴비화나 액비화 외에도 바이오가스 발생원으로 이용되어 왔다. 하지만 바이오가스화의 경우 시설비 부담완화와 발효 후 혐기소화액 처리문제 등을 해결할 수 있는 방안에 대한 연구가 더 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 가축분을 직접 연소원으로 사용하는 에너지 자원화기술을 개발하기 위한 방법을 설정하고 그 효과를 분석하였다. 우분과 톱밥 등의 유기성 물질을 원료로 하여 펠릿형태를 비롯한 입상화 형태로 연소물을 가공하는 방식을 적용하였다. 우분을 전 처리하는 방법에 따라 최종 가공 연소물의 열량가에 차이가 발생하였다. 우분을 건식 혐기소화 하였을 경우 열량가가 낮아지는 결과를 보였다. 신선 우분과 건식 소화 후 채취한 우분의 수분을 완전히 제거한 다음에 측정한 고위발열량은 각각 3,836 kcal/kg와 1,956 kcal/kg 로서 혐기소화 후 우분의 열량가가 더 낮았다. 우분을 톱밥과 혼합하여 퇴비화 하였을 경우에는 퇴비화가 진행됨에 따라 열량가가 낮아졌다. 톱밥과 혼합 후 퇴비화를 개시한 시료와 1차 부숙된 시료 그리고 2차 부숙(완숙)단계에 들어간 시료의 고위발열량은 각각 3,829 kcal/kg, 3,787 kcal/kg, 3,686 kcal/kg 인 것으로 나타났다. 또한 신선우분을 물리적 가압방법에 의해 압착하여 수분을 감소시킨 우분은 동일한 건물량을 기준하여 측정한 신선우분에 비해 고위발열량이 높아지는 결과를 보였다.
22.
2015.11
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한 해 한국의 음식물 폐기물 발생량은 2012년 기준 13,209 ton/day 이며, 이는 전체 생활폐기물 발생량의 약 27%에 해당한다. 이처럼 다량으로 발생하는 음식물 폐기물은 유용한 유기성 자원을 다량 함유함에도 불구하고 재활용이 저조하다. 때문에 음식물 폐기물을 bio-char로 탄화시켜 활용성을 높이는 연구가 전 세계에서 수년전부터 진행 중이다. 문헌고찰을 통해 열수가압탄화반응으로 생성된 bio-char가 중금속 흡착이 가능하다는 것을 확인 하였다. 따라서 광산배수와 같은 고농도의 중금속 오염수 처리에 bio-char를 활용하여 중금속 흡착･침전 여부를 확인해 보고자 하였다. 본 연구에서는, 인공오염수를 제작하여 일정량의 bio-char를 일정시간 교반시켜 투입 전 / 후 농도 차이로 흡착율을 확인하고, 최적의 조건을 찾고자 하였다. 인공오염수는 Accustandard 사의 Reference Standard 를 사용하여 만들었고, 광산배수의 평균 오염농도에 맞추기 위해 증류수와의 희석으로 50ppm, 100ppm, 150ppm 으로 조성하였다. 중금속은 Cd, As, Hg, Pb, 6가 크롬을 분석하였고 한 비커에 복합적으로 혼합하였다. Bio-char 는 음식물폐기물 60kg을 2.2Mpa의 압력 하에 열수가압탄화반응을 통해 4시간동안 반응시켜 생성하였다. 그 후 bio-char의 미세기공을 증가시키기 위하여 KOH를 이용한 화학적 활성화를 시행하였다. 원 시료의 중금속 함량 분석, 교반 시간 별 중금속 제거율 분석, 교반속도 별 중금속 제거율 분석 등을 시행하였으며 인공오염수 및 처리수의 분석 평가는 pH, 중금속, 시안, 등의 항목을 분석하였다.
23.
2015.11
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현재의 배설물 처리는 많은 문제점을 가지고 있다. 수세식 변기는 1회 물 내림 시 대변 9-15 리터, 소변 5리터의 물을 소비한다. 수세식 변기 사용을 위해 다량의 상수를 공급해야 하고, 변기에서 나온 물은 하수가 되어 운반과 처리에 막대한 비용이 들어간다. 또한, 하수에 포함된 질소와 인이 처리가 안 된 상태로 하천에 방류되면 부영양화로 조류가 발생한다. 이 때문에 일부 하수처리장에서는 하수의 고도처리를 위하여 막대한 돈과 에너지를 투입하고 있다. 이 모든 것의 원인은 수세식 변기로부터 발생한다. 배설물을 처리하는 문제는 인류의 역사상 커다란 숙제였다. 한국인의 조상들은 물을 쓰지 않고 똥장군과 오줌장군을 쓰며 대변과 소변을 따로 모아서 비료로 환원했다. 이런 배설물 처리에 대한 철학을 돌아볼 때, 바람직한 화장실 상은 무수분뇨분리변기를 사용하며 모이는 배설물을 비료로 쓰는 것이다. 본 연구는 실험실 규모의 장치를 이용하여 물을 사용하지 않는 새로운 분뇨분리변기를 개발하여, 그 효율을 살펴보고 6×106 nitrosomonas europaea cells / 100mL 미생물 솔루션을 이용하여 분의 부피감소와 뇨의 비옥함을 평가하였다. 그 결과, 20 ml 미생물 솔루션 (1.2×106 cell수)를 사용했을 때, 분의 부피감소가 60%로 나타났고, 10 ml 미생물 솔루션 (1.2×106 cell수)을 사용했을 때, 뇨의 비옥함이 제일 높게 나타났다. 또한 뇨의 암모니아 손실이 제일 낮게 나타났는데, 이는 냄새가 가장 덜 나는 것을 의미한다. 본 연구에 따르면, 물을 사용하지 않는 분뇨분리변기를 이용해 배설물을 비료로 환원하는 것은 기술적으로 가능하지만 이변기를 사용하려면 사회적인 도전이 있다. 그러나 현재의 수세식 변기는 물 사용량, 영양염류의 하천방류 등 여러 가지 측면에서 개선할 필요가 있다. 선진국에서는 물을 적게 사용하거나, 소, 대변을 분리하는 등 새로운 개념의 변기가 첨단기술로서 선을 보이고 있다.
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2015.11
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최근 국내 하천 및 호소와 연안해역의 부영양화로 인한 녹조 및 적조현상이 커다란 환경 문제로 대두되고 있으며 용수이용에 지장을 초래하고 있다. 정부의 환경정책이 하수처리체계를 BOD 등 유기물질 처리위주에서 질소･인 처리체계로 전환하여 하천, 호소, 해역의 부영양화를 방지하기 위해 질소･인 등의 방류수 수질기준을 강화하였다. 강화된 방류수 수질기준 준수를 위한 2000년대 이후 하수처리시설의 고도개량사업이 진행되어 2013년말 기준 시설용량 500톤/일이상 하수처리시설의 90%가 고도처리시설을 도입한 실정이다. 본 연구에서는 고도처리공정 도입 전･후의 슬러지 발생량을 비교, 검토하였으며 2013년말 기준 통계자료에 의한 비교, 검토한 결과, 생물학적처리방법으로 처리되는 하수처리시설의 톤당 슬러지 발생원단위는 0.55kg/㎥･일이며 고도처리시설이 도입된 처리시설의 슬러지 발생원단위는 0.48kg/㎥･일로 나타나 고도처리시설 도입후 슬러지 발생량이 저감되는 것으로 분석되었다. 또한 고도처리공법을 크게 A2/O계열, SBR계열, 담체계열, 미생물계열, 막계열, 기타 6계열로 분류하여 고도처리공법 계열별로 슬러지 발생원단위를 비교･검토한 결과 SBR계열 및 담체계열에서 0.50kg/㎥･일의 높은 슬러지 발생원단위를 보였으며 막계열에서 가장 적은 0.30kg/㎥･일의 슬러지 발생원단위를 보였다.
25.
2015.11
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최근 화석연료의 고갈, 정부의 신재생에너지 보급정책에 맞추어 바이오매스에 대한 관심이 높아지고 있다. 바이오매스 가스화 공정은 대표적인 신재생연료의 하나인 바이오매스를 가스화반응을 통해 합성가스를 생산하는 친환경적, 탄소 중립적 열적처리 공정이다. 그러나 바이오매스만을 단독으로 가스화 하였을 경우 수급성 및 낮은 발열량으로 인해 문제점이 제기 되고 있다. 따라서 본 논문에서는 사회적으로 처리문제, 건강위해성 문제가 되고 있는 고발열량의 폐플라스틱을 함께 Co-gasification 함으로써 이를 보완하고자 하였다. 또한 본 연구에서는 반응이 용이한 톱밥형태의 목질계 바이오매스와 폐플라스틱 중 많은 비중을 차지하는 Polypropylene(PP), Polyethylene(PE)를 이용하여 여러 조건 변수에 따른 가스화반응 특성을 파악하고, 이러한 혼합원료를 에너지원으로 활용하는데 기초자료를 제공하고자 한다. 바이오매스와 폐플라스틱의 혼합원료 가스화 특성을 파악하기 위해 회분식 반응기를 이용하여 실험을 하였으며 실험 변수는 반응온도와 공기비, 시료의 혼합비율이 고려되었고, 촉매로써 활성탄, 돌로마이트, 올리바인을 사용하여 각각의 변화에 따른 최적의 반응조건을 도출하고 합성가스 조성 및 생성물의 분포특성을 비교 분석하였다. 주요 합성가스 생성물은 CO, H2, CH4로 실험결과 바이오매스와 폐플라스틱 혼합시료는 반응온도가 증가할수록 탄소가 부분 산화되어 일산화탄소가 생성되는 반응, 탄소가 완전 산화되는 반응, 그리고 탄소와 수분이 반응하여 일어나는 수성가스 반응 등의 영향으로 조성비가 증가하여 가스의 발열량이 증가하였다. 또한 PP, PE 혼합 시료의 경우 바이오매스 단독 시료의 가스화보다 생성물이 상대적으로 많이 발생되었음을 확인할 수 있었으며, 혼합비율이 증가할수록 액상생성물 및 타르성분, 왁스성분이 증가하여 가스 생성물의 양이 줄어드는 것을 확인하였다. 촉매의 경우 돌로마이트를 사용할 경우 H2의 생성율이 가장 높았고 올리바인 촉매의 경우 돌로마이트나 활성탄에 비해 크게 합성가스 조성에 긍정적인 영향을 미치지 못했다.
26.
2015.11
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폐인산석고는 화학비료로 사용하는 인산을 생산할 때 인광석 1톤을 분쇄하여 황산으로 처리하는 습식 제조과정에서 부산물로 약 5톤 정도 된다. 이때 발생된 인산석고는 일부 시멘트, 석고보드, 기능성 비료 등으로 재활용되지만 재활용되는 양은 많지 않아서 대부분 인근 적치장에 장기간 적치되고 있다. 적치장에 적치된 인산석고는 유지관리비용도 수십억이 소요되고, 특히 폭우 또는 강풍과 같은 기상재해가 일어난다면 인산석고가 환경 중으로 유출되어 주변 환경을 오염시킬 수 있다. 폐기물관리법 상 인산석고의 해안지역 성토재, 도로기층재, 복토재 등으로 재활용할 수 있으나 환경오염 또는 지가하락 우려 때문에 실제 해안지역에서의 재활용은 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 인산석고의 재활용을 확대하기 위해 토양과 혼합비에 따른 용출액의 특성을 파악하는 것이 중요하다고 판단되어 상향류 컬럼시험을 이용하여 중금속류, 이온성분, pH, 전기전도도 등의 용출특성을 조사하였다. 인산석고 시료는 인산석고 적치장에서 충분히 혼합하여 채취하였다. 채취한 시료는 실험실에서 풍건한 후토양과의 혼합비, 균질혼한 또는 층상혼합방식 차이에 따라 용출되는 액의 농도를 측정하였다. 상향류 컬럼시험은 CEN TS 14405와 ISO TS 21268-3에 준해서 수행하였다. 조사항목은 pH, 전기전도도, 중금속류(비소, 카드뮴, 납, 구리 등), 무기성분(칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨 등), 이온물질(불소이온, 질산성질소이온, 염소이온, 황산염이온 등)을 폐기물공정시험기준, 토양오염공정시험기준을 참고하여 분획별로 용출액 시료를 채취하여 분석하였다. 연구 결과 pH는 대조시료 pH 보다 인산석고를 충진한 용출액이 낮았으며, 전기전도도는 인산석고를 충진한 시료가 높게 나타났다. 유해물질 기준항목은 검출한계이하 또는 지정폐기물의 유해물질기준 이하로 나타났다. 칼슘, 마그네슘, 칼륨의 농도는 균질혼합방식이 층상혼합방식보다 높게 나타나는 경향을 보였다. 특히, 칼슘농도는 시간에 따라 증가하고, 마그네슘, 칼륨, 나트륨 농도는 감소하는 경향을 나타냈다. 불소이온의 농도는 층상혼합의 시료가 높았으나 질산이온, 염소이온, 황산염이온 농도는 균질혼합에서 높게 나타났다.
27.
2015.11
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대한민국에서 소모되는 광물은 대부분 수입에 의존하고 있으며, 수출입 통계에서 확인된 양은 전체 사용량의 약 97%를 차지하고 있다. 이렇게 수입된 천연 광물들은 국내에서 필요한 물질로 사용하기 위하여 물리적 화학적 처리 혹은 분쇄나 파쇄하는 과정을 거치게 되면서 다양한 형태의 무기성 광물 잔재물(석탄재, 슬래그, 폐석고, 광재류 등)로 발생되어 이를 처리해야 하는 문제를 야기시키고 있다. 폐기물을 배출하는 사업자는 발생된 폐기물을 단순 육상매립이나 해양배출로 처리하는 것보다는 여러 가지 용도로 재활용 하려는 노력을 하고 있으나 실재로 재활용에 적용되어 처리되는 양이 적거나 매우 한정적이며, 재활용되는 부분을 제외한 대부분의 양이 육상매립이나 해양배출 혹은 사업장 내에서 적치시켜 보관하고 있어 폐기물 관리에 많은 비용을 소요하고 있다. 또한 2016년부터 광물성 폐기물은 해양배출이 전면 중지될 예정이고 매년 육상 매립 되는 폐기물의 종류나 양을 줄이고 있는 실정이기에 기관 및 대학에서는 폐기물을 재활용하기 위한 연구를 매년 진행하여 새로운 재활용용도 및 방법을 제시하고 있지만 실제로 적용되기에는 여러 가지문제(재활용시설의 부재, 재활용 된 제품의 수요처 부족 등의 이유)로 인하여 이전부터 재활용 되었던 용도로만 적용하여 재활용 되고 있는 실정이다. 우리나라에서 적용되고 있는 ‘폐기물 관리법’에서 폐기물 재활용용도를 설정하고 개정하면서 재활용 방법과 특정 기준을 지정하고 있지만 폐기물의 종류에 따라 고유의 데이터를 기초하여 검토되어야하기 때문에 폐기물처리의 목적 및 사용 방법의 설정 처리에 오랜 시간과 예산이 요구된다. 재활용의 사용 목적은 기능성 측면과 환경적 측면에서 고려되고 있기 때문에 기능적 측면에서는 제품의 특성에 따라 다양화 될 수 있지만, 환경측면적인 재활용에서는 폐기물이 환경에 미치는 영향과 특성을 고려하여 재활용 표준을 구체적으로 제시하지 않기 때문에 다량으로 폐기물을 재생하거나 새로운 폐기물에 대한 재활용 표준이 적용되는 경우에 따라서 환경 특성의 평가를 위한 방법론적인 문제가 발생 될 수 있다. 본 연구에서는 표준 재활용의 필요성을 인식하고, 세 종류의 석고 폐기물(인산, 티탄, 탈황)의 재활용에 관하여 환경기준과 새로운 재활용용도를 제안하기 위하여 연구되었다. 연구 순서는 첫 번째로 세 가지 유형의 석고폐기물을 선정하고, 두 번째로 폐기물 발생 사업장을 선정 및 샘플 채취, 세 번째로 채취된 샘플을 특성(pH, 중금속 함량, 수분 함량, 유해물질 함량 등)을 조사하여 세 가지 석고 폐기물에서 발생되는 유해물질을 확인하여 신규 관리 항목 추가 및 국외 재활용 사례들과 비교하여 국내에서는 적용되지 않은 새로운 재활용 용도를 제안하였다.
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2015.11
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최근 자원고갈, 온실가스로 인한 기후변화가 지구환경 위협 요인으로 등장하면서 자원순환형 사회 정착의 필요성이 부각되고 있다. 자원순환형 사회 형성의 일부로써 정부는 폐기물 감량 및 재활용의 책임을 생산자까지 확대 시키는 EPR(생산자 책임 재활용)제도를 2003년도부터 시행하였다. 종이팩은 EPR 제도 대상 포장재 중 하나의 품목이며 2013년 기준으로 재활용의무율은 34.1%, 재활용율은 33.4%에 그쳤다. 이는 유리병 74.4%, PET 93.8%에 비해 매우 낮은 수준이다. 본 연구에서는 종이팩 재활용 활성화를 위하여 국내 종이팩 재활용 현황의 문제점을 파악하고 종이팩 재활용 개선 방안을 제시하고자 한다. 종이팩은 살균팩(우유팩)과 멸균팩(두유, 주스팩)으로 구분하고, 국내에는 살균팩이 75%, 멸균팩이 25%로 유통되고 있으며, 종이팩 재활용은 KPRC 및 KORA에서 관리되고 있다. 배출원에서 배출되어 수집된 종이팩은 현재 제지업체(화장지)로 운반･재활용 또는 제지업체(그 외)로 운반 되어 소각/매립 되거나 종량제 봉투로 배출되어 소각/매립되어지고 있다. 국내 종이팩 재활용율은 2014년 26.5%로 2013년 33.4% 대비 약 7%가 감소하여 종이팩 재활용에 대한 관심이 필요한 실정이다. 국외의 종이팩 재활용율은 2013년 기준으로 스페인 약 60%, 독일 65~70%, 대만 50%, 일본 34.9%였으며, 유럽 국가는 종이팩을 재활용하여 화장지, 노트, 종이 쇼핑백, 박스, 서류봉투, 계란난좌, 알루미늄 잉곳･파우더, 파라핀 등으로 재활용하고 있으며, 대만은 노트, 종이, 제지원료, 지붕타일, 알루미늄 괴 등으로, 일본은 화장지로 대부분 재활용하고 있고 소량 박스지 등으로 재활용하고 있다. 국내 종이팩 재활용 문제는 수집단계와 재활용 단계로 나누어 접근이 가능하다. 수집단계의 문제점은 1. 종이팩 수거 인프라 미비, 2. 폐지와 종이팩 분리 배출에 대한 낮은 국민의식, 3. 지자체의 공동주택 관리의 어려움 등이 있는 것으로 파악된다. 재활용 단계의 문제점은 1. 수거된 종이팩은 화장지로만 재활용 되고 있으며, 2. 화장지로 재활용 되고 있는 종이팩만 재활용율에 산정되고 있다는 것이다. ｢자원의절약과 재활용촉진법｣ 시행규칙 별표6에서 종이팩 재활용 방법으로 6가지 소분류로 명시하고 있으나, 현재 제1항 가목에 해당하는 화장지로만 종이팩을 재활용 하고 있다. 따라서 국내 종이팩 재활용 활성화를 위하여 배출되는 종이팩이 일반 폐지와 분리배출 될 수 있도록 지자체의 역할이 강화됨과 동시에 종이팩 수거 인프라를 구축하고, 국민의식 변화를 위해 꾸준한 홍보활동이 수반된다면, 종이팩 수거율은 향후 꾸준히 증가할 것으로 사료된다. 뿐만 아니라 현재 화장지로만 재활용 하는 틀에서 벗어나 국외 사례와 같이 종이팩을 다양한 제품으로 재활용 할 수 있도록 하는 방안을 모색할 필요가 있다. 또한, 화장지로 재활용 되는 종이팩만을 재활용율로 산정하는 체계를 국외 사례를 통해 국내 실정에 맞도록 벤치마킹하여 도입한다면 종이팩 재활용이 개선 될 것으로 기대된다.
29.
2015.11
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시멘트 제품의 유해성에 대해서는 국회, 언론 및 환경단체에서 지속적으로 문제를 제기하여 2008년 8월부터 매월 1회 국내･외 시멘트 제품의 6가크롬, 비소, 카드뮴, 구리, 수은, 납의 함량(mg/kg)에 대해서 모니터링을 수행하여 관리하고 있다. 국내의 경우, 시멘트 제품의 중금속 기준이 마련되지 않아 유해성에 대한 우려가 반복되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 최근 3개년동안(13년도 ~ 15년 6월)의 시멘트 모니터링 데이터를 바탕으로 중금속 동향을 파악하였으며, 유럽, 일본 등 시멘트 국제 관리기준과 비교하였다. 수용성 6가크롬의 경우 국내에서는 2009년에 자율협약기준인 20mg/kg으로 설정한바 있으며, 이는 일본의 시멘트 업계 자율기준(20mg/kg 이하)과 동일하며, 납, 비소, 수은, 카드뮴, 구리항목에 대하여 현재 국내에서는 보조연료 및 대체원료 중금속 관리기준으은 제시되어 있지만(2011.9), 시멘트 제품의 기준은 설정되어 있지 않다. EU 국가의 경우 수용성 6가크롬의 기준은 현재 2mg/kg으로 강제 규제를 따르고 있으나, 이는 국내 6가크롬 시험방법과 다른 모르타르 용출 시험방법을 따르고 있어, 국내 6가크롬 시험방법과 비교검토가 필요하다. 2013년 1월 ~ 2015년 6월까지의 3년동안 시멘트 중금속 모니터링 평균 함량 결과(슬래그 시멘트 미포함), 6가크롬 8.5mg/kg, 납 47.7mg/kg, 비소 11.4mg/kg, 수은 0.057mg/kg, 카드뮴 2.84mg/kg, 구리 101.71mg/kg으로 나타났다. 스위스 시멘트 제품 중금속 기준으로 설정되어 있는 항목 중 탈륨(Tl)의 경우, 급성 호흡곤란증후군 및 인후염, 흉통발생을 유발하고, 스위스에서는 현재 2mg/kg으로 관리하고 있어 국내 중금속 관리항목으로의 검토가 필요하다.
30.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
국내 고형연료제품 제조시설은 대부분 비닐, 플라스틱 등이 주 성분인 사업장폐기물을 대상으로 운영되어왔지만, 최근 생활폐기물을 대상으로 고형연료제품을 생산하는 시설이 증가하고 있다. 생활폐기물은 사업장폐기물에 비해 물리적 조성이 불균일하고 계절별, 지역별 특성에 따라 그 성상이 다양하게 나타나기 때문에 다양한 전처리 단위공정을 통해 불연물을 최소화하고 양질의 연료를 생산하기 위한 노력을 필요로 한다. 본 연구에서는 이러한 관점에서 설치된 다양한 단위공정 중 파봉설비(1차 파쇄), 파쇄설비(2차 파쇄), 자력선별장치, 풍력선별장치에 대해 폐기물의 투입부하, 컨베이어 이송에 의한 투입속도 및 두께, 풍량 등의 변수가 단위공정에 미치는 영향에 대한 연구를 진행하고 이를 최적화하기 위한 방안을 제안하였다. 파봉설비의 경우 그 목적이 다양한 크기의 봉투체로 반입되는 폐기물의 파봉에 있는데 투입 시 폐기물의 부하량이 너무 적을 경우 단위투입량 당 파봉되지 않은 폐기물의 비율이 증가하는 것으로 확인되었으며, 입자의 크기를 작고 균일하게 하기 위한 2차 파쇄설비도 파봉설비와 마찬가지로 부하가 낮을 경우 설치목적에 부합하는 결과를 달성하기가 어려운 것으로 확인되었다. 자력선별장치는 철류 불연물을 분리하기 위한 목적으로 설치한 것인데 폐기물 이송 컨베이어의 속도가 느리고 폐기물의 두께(투입량)가 얇게 투입될수록 선별효율이 높아지는 것으로 나타났다. 풍력선별장치는 비중이 큰 폐기물을 선별하기 위한 공정인데, 일반적으로 비중이 크다는 것은 함수율이 높거나 불연물일 가능성이 높기 때문이며 결국 불연물을 분리하여 가연물의 비율을 높이면서 가연물을 최대한 회수하기 위한 목적으로 설치된 것이다. 풍력선별장치는 풍량과 폐기물 두께(투입량)에 따른 특성을 파악하기 위한 실험을 진행하였고, 풍량이 크고 투입폐기물의 두께가 얇게 투입될 수 있도록 운전하는 것이 가연물의 비율을 최대한 높일 수 있는 방법인 것으로 확인되었다. 하지만, 이러한 결과들은 해당 지역의 폐기물특성(비중, 함수율, 분리배출정도 등)에 따라 차이가 있을 수 있기 때문에 사전에 폐기물의 특성을 충분히 파악한 후에 적용해야 할 것이다.
31.
2015.11
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천연재료를 활용하려는 건설 분야의 요구와 사회간접자본(Social Overhead Capital, SOC) 수요에 따라 다양한 분야에서 석재를 건설재료로 활용하고 있다. 이에 따라 필요한 형태의 석재의 가공이 필요하게 되고, 이는 석재 가공시 발생하는 석분 처리가 필수적으로 요구되게 된다. 석재 가공시 발생하는 석분, 즉 폐석분은 주로 고함수 상태로서 자연 상태의 탈수 과정을 통해 적절한 함수 상태를 보이게 된다. 즉, 토질공학적인 관점에서 보면 이러한 폐석분은 전반적으로 세립을 보이고 있어 활용에 제한이 될 수 밖에 없으므로 보다 공학적 성질을 개량하기 위한 방안이 필요하다. 본 연구는 토질공학적 관점에서 페석분의 입도를 조정하기 위해 모래 성분을 증가시켰으며, 폐석분과의 혼합토에서 모래 성분이 폐석분토의 토질공학적 특성 변화에 기여하는 영향에 대해 분석하였다. 연구는 기본적으로 시험을 근거로 하였다. 이때 시험은 석재 가공시 발생하는 화강암질의 폐석분을 주재료로 하였으며, 여기에 입도 조정을 위해 금강 주변에서 채취한 강모래를 혼합하여 폐석분 혼합토를 제조하였다. 또한 보다 경제적인 관점에서 주변에서 흔히 채취 가능한 화강암질 풍화토를 혼합하여 폐석분 혼합토를 제조하였다. 제조된 폐석분 혼합토에 대해 기본적인 물성 시험, 그리고 다짐 시험을 행하였으며, 그 결과를 분석하여 폐석분 혼합토의 혼합 비율을 조정하고 다짐 및 강도 특성 등 토질공학적 특성을 분석하였다. 분석 결과 혼합토에서 모래 함유 비율의 증가는 결과적으로 혼합토의 강도 증가로 나타났으며, 전반적으로 혼합토의 내부마찰각은 거의 선형적으로 증가하는 경향을 보였다. 다만, 점착력은 모래 성분의 증가로 인해 전반적으로 선형적인 감소 경향을 보였는데, 경향은 화강풍화토 혼합토에서도 유사하게 나타났다. 이러한 연구 결과로부터 혼합토 제조시 활용 가능한 적절한 혼합비율의 구할 수 있었으며, 한 예로서 폐석분에 모래 혼합비율이 약 40 ~ 50% 정도되었을 때 토질공학적 차원에서 양질의 성토재로서 실용적인 활용 가능성을 판단할 수 있었다.
32.
2015.11
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전국폐기물 발생 및 처리현황(2014, 환경부)에 따르면 우리나라에서 발생하는 폐기물 중 건설폐기물의 비율이 48% 수준으로 가장 높은 비율을 차지하고 있으며, 이러한 건설폐기물은 수집･운반업체를 거쳐 반입되거나 건설폐기물 중간처리업체를 경유하여 사업장 폐기물로써 최종처리를 위해 매립지로 반입되고 있다. 이러한 건설폐기물에 포함된 가연물은 고형연료로써 재활용하는 연구가 추진되어 왔으며, 불연물에 대해서도 입자가 5mm 미만인 토사류를 대상으로 식생토 등으로의 활용가능성이 검토되어 왔다. 매립지로 반입되는 5mm 미만의 건설폐토사를 재활용재료로 활용하기 위해서는 반입경로에 따른 건설폐기물간의 특성 차이와 실제 현장에 적용하기 위한 균질성 확보 여부를 검토할 필요가 있었다. 따라서 이번 연구는 매립장으로 반입되는 건설폐토사를 반입경로에 따라 월별로 조사 분석하고, 입도에 따른 분류 및 특성조사를 통하여 성상의 균질화 여부 등을 확인하였다. 실험 결과, 수집･운반업체를 통하여 반입(직반입)되는 건설폐기물 중의 폐토사 pH는 7.67~8.53이고, 중간처리업체를 경유하여 반입(중간반입)되는 건설폐토사의 pH는 7.76~8.61의 범위를 나타내었으며, 직반입 건설폐토사의 전기전도도는 13.15~15.15 dS/m범위로 시료 채취한 월에 따른 차이가 크지 않으나, 중간반입 폐토사는 7.28~14.05 dS/m 범위로 조사시마다 변동폭이 크게 나타났다. 또한 치환성양이온 중 칼슘성분은 반입경로와 상관없이 조사시점마다 큰 차이를 보였다. 입도(1 mm 미만, 1~2 mm, 2~5 mm)에 따른 삼성분 조사결과, 입도가 작은 폐토사에도 목재부스러기 등이 다량 함유되어 가연분 함량이 크게 감소하지 않는 것으로 확인되었다. 또한 마이크로 단위의 체를 이용하여 석고성분 등 특정성분을 선별할 수 있는지 검토한 결과, 특정성분이 입도에 따라 다량 존재하기는 하나 순도를 높이기가 어려웠고, 미세 체를 이용함에 따라 대량선별이 용이하지 않은 한계를 확인하였다.
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2015.11
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국내 폐유리 발생량은 2013년 기준으로 약 65만톤에 이르며 폐유리 이용량은 약 49만톤으로 나타나 재활용률은 75.6%로 나타났다. 하지만 폐유리병의 재활용을 제외한 기타 폐유리의 재활용율은 16%로 나타나 매우 저조한 실정이다. 국외 폐유리 재활용은 폐유리를 종류별로 구분하여 각 원료에 따른 재활용 기술을 확보하여 상용화하는 단계에 이르렀다. 그러나 국내 폐유리 재활용 기술은 대부분 유리병 재활용에 의존하고 있으며, 다양한 종류의 폐유리에 대한 재활용 기술 확보가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 기존 폐유리 재활용 공정 중 소성 공정의 높은 에너지 소비로 인한 공정의 경제성 확보가 어려운 점을 보완하고자 하였으며, 폐유리 분말이 폐플라스틱이 녹는 온도에서 사출하여 고분자 수지에 폐유리 분말이 혼입되는 기술을 적용하였다. 또한 폐유리는 중량기준으로 최대 70%, 폐플라스틱은 30%까지 적용하여 가격 경쟁력을 확보하고자 하였다. 폐유리와 폐플라스틱을 활용한 시제품 생산에 대한 기초 연구로써 폐유리를 분쇄하여 미립화하는 실험과 폐유리 분말을 혼합한 플라스틱 사출 실험을 실시하였으며, 제조된 시제품에 대하여 열변형성, 인장강도, 신율 등의 물성을 분석하였다. 폐유리 분쇄는 V-볼링기를 이용하여 실시하였으며, 모니터 유리, 자동차 유리, 사이다병 유리, 맥주병 유리를 실험 재료로 이용하였다. 폐유리의 분쇄 정도를 파악하기 위하여 분쇄 시간에 따라 폐유리 분말 시료를 채취하였으며, 채취한 시료는 PSA 분석을 통하여 입도 분포를 검토하였다. 폐유리와 혼합한 폐플라스틱의 사출 실험은 다대식 방식의 사출기를 이용하여 진행하였으며 블록과 컵, 인장시편을 제조하기 위하여 사출 금형을 제작하였다. 사출기에 폐유리와 폐플라스틱의 혼합 재료를 주입하는 압력은 45bar이며, 사출온도는 180℃로 설정하였다. 사출을 통하여 제조된 시제품은 캐릭터 블록과 컵이며, 사출 원료를 각기 달리하여 총 6가지의 시제품을 제조하였다. 또한 인장시편은 인장강도와 신율의 분석을 위하여 제조하였으며, 사출 원료에 따라 총 4가지의 인장시편을 사출 제조하였다. 제조된 시제품은 저온 및 고온에서의 열변형성과 회분을 분석하였고 인장시편은 인장강도, 신율, 회분을 분석하였으며, 모든 분석은 공인인증기관에서 플라스틱 일반 시험방법 시험 KS M ISO 868에 의하여 진행되었다.
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2015.11
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최근 도로의 개･보수 공사 뿐만 아니라 도시가스, 상수도 및 오폐수 관거 등의 교체공사로 인하여 건설 산업 부산물 중에 폐아스콘의 발생량이 상당한 부분을 차지하고 있다. 이러한 폐아스콘의 처리 및 건설공사 골재부족 현상 심각성이 대두됨에 따라 자원순환을 위한 정부의 패러다임 전환 정책이 강화되고 있다. 한편 실온에서 사용이 가능한 MMA(Methyl Methacrylate) 수지를 이용한 투수성 재생아스팔트의 역학적 성능에 대한 기초실험을 실시한 결과 MMA 수지를 이용한 투수성 재생아스팔트의 마샬안정도 및 흐름값 모두 KS 기준을 만족하는 것을 확인하였다. 따라서, 본 연구에서는 폐아스콘을 처리한 순환골재와 MMA 수지를 이용한 투수성 재생아스팔트의 내구성능을 확인하기 위하여 마모저항성 및 동적안정도에 대하여 분석하였다. 배합조건에 따른 마모저항성 시험결과, 모든 배합조건에서 시험체의 질량 손실률이 18%이하로 나타났다. 투수성 재생아스팔트의 경우 골재와 골재 사이의 결합재 및 공시체의 수밀한 정도에 의해 칸타브로 손실률의 차이가 크게 발생하나, 본 실험에서의 제조된 공시체는 모두 우수한 내마모성을 나타내는 것으로 나타났다. 투수성 재생아스팔트의 동적안정도를 평가하기 위하여, 상온 25℃에서 휠트래킹 시험방법으로 동적안정도를 평가한 결과, PCRA-1(L사 MMA)의 경우가 PCRA-2(N사 MMA)의 경우 보다 완만한 변형률을 나타내었으며 최종 변형량의 차이가 약 0.44 ~ 3.37mm의 차이가 나타났다. KS 규격에 준하는 시험체 3개의 평균값으로 산정된 변형량의 차이는 약 1.75mm로서 PCRA-2의 시험체가 약 1.94배 더 큰 변형량을 나타내었다. 한편 PCRA-1의 시험체는 약 5분까지는 급격히 중앙부 처짐량이 증가하는 경향을 나타났으나, 그 후 60분까지 서서히 처짐량이 증가하였다. 따라서, PCRA-1의 배합이 변형에 대한 저항성이 우수한 것으로 판단된다.
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현행 폐기물관리법 시행규칙에 광재류의 재활용 기준 및 구체적인 재활용방법은 있으나 배출자(또는 재활용하려는 자)의 재활용용도 및 방법확대에 대해서는 제한적이며, 특히 성토재, 도로기층재 등 토양에 직접 사용할 경우 환경 및 건강에 미치는 영향, 매립시 광재류의 유해특성, 유용자원의 회수 등에 대한 구체적인 내용은 미흡하다. 또한, 비철금속공정별 발생하는 분진, 슬러지, 광재류 등의 특성에 따른 재활용 방법, 환경에 직접 재활용할 경우 지하수, 토양, 지표수 등에 미치는 영향을 평가하는 방법을 정립하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 비철 광재류 재활용확대 및 환경오염방지를 위해 중금속 함량 및 용출특성을 조사하였다. 본 연구에서는 천연광물을 원료로 수입･제조･사용한 후 발생하는 비철 광재류 5종(망간, 납, 알루미늄, 니켈, 구리)에 대한 중금속 함량 및 용출 농도를 조사하였고 이에 따른 비철광재류의 재활용을 위한 기초 조사로 중금속류 특성을 조사하였다. 비철 광재류의 용출농도는 폐기물공정시험법에 따라 전처리 및 기기분석을 하였다. 함량농도는 EPA 3051법에 따라 전처리 후 기기분석을 하였고, 불소와 시안 등은 토양오염공정시험방법에 따라 측정하였다.
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광물 탄산화 공정은 CCS 기술 분야 중 하나로써 이산화탄소를 특정 금속 또는 금속화합물과 반응시켜 안정하고 영구적인 탄산염 형태로 저장 및 고정화하는 기술이다. 연간 약 5000만톤 발생하는 산업 부산물은 알칼리성 금속들을 상당량 포함하고 있고 이산화탄소 발생지 근처에서 수급이 가능하므로 탄산화의 원료로 이용하는데 유리하다. 본 연구에서는 산업 부산물중 석탄재를 이용하여 이산화탄소와 액상탄산화 반응 후 탈리액 내 미반응 무기 양이온의 재이용에 대한 가능성 및 특성을 알아보고자 하였다. 탄산화전 석탄재의 무기 양이온 용출 효율을 높이기 위해 용출제로 1N HCl이 사용되었다. 이산화탄소의 공급농도는 질소와 혼합되어 배기가스 농도인 15vol%로 사용되었다. 이산화탄소 흡수제는 널리 쓰이고 있는 30wt%의 MEA(MonoEthanolAmine)수용액을 이용하였고 포화된 이산화탄소의 공급량 및 흡수량을 계산하였다. 탄산화 반응 전후의 무기양이온 용출농도, 이산화탄소 전환율, CaCO3 성분 확인 등은 IC, TGA, XRD 분석을 통해 확인되었다.
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2015.11
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제강 슬래그는 제철 공정 중 쇳물에 녹아있는 불순물을 제거하는 공정에서 발생하는 슬래그로, 불순물과 생석회(CaO), 석회석(CaCO3) 등과의 반응으로 생성된다. 슬래그의 발생량은 원료 및 공정에 따라 그 차이가 있으나 1톤 조강 시 약 470kg이 발생하며, 국내 제강 슬래그의 발생량은 한 해 약 830만톤 정도이다. 제강슬래그에는 칼슘의 성분이 다량으로 함유되어 있어 콘크리트 등 건설원료로 사용이 가능하지만, 이를 사용하기 위해서는 장시간의 숙성 과정이 필요하기 때문에 처리 및 재활용할 수 있는 방안이 필요하다. 광물탄산화는 산업폐기물을 이용하여 이산화탄소 고정 및 탄산염을 생성하는 기술로, 이를 제강 슬래그에 적용하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 광물탄산화 방법중의 하나인 간접 탄산화 방법을 통해 제강 슬래그로부터 탄산칼슘을 제조하고 그 특성을 평가하였다. HCl을 이용하여 제강 슬래그 내 칼슘을 추출하였으며, NaOH 및 CO2 가스를 이용하여 탄산칼슘을 제조하였다. 추출의 경우 반응 온도에 의한 효과는 크지 않은 반면, HCl 농도 및 고액비의 영향을 받았으며, HCl의 농도가 높을수록 낮은 순도의 탄산칼슘이 생성되었다. 최적 조건에서 칼슘 추출 효율은 89%로 나타났으며, 98% 이상의 순도를 가진 탄산칼슘을 생성하는 것이 가능하였다.
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2015.11
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도시광산 중 폐 전지는 원광보다 높은 품위의 다양한 유가금속을 함유하고 있기 때문에 경제적 및 환경적관점에서 반드시 회수되어야 한다. 기존에 개발되어진 폐전지 재활용 기술들의 경우 수거되어진 폐전지를 각 전지별로 분류하는 공정이 필요하며, 폐전지를 파쇄 하는 과정에서 발생하는 전지 내 전해액과 그 가스가 대기중에 노출됨으로써 환경에 큰 부담을 주고 있다. 따라서 본 연구는 혼합전지(1차전지 및 2차전지)로부터 수거의 수월성과 환경적 문제를 해결하면서 효율적으로 유가금속을 농축할 수 있는 물리적 전처리 공정이 수행되었다. 혼합전지의 종류로는 망간 알카라인전지, 니켈카드뮴 전지, 니켈 수소전지가 사용되었으며 2:1:1의 비율로 혼합되었다. 실험방법은 혼합전지를 열처리 한 후 슈레더 및 커팅밀을 이용하여 파･분쇄하였고 6-100 mesh 기준입도로 분리한 시료를 800-1500 가우스로 조정하여 자력선별 실험을 수행하였다. 그 결과 65-100mesh size, 1000 가우스 실험에서 기존 시료대비 자성체 내 Co는 2.6배 Ni은 3.8배, Cd은 2배 농축시킬 수 있었고 비자성체 내 Zn가 4배 농축되었다. 이 후 비 자성체와 자성체내 유가금속들을 각 각 분리정제 공정을 통해 원료물질로써 회수할 것이다.
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2015.11
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The concentration of carbon dioxide in atmosphere is gradually increasing as industrial activity is being facilitated. Since most of the industries are getting their energy from fossil fuels such as coal, petroleum and gas, carbon dioxide production is inevitable. However, by applying suitable carbon capture process at the end of the carbon dioxide emission facilities, the amount of carbon dioxide emitted to atmosphere can be significantly reduced. Thus, Carbon Capture and Storage (CCS) technologies have been developed by many nations. In that technology, captured carbon dioxide is stored in deep ocean or the underground holes. However, considering environmental effects and geological distinct characteristics, CCS technologies are thought to be developed finding new way to handle captured carbon dioxide. One of the method is to turn captured carbon dioxide into precipitated calcium carbonate salt by adding calcium ions. Conventionally, calcium carbonate salt formation is achieved by reaction under high pressure and temperature. However, this method requires large amount of energy to maintain reaction condition. Hence, carbon dioxide reduction and utilization technology through carbon fixation or carbonation in aqueous phase is proposed in this research. Using aqueous absorbent, carbon dioxide is captured and precipitated calcium carbonate salt was formed by adding calcium ions. All of the reaction occurred under ambient temperature and pressure (1 atm, 298.15 K). The amount of carbon dioxide reduction as well as yield of precipitated calcium carbonate salt were considered. Also, through instrumental analysis including Scanning Electron Microscope (SEM), X‐Ray Diffraction (XRD) and Thermogravimetric Analysis (TGA), possibility of final product utilization was investigated.
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2015.11
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해수에는 나트륨, 마그네슘, 칼슘을 비롯한 다양한 종류의 무기물이 용해되어 있다. 마그네슘은 낮은 밀도와 강한 경도의 장점으로 인해 최근 그 활용도가 크게 증가되고 있다. 자동차 산업과 컴퓨터, 핸드폰 등 많은 전자기기에 마그네슘이 활용되고 있으며, 알루미늄 합금은 항공기 부품으로 사용되기도 한다. 선행 연구에서는 염을 다량 포함하고 있는 간수(bittern)와 염수(brine)에서 마그네슘을 회수하기 위하여 수산화나트륨 등 알칼리 물질을 주입하여 용존 마그네슘을 수산화마그네슘[Mg(OH)2]으로 침전시키는 실험을 진행하였다. 본 연구에서는 해수에 용존되어있는 마그네슘(1477 ppm)을 회수하기 위하여 알칼리 산업부산물인 제지슬러지소각재(Paper Sludge Ash, PSA)를 사용하였다. 해수에 포함되어있는 용존 마그네슘을 침전시키기 위해 해수 200 mL에 PSA 4 g을 주입하였다. 수산화마그네슘 침전반응이 완료된 후, 여과하여 고체(PSA와 침전된 수산화마그네슘)와 여과액을 분리하였다. 여과액의 마그네슘과 칼슘 농도는 각각 0.19, 2623 ppm이었고, pH는 12.32이었다. PSA에 의해 해수의 마그네슘은 모두 침전하였으나, PSA로부터 용해된 칼슘의 영향으로 여과액의 칼슘농도는 5배 이상 증가하였다. 고체를 105℃에서 12 시간 동안 건조한 다음, 고체로부터 마그네슘만을 선택적으로 용출하기 위해 건조한 고체에 2 M 황산 40 mL를 넣고 30 분 동안 교반하였다. 여과에 의해 PSA를 제거한 다음, 여과액의 마그네슘과 칼슘 농도를 측정하였다. 침전과 용출반응을 통해 해수의 마그네슘은 90 % 이상 회수되었고, 여과액의 칼슘농도는 6.57 ppm으로 매우 낮았다. 칼슘이 황산과 반응하여 황산칼슘(CaSO4)으로 침전하였기 때문에 칼슘농도가 감소한 것이다.
