국내 폐슬레이트 발생량은 매년 증가 추세로 지정매립장 용량이 한계에 다다르고 있어 슬레이트를 대용량으로 안전하고 저렴하게 처리함과 동시에 재활용할 수 있는 방법이 필요하다. 이에 대한 대안으로 시멘트 소성로를 이용한 폐슬레이트 열처리 방법을 들 수 있다. 이 연구에서는 플라즈마를 이용하여 시멘트 소성로의 고온 환경을 모사할 수 있는 중간 규모(pilot scale)의 장치를 개발하고 이를 이용하여 폐슬레이트 내 석면의 비활성화 및 시멘트 원료로의 재활용 가능성을 확인하고자 하였다. 중간규모 실험 장치는 플라즈마 토 치를 이용하여 실제 소성로와 동일한 조건을 가지도록 1/50로 축소·제작하였다. 실험조건은 시멘트 소성로의 소성 시간과 동일하게 20분간 200-2,000oC까지 100oC 간격으로 온도를 상승시키며 폐슬레이트의 비활성화 실험을 실시하였다. 플라즈마 고온반응기를 이용하여 열처리한 폐슬레이트의 XRD, PLM, TEM-EDS 분석결과, 1,500oC 이상의 온도에서 슬레이트 내 백석면이 고토감람석으로 광물 상전이가 일어나 비활성화되고 시멘트 구성 광물인 라나이트(Ca2SiO4)가 형성됨을 확인하였다. 이 연구 결과는 추후 시멘트 소성로를 이용하여 대용량의 슬레이트를 경제적이고 안전하게 처리함과 동시에 시멘트 원료로 재활용할 수 있는 방안에 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

The capacity of the designated landfill site for asbestos-containing waste is approaching its limit because the amount of asbestos-containing slate is increasing every year. There is a need for a method that can safely and inexpensively treat asbestos-containing slate in large capacity and at the same time recycle it. A cement kiln can be an alternative for heat treatment of asbestos-containing slate. We intend to develop a pilot scale device that can simulate the high temperature environment of a cement kiln using a high temperature plasma reactor in this study. In addition, this reactor can be used to inactivate asbestos in the slate and to synthesize one of the minerals of cement, to confirm the possibility of recycling as a cement raw material. The high-temperature plasma reactor as a pilot scale experimental apparatus was manufactured by downsizing to 1/50 the size of an actual cement kiln. The experimental conditions for the deactivation test of the asbestos-containing slate are the same as the firing time of the cement kiln, increasing the temperature to 200-2,000oC at 100oC intervals for 20 minutes. XRD, PLM, and TEM-EDS analyses were used to characterize mineralogical characteristics of the slate before and after treatment. It was confirmed that chrysotile [Mg3Si2O5(OH)4] and calcite (CaCO3) in the slate was transformed into forsterite (Mg2SiO4) and calcium silicate (Ca2SiO4), a cement constituent mineral, at 1,500oC or higher. Therefore, this study may be suggested the economically and safely inactivating large capacity asbestoscontaining slate using a cement kiln and the inactivated slate via heat treatment can be recycled as a cement raw material.

요 약
Abstract
서 언
연구방법
    실험장치 설계 및 제작
    실험방법
    분석방법
연구결과
    시멘트 소성로의 고온 환경 모사를 위한 플라즈마 고온반응기
    실험에 사용된 폐슬레이트 내 석면 분석결과
    슬레이트의 온도변화에 따른 상태변화
토 의
결 론
REFERENCES

• 윤성준(전남대학교 석면환경센터/전남대학교 지질환경과학과) | Sungjun Yoon (Chonnam National University Center for Asbestos and Environment/Department of Geological and Environmental Sciences, Chonnam National University)
• 정현이(전남대학교 석면환경센터) | Hyeonyi Jeong (Chonnam National University Center for Asbestos and Environment)
• 박병노(전남대학교 석면환경센터/전남대학교 지질환경과학과) | Byungno Park (Chonnam National University Center for Asbestos and Environment/Department of Geological and Environmental Sciences, Chonnam National University)
• 김용운(전남대학교 석면환경센터/전남대학교 지질환경과학과) | Yongun Kim (Chonnam National University Center for Asbestos and Environment/Department of Geological and Environmental Sciences, Chonnam National University)
• 김혜수(전남대학교 석면환경센터) | Hyesu Kim
• 박재봉(전남대학교 석면환경센터/전남대학교 지질환경과학과) | Jaebong Park (Chonnam National University Center for Asbestos and Environment/Department of Geological and Environmental Sciences, Chonnam National University)
• 손병구((재)철원플라즈마산업기술연구원) | Byungkoo Son (Cheorwon Plasma Research Institute)
• 김태욱((재)철원플라즈마산업기술연구원) | Taewook Kim (Cheorwon Plasma Research Institute)
• 문영범(성신양회(주)) | Youngbum Mun (Sungshin Cement, Danyang)
• 이선동(성신양회(주)) | Sundong Lee (Sungshin Cement, Danyang)
• 이재윤(성신양회(주)) | Jaeyun Lee (Sungshin Cement, Danyang)
• 노열(전남대학교 석면환경센터/전남대학교 지질환경과학과) | Yul Roh (Chonnam National University Center for Asbestos and Environment/Department of Geological and Environmental Sciences, Chonnam National University) Corresponding author