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알칼리성 농업부산물 탄화물에 의한 악취 제거
Removal of Odor by Alkaline Carbonized Agricultural Byproduct
악취물질인 황화수소는 미생물에 의한 유기물의 혐기성 분해과정에서 황산염 환원을 통해 주로 발생하며 일반적으로 황화합물계열 악취물질 중 가장 발생량이 크고 악취유발에 대한 기여도 역시 가장 큰 물질로서 악취관리에 있어 매우 중요하다. 그 주요 발생원은 양돈 등 축산시설을 비롯하여 도축시설, 사료 및 비료 제조공장, 수산식품제조공장, 분뇨 및 하수처리시설, 펄프제조시설, 폐기물 처리 또는 매립시설 등이다. 황화수소 제거에는 여러 가지 기술이 적용되고 있는데 이 중 활성탄에 의한 흡착제거는 높은 처리효율과 처리의 편이성 등 장점을 가지고 있어 악취제거를 위한 주요 기술로 활용되고 있다. 그러나 활성탄은 야자껍질이나 석탄 등을 이용하여 탄화 및 활성화 과정에 의해 제조되므로 에너지 소비가 크고 가격이 높아 이를 해소하기 위해 활성화를 거치지 않은 탄화물을 이용하거나 농업부산물, 유기성 폐기물 등의 재료로부터 활성탄을 제조하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 하지만 탄화물은 흡착에 필요한 미세공의 형성이 활성탄에 미치지 못하여 흡착능이 떨어지고, 대체재료를 사용한 활성탄의 경우에는 재료의 단가는 낮아지고 흡착능은 확보되나 활성화과정에서 수율이 떨어져 생산량이 적기 때문에 실제 생산을 통한 활용에는 한계가 있다. 본 연구에서는 황화수소 제거를 위하여 농업부산물로 발생하는 왕겨의 탄화물인 탄화왕겨를 이용하는 방안을 모색하고자 하였다. 탄화왕겨 역시 탄화과정만으로 생산되므로 비표면적이 작아 그 제거능은 활성탄에 비해 낮게 나타나는 제약을 가지고 있다. 이에 그 제거능 향상을 위하여 적절한 알칼리성 물질을 선정하고 이를 탄화왕겨에 첨착시킨 후 칼럼실험(H2S 농도 1,000 ppm, 가스유량 600 mL/min)에 의해 황화수소 제거특성을 평가하였다. 또한 황화수소에 대하여 가장 큰 제거능을 보이는 것으로 알려져 있는 야자껍질 활성탄과 비교함으로써 탄화왕겨의 기능성 개선의 정도를 알아보았다. 연구결과, 탄화왕겨의 비표면적은 83.44 ㎡/g으로 활성탄의 1122.95 ㎡/g에 비해 월등히 작았으며 탄화왕겨의 황화수소 제거능도 활성탄의 7.3 mg H2S/g보다 훨씬 작은 1.4 mg H2S/g에 불과한 것으로 나타나 물리적 흡착만으로는 악취제거에 한계가 있음을 알 수 있었다. 그러나 알칼리성 물질을 첨착시킨 탄화왕겨의 경우 활성탄보다 큰 황화수소 제거능을 나타내었으며, 특히 NaOH가 첨착된 탄화왕겨에서는 활성탄의 3배가 넘는 제거능이 확인되었다. 이는 동일한 물질을 활성탄에 첨착시킨 경우에서 보인 황화수소 제거능에 비해서도 60% 이상 향상된 것이다. 결국 탄화왕겨가 활성탄보다 알칼리성 물질에 대하여 우수한 첨착특성을 가지면서 그 표면에 첨착된 알칼리성 물질이 황화수소와 반응함으로써 화학적 흡착에 의해 제거능이 크게 향상되는 것으로 판단된다. 따라서 탄화왕겨에 알칼리성 물질을 첨착시킴으로써 에너지 소비 및 비용을 절감하면서 악취제거능 확보가 가능함을 확인할 수 있었다.
