이온교환법 또는 흡착법은 기존의 생물학적 처리공정과 연계한 고도처리시스템을 구축하는데 있어 가장 단순하고 안정적인 단위공정의 하나가 되고 있다. 이에 따라 다기능성, 고효율성, 이온 선택성 및 경제성을 갖춘 흡착소재를 개발하기 위해 많은 노력이 이루어지고 있다. 리그노셀룰로오스계 천연 고분자 물질은 자연에 풍부하면서도 저가라는 점에서 다양한 기능성의 흡착소재로 활용되고 있다. 이 중 정미산업의 주요 부산물인 왕겨는 기계적 강도가 높고 일정한 형상과 넓은 비표면적을 가지고 있다는 장점이 있어 생체흡착제 제조 원료로 적합한 특성을 가지고 있다. 우리나라에서는 매년 60만톤 이상의 왕겨가 발생하고 있으며, 이들의 95% 이상이 축산분뇨와 혼합하여 퇴비로 사용되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 왕겨의 새로운 재활용 방안으로 생체흡착제 제조를 위한 기질물질로 왕겨의 활용 가능성과 효율성을 검토하기 위해 potassium peroxydisulphate(K2S2O8)를 산화-환원 개시제로 하는 그라프트 중합반응을 통해 왕겨표면에 glycidyl methacrylate(GMA)를 화학적으로 결합시켜 에폭시기(-COC-)를 도입하고, Diethylenetriamine(DETA)과 반응을 통해 에폭시기에 아민기(-NH)를 도입하는 방법으로 음이온 흡착기능성 왕겨흡착제(RH-g-GMA-DETA)를 제조한 다음, 회분식 흡착실험을 통해 아민형 왕겨흡착제의 NO3-N와 PO4-P에 대한 흡착효율 및 흡착특성을 평가하였다. 아민형 왕겨흡착제 RH-g-GMA-DETA의 NO3-N와 PO4-P에 대한 흡착은 Fruendlich 흡착등온식보다는 Langmuir 흡착등온식과 잘 일치하였으며, Langmuir흡착등온식으로부터 구한 최대 단일층 흡착량은 NO3- 68.5 mg/g, PO43- 129.8 mg/g이었다. 흡착은 NO3- 와 PO43- 모두 20분 이내에 평형에 도달할 정도로 빠르게 진행되었으며, 2차 흡착속도식과 잘 부합하는 특성을 보여 chemisorption이 속도결정단계에서 중요한 역할을 함을 알 수 있었다. D-R모델로부터 추산한 흡착에너지는 NO3- 가 9.3 kJ/mol, PO43- 가 140 kJ/mol로 각각 이온교환과 화학적 흡착이 주된 흡착메카니즘으로 작용하였음을 나타내었다. 공존 음이온간 흡착선택성과 흡착에 미치는 pH 영향을 동시에 살펴 본 결과 RH-g-GMA-DETA의 흡착선택성은 SO4>PO4>NO3≥NO2>F의 순이었으며, SO4는 pH의 영향을 거의 받는 흡착특성을 보이는 반면, PO4는 pH가 증가할수록 흡착량이 증가하는 특성을, NO3, NO2 및 F는 pH 5 이상에서는 흡착량이 급격히 감소하는 특성을 보였다.

폐기물 가스화는 폐기물 내에 포함되어있는 C, H 성분을 CO, H2가 주성분인 합성가스로 전환하는 기술이다. 가스화로부터 생산된 합성가스는 수성가스전이반응 (Water Gas Shift, CO + H2O → CO2 + H2, ΔH = -41.1 kJ mol-1) 공정을 통해 고순도 수소로 전환이 가능하다. 최근 연구 결과 보고에서 바이메탈 형태의 Ni-Cu-CeO2 촉매는 고온 수성가스전이반응에 매우 높은 활성과 선택도를 보였다. 본 연구에서는 Ni-Cu-CeO2 촉매의 제조방법 최적화를 위해 Ni-Cu-CeO2 촉매를 함침법, 공침법, 졸-겔법, 수열합성법으로 제조하고 활성을 비교 평가 하였다. 다양한 제조방법 중 졸-겔법으로 제조한 Ni-Cu-CeO2 촉매가 가장 높은 CO 전환율을 나타내었다. 이는 졸-겔법으로 제조한 촉매의 높은 표면적과 활성물질-담체간 강한 상호작용에 기인한 결과이다.

국내 폐기물 관리법에 의한 사업장폐기물 중에서 주변 환경을 오염시킬 수 있는 유해한 물질을 함유한 폐기물인 지정폐기물은 보관, 수집운반 및 처리 등의 기준이 생활폐기물에 비해 엄격해 총 처리 과정에서 필연적으로 많은 비용이 발생한다. 이런 상황에서 지정폐기물의 유해성을 저감시켜 일반 폐기물화하여 처리하거나 재활용이 가능하다면 산업현장에 비용적 측면의 부담을 크게 완화할 수 있다. 이에 본 연구에서는 에폭시 수지 생산 산업공정에서 발생하는 지정폐기물을 대상으로 성상분석을 통해 유해물질의 이화학적 특성 및 성상을 파악하고 일반폐기물화 또는 재활용에 대한 가능성을 평가하였다. 2010년 환경부 폐기물 통계를 기준으로 가장 많은 폐기물을 배출하는 분야는 화학제품 제조업이며, 화학제품 제조업 중 본 연구에서는 에폭시수지 생산 공정 중 탈염분액 공정에서 나오는 폐기물을 현장에서 채취하여 실험에 사용하였다. 탈염분약 과정에서 나오는 폐기물은 주 원료인 비스페놀A와 여러 휘발성 유기화합물이 포함되어 있어 지정폐기물로 분류된다. 시료 운반과정에서 VOCs(휘발성유기화합물)의 휘발을 방지하기 위해 밀폐용기에 담아 실험실로 옮긴 후 냉장 보관하였다. 우선 폐기물의 이화학적 특성을 파악하기 위해 해당 시료에 대해 폐기물 용출시험, 발열량 분석 및 전원소 분석을 수행하였다. 분석 결과 중금속은 용출되지 않았으며, 발열량 4500 kcal/kg, 염소이온 0.67 %등으로 환경부 폐기물 재활용 기준은 충족하였다. 그러나 332,000 mg/kg 이상의 고농도 톨루엔이 존재했고 그 외에 자일렌 36 mg/kg, 에틸벤젠 23 mg/kg, 클로로벤젠 15 mg/kg 등 여러 휘발성 유기화합물도 함유되어있었다. 고농도의 VOCs는 인체에 노출될 경우 발암성 등의 유해성이 있으므로 재활용하기 위해서는 반드시 저감해야 한다. VOCs는 증기압이 높고 헨리상수가 크므로 고온 stripping이 가장 효율적인 방법으로 판단된다. 단, VOCs자체가 대기오염 물질이므로 stripping 후 배가스를 별도의 처리를 하지 않고 대기 중으로 방출할 경우 대기오염을 유발하게 된다. 따라서 stripping장치 후단에 활성탄을 충진한 column을 설치하여 탈기된 VOCs를 제거 할 수 있도록 설계하였다. 80℃온풍으로 폐기물 중의 VOCs를 stripping하자 초기에 8,000 ppm정도의 VOCs가 발생하였고, 약 20분 동안 농도가 급격히 저하되었다. 120분 후 부터는 20 ppm 내외의 농도를 나타내었다. 활성탄 후단에서는 유입농도에 관계없이 악취방지법에 의한 대기 배출허용기준인 30 ppm을 만족시켰다. 폐기물 중의 VOCs농도는 12900 mg/kg으로 감소하였으나 발열량은 거의 변화가 없어 폐기물 고형연료로 활용할 수 있는 것으로 나타났다.

가축분뇨의 퇴/액비를 통한 자원화는 경종농가에서의 화학비료 사용으로 인한 양분집적 문제가 발생하고 있다. 따라서 가축분뇨 및 공동자원화시설과 연계한 질소 회수 기술 개발 및 적용을 통해 지역별 양분관리 기술 제공 및 양분총량제에 대응한 가축분뇨 자원화 기술 제공이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 가축분뇨 내에 존재하는 암모니아를 50% 회수함으로써 경제성을 증가 시키고 공정에서 발생하는 악취 문제를 2차적으로 해결함으로써 부가적인 효율을 증대시킬 수 있다. 또한 회수된 암모니아를 이용하여 암모니아수, 황산암모늄 등 암모니아화합물을 제조하여 제품화함으로써 부가가치를 창출할 수 있어 시설 투자비와 운전비 대비 부가가치 창출을 기대할 수 있다. 이에 실험실 규모에서의 50% 암모니아 회수 최적 조건과 회수된 암모니아를 이용하여 암모니아화합물 생성 최적 조건을 도출하였다.

고도의 산업발달과 그에 따른 경제규모의 팽창은 방대한 양에 달하는 각종 유해물질의 발생을 가져왔으며 결국 이에 대한 처리능력의 한계와 함께 심각한 환경오염문제를 야기하고 있다. 특히, 악취 및 VOC 등은 규제가 강화됨에 따라 좀 더 엄격한 관리가 요구되고 있다. 이중에서 폐기물 매립장, 석유화학공업, 도시가스 제조업, 암모니아공업, 하수처리장 등 광범위하고 다양한 곳에서 발생하고 있는 황화수소(H2S)는 달걀 썩는 냄새가 나는 무색의 유독한 기체로 인체의 위장이나 폐에 흡수되어 질식, 폐 질환, 중추신경마비 등을 일으키는 위해성이 큰 기체로 분류되고 있어 이의 효율적인 처리방안 모색이 당면한 과제로 부각되고 있으며, 또한, 우리나라의 정수처리장에서 발생하는 정수슬러지는 정수장의 증설 및 상수도 보급율의 증가, 고도정수처리시설의 도입 등으로 계속 증가되고 있다. 이들의 처리는 대부분 매립과 해양투기에 의존해 왔으나 기존 매립장의 포화에 따른 새로운 부지확보의 어려움, 침출수배출에 따른 민원발생 등의 문제를 안고 있으며, 런던협약에 따라 2007년부터 해양투기가 금지됨에 따라 새로운 정수슬러지처리의 필요성이 고조되면서 친환경적이고 경제성있는 정수슬러지 재활용기술개발이 시급히 요청되고 있다. 본 연구에서는 정수슬러지를 이용한 신소재 흡착제의 제조 및 물성분석, 대표적인 악취인 황화수소를 대상으로 batch식 흡착평형실험과 연속식 파과성능실험을 수행하였다. 실험결과, 정수슬러지는 탄화 및 스팀활성화과정을 통해 기공의 확대와 함께 비표면적이 증가되는 것을 알 수 있었고, 약품처리할 경우 정수슬러지 내부구조상에 약품의 함침으로 기공이 막히는 현상이 일어나 비표면적이 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한, 정수슬러지를 스팀이나 약품으로 활성처리할 경우 악취(황화수소)에 대한 흡착능이 0 ~ 35% 범위에서 향상되는 것으로 나타났으며, 전체적으로 활성탄대비 70 ~ 90%에 해당되는 비교적 양호한 평형흡착능을 갖는 것을 알 수 있었다.

산업의 발전과 경제규모의 팽창에 따라 에너지소비가 크게 증가되는 가운데 대기오염물질배출이 크게 늘어나면서 심각한 환경문제를 야기하고 있다. 이중에서 황화수소(H2S)는 계란 썩는 냄새가 나는 무색의 유독한 기체로서 인체의 위장이나 폐에 흡수되어 질식, 폐 질환, 신경중추마비 등을 발생시키고 있다. H2S 가스는 폐기물 매립장, 석유 정제업, 펄프공업, 도시가스 제조업, 암모니아공업, 하수처리장 등 다양한 곳에서 발생하고 있으며, 이를 처리하기 위하여 심냉법, 흡수법, 막분리법, 흡착법 등 여러 가지 처리방법이 제시되었다. 본 연구에서는 실험실규모의 장치를 이용하여 바이오매스 커피부산물을 활용한 악취저감용 흡착소재개발을 위해 커피찌꺼기를 대상으로 탄화, 스팀활성처리등의 과정을 거쳐 흡착제를 제조하였으며, BET분석, SEM등을 이용한 물성분석과 회분식의 흡착평형실험을 통한 흡착특성을 고찰하였다. 실험결과, 커피찌꺼기를 활용하여 탄화 및 활성처리과정을 거치면서 얻을 수 있는 흡착제의 수율은 15 ~ 20%에 해당되는 것으로 밝혀졌다. 또한, 커피부산물은 스팀을 이용한 활성처리 과정에서 온도가 증가할수록. 시간이 증가할수록 스팀-탄소 화학반응에 의해 내부기공이 커지면서 비표면적이 증가되는 것으로 밝혀졌다. 아울러, 커피부산물을 소재로한 흡착제의 황화수소 평형흡착능은 활성탄을 능가하는 우수한 성능을 보임으로써, 악취제거용 흡착소재로 활용성이 클 것으로 예상되었다.

하수슬러지를 이용한 투수블록 제조에 있어서 하수슬러지 케익 : 황토 : 점토의 최적 혼합비를 결정하기 위해 각 재료를 정해진 혼합비로 혼합한 후 소성하여 제조하였다. 제조된 투수블록의 상태를 육안으로 관찰하여 실험에 이용 가능 여부를 판단해본 결과 혼합비에 따라 일부는 소성 후 투수블록이 부서지거나 갈라지는 현상이 관찰되어 추후 실험에 이용 불가능할 것으로 판단되었다. 하수슬러지 케익과 황토 및 점토의 혼합비에 따라 제조된 투수블록의 압축강도를 측정한 결과 하수슬러지 케익 : 황토 : 점토의 혼합비가 5 : 65 : 30 인 경우와 10 : 65 : 25의 경우 그리고 15 : 65 : 20의 경우 공히 1,600N/mm² (163.3kg/mm²)으로 다른 혼합비로 제조된 투수블록보다 높은 압축강도 값을 나타내었다. 따라서 슬러지의 혼합비가 15% 이상일 경우 부서지는 현상이 발생하였으며, 황토는 65%의 혼합비일 때 높은 압축강도를 나타내었다. 그러나 황토의 함량이 적거나 점토의 함량이 많을 경우 압축강도가 현저히 낮아지는 것을 알 수 있었다. 투수블록의 흡수율 분석을 위하여 제조된 투수블록을 건조기에 넣어 110±10℃에서 24시간동안 건조시켜 데시케이터에서 방랭한 후 흡수율 측정방법에 따라 실험을 실시한 결과 슬러지 함량이 증가할수록 투수블록의 흡수율이 증가하는 경향을 보였다. 또한 같은 슬러지 함량에서 Clay의 함량이 높은 투수블록의 흡수율이 높은 것을 알 수 있었다. 이는 슬러지 함량이 높을수록 소성시 슬러지가 회화되면서 투수블록 내에 기공을 형성하기 때문인 것으로 판단된다. 본 실험에서 가장 높은 흡수율을 보인 투수블록은 37.84%의 흡수율을 보였으며, 가장 낮은 흡수율을 보인 투수블록은 20.68%의 흡수율을 보였다. 소성 공정을 통해 제조된 투수블록 중 강도가 약하여 성형이 힘든 배합비를 제외하고 나머지 혼합비의 투수블록 4개를 붙여 투수계수 측정을 위해 제작한 틀에 부착하였다. 투수블록의 투수계수 측정방법은 제작된 틀상부에 물을 넣어 일정한 수위차에서 10분간 투수되는 물의 양을 측정하였다. 그 결과 슬러지 혼합비가 5% 및 10%인 투수블록은 2.4~3.6×10-4cm/sec으로 아주 작은 값을 보였다. 그러나 슬러지 혼합비가 15%인 투수블록은 16.8~17.9×10-4cm/sec으로 슬러지 혼합비 5%인 투수블록에 비해 매우 높은 값을 보였다. 본 실험 결과 슬러지 함유량이 증가할수록 투수블록의 투수계수 역시 증가하는 경향을 나타내었는데 이는 블록내 슬러지 함유량이 증가하면 투수블록을 소성시키는 과정에서 투수블록내 슬러지가 회화됨으로써 기공을 형성하기 때문인 것으로 판단된다. 슬러지 혼합비가 20%인 투수블록의 경우 투수계수는 24.4~46.3×10-4cm/sec으로 슬러지 혼합비가 15%인 투수블록보다 큰 값을 보였으나 이는 투수블록 표면에 생긴 균열 때문인 것으로 판단된다.

폐슬러지와 황토, 점토를 혼합하여 Bio-block을 제조하였다. 슬러지로부터 유래하는 유기물질은 소성 중 완전히 분해되기 때문에 용출되지 않으므로 블록으로부터 용출되어 나올 수 있는 물질은 제조 원료에 존재할 수 있는 중금속류이다. Bio-block 제조에 사용된 건조 폐슬러지, 황토 및 점토와 제조된 Bio-block 내에 함유되어 있는 중금속 용출로 인한 토양 및 지하수 등의 환경에 유해를 가할 수 있기 때문에 환경으로의 용출정도를 평가하기 위해 폐기물공정시험방법에 규정된 용출시험법(Korea Leaching Test; KLT)을 이용하여 각각의 중금속 함량을 분석하였다. 중금속 용출 실험은 건조 폐슬러지, 황토 및 점토와 제조된 Bio-block을 입경 5 mm 이하가 되도록 분쇄한 후 국내 폐기물 공정시험방법에 의한 용출시험(KSLT : Korea Standard Leaching Test)방법에 따라 용출시험을 실시하였으며, 용출된 시료를 원자흡광광도계(AA 240FS, Varian)로 Cd, Cu, Pb 및 As의 농도를 측정하였다. 중금속 용출시험 결과 용출액 중의 유해물질 함유량의 항목에서 Dry sewage sludge의 경우 Cu 항목에서 5.31mg/L로 환경기준을 초과하는 농도가 검출되었으며, Cd, Pb 및 As는 환경기준을 초과하는 농도를 보이지는 않았다. Loess는 모든 항목에서 낮은 농도를 보였으며, Clay의 경우는 As가 73.66㎍/L로 가장 높은 농도를 보였으나 기준을 초과하지는 않았다. 제조된 Bio-block에서 용출된 Cd, Cu, Pb 및 As의 농도를 측정한 결과 모든 Bio-block에서 환경기준을 초과하는 농도를 보이지는 않았다. Bio-block의 표면 및 내부 형상 분석은 제조된 Bio-block을 60±5℃에서 24시간 건조시킨 후 백금 코팅으로 전처리를 수행하여 박편을 제작하였으며, 전계방사형 주사전자현미경(Field emission Scanning Electron Microscope; FE-SEM, S-4800+EDS; HORIBA : EX-250, Japan)을 이용하여 관찰하였다. Bio-block의 표면 및 내부의 형상을 살펴보면 슬러지 비율이 증가할수록 표면 및 내부 결합 구조가 좋아지는 것을 볼 수 있었다. 또한 Bio-block 내 기공이 커지고 증가하며, 표면 및 결합 구조가 복잡하게 형성되어 있는 것을 볼 수 있었다. 이는 슬러지 비율이 증가할수록 소성과정을 통하여 Bio-block 내 폐슬러지가 회화되면서 기공을 크게 형성하고, 기공의 수 또한 증가하는 것으로 판단된다. 슬러지 비율이 15%인 Bio-block과 20%인 Bio-block의 경우 기공의 크기와 분포가 다른 Bio-block들에 비해 뚜렷이 구별된다. 그러나 슬러지 비율이 20%인 Bio-block은 기공의 크기는 크지만 표면 및 결합 구조가 다소 약하고 거칠어 보이는 것으로 나타났다.

음식물쓰레기의 적정 혼합비를 결정하기 위하여 음식물쓰레기 혼합량을 10, 20, 30, 40 및 50%로 혼입하여 반죽 후 구형으로 성형한 것을 약 24시간동안 자연 건조시키고 2시간 동안 105℃ dry oven에서 열풍건조, 900±10℃ 전기로에서 1시간동안 소성하여 제조･완성하였다. 적정 음식물쓰레기 혼합량에서 기계적 강도를 향상시키기 위하여 황토와 점토의 혼합비를 6:1, 5:2, 4:3 및 3:4로 혼입하여 황토볼을 제조하였다. 각 제조 조건에서 제조된 황토볼의 물성 평가를 위해 압축강도, 공극율, 흡수율, 비표면적을 측정하였다. 또한, 제조된 황토볼의 표면 및 내부의 형상은 주사전자현미경(Scanning electron microscope: SEM, DSM940A, Germany) 촬영을 통하여 관찰하였다. 황토와 점토의 주성분은 SiO2, Al2O3 및 Fe2O3로 분석되었는데, 특히, SiO2와 Al2O3가 전체 화학조성 중 높은 비율을 차지하고 있는 것으로 나타났다. SiO2의 경우 황토 및 점토에 대해 각각 약 45.28 및 60.38%로 점토가 약 15% 정도 더 높았으며, Al2O3의 경우 황토 및 점토에 대해 각각 약 21.98 및 20.35%로 비슷한 함량을 보였다. Fe2O3의 함량은 황토와 점토에 대해 각각 12.76 및 6.34%로 황토가 점토에 비해 약 2배 정도 더 높았다. SiO2의 경우 성형성, 결합성 및 건조강도를 좋게 하고, Al2O3는 압축강도와 내한성을 좋게 한다. 반면, Fe2O3의 경우 소성시 융제역할을 하여 기공률을 좋게 하지만 소성온도가 낮을 경우 기계적 강도가 낮아지는 것으로 보고되고 있다. 음식물쓰레기 혼합량이 증가함에 따라 압축강도가 감소하는 경향을 나타내었는데, 음식물쓰레기 함량 30%까지는 완만한 감소경향을 보이다가 이후 음식물쓰레기 혼합량이 증가함에 따라 직선적으로 급격한 감소 경향을 보였다. 공극율은 압축강도와는 상반되게 음식물쓰레기의 혼합량이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었는데 음식물쓰레기 함량 30% 까지는 직선적으로 증가하는 경향을 보였으나, 음식물쓰레기 혼합량 30% 이상에서는 증가 경향이 상대적으로 낮게 나타났다. 음식물쓰레기 혼합량 변화에 따라 제조된 황토볼의 흡수율과 비표면적은 음식물쓰레기 함량이 증가함에 따라 흡수율 및 비표면적 모두가 증가하는 경향을 나타내고 있는데, 흡수율은 공극율과 유사한 경향을 보이고 있는데 음식물쓰레기 혼합량 40% 까지 거의 선형적으로 증가하다가 이후 다소 완만한 증가를 보이고 있다. 비표면적은 음식물쓰레기 혼합량이 증가함에 따라 거의 비례적으로 증가하는 경향을 나타내었다.

SiO2 함량이 비교적 높고, 점착성과 소성시 내구성이 매우 크며, 손쉽게 구할 수 있고, 황토와 유사한 입자로 구성된 점토를 부가하여 황토볼의 기계적 강도를 높이고자 본 실험을 수행하였다. 점토의 함량이 증가함에 따라 제조된 담체의 압축강도가 증가하는 경향을 보였고, 반면 공극율, 흡수율 및 비표면적은 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 황토와 점토 혼합량 변화에 따른 황토볼의 압축강도 변화를 보면 점토 혼합비 10% 이상 30%까지는 점토 혼합량이 증가할수록 압축강도가 선형적으로 증가하는 경향을 보였으나 이후 증가율이 다소 완만하게 나타났다. 이로 미루어 볼 때 SiO2 함량이 높은 점토가 황토볼 제조시 기계적 강도를 증가시켜 줄 수 있음을 확인할 수 있었다. 점토 혼합량 변화에 따른 공극율 변화를 보면 압축강도 변화와는 상반되게 점토 함량이 증가함에 따라 공극율이 감소하는 경향을 나타내었는데, 점토 혼합량 20%까지는 감소율이 다소 크게 나타나다가 20% 이상부터는 상대적으로 감소율이 미미하게 나타났다. 흡수율과 비표면적 변화는 점토 혼합량이 증가함에 따라 거의 직선적인 감소 경향을 보였다. 황토만 사용했을 경우에 비하여 점토를 30%를 혼합할 때 압축강도는 매우 향상된 것으로 나타났으나, 공극율, 흡수율 및 비표면적의 감소가 크게 나타나 적정 혼합비라고 판단하기는 어려울 것 같다. 최적 황토 혼합량을 결정하기 위하여 radar graph 상에 총괄적으로 나타내어 평가해본 결과 공극율, 흡수율 및 비표면적의 감소는 다소 나타나지만 어느 정도의 압축강도의 향상을 보이고 있으며 상대적으로 양호한 물성을 가진 것으로 판단되는 점토 혼합량 20%를 최적 혼합비로 결정하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. SEM 촬영 사진을 보면 점토 혼합비가 비교적 적은 10% 및 20%의 경우는 박편이 작고 복잡하게 형성되어 있는 것으로 관찰되는데 반하여, 점토 혼합비가 상대적으로 많은 30% 및 40%는 박편이 다소 크게 형성되어 있는 것이 관찰되었다. 이상의 실험 결과, 기계적 강도를 나타내는 압축강도 및 결합구조 측면에서는 점토의 혼합량이 높은 것이 유리하나 공극율, 흡수율 및 비표면적이 작아지는 단점이 있으므로, 압축강도의 증가율이 크고, 공극율 및 비표면적의 감소율이 다소 작은 점토 혼합량 20%를 최적 혼합비로 결정하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

음식물쓰레기의 혼합량 변화에 따라 제조된 황토볼의 단면 및 외관을 살펴본 결과 동일한 조건에서 소성하였음에도 불구하고 음식물쓰레기의 함량이 높을수록 내부에 탄화물의 잔량이 많은 것으로 나타났다. 또한, 음식물쓰레기의 함량이 상대적으로 높은 경우 외부에도 탄화물이 형성되어 있으며, 소성시 음식물쓰레기의 연소가스가 빠르고 많이 방출됨에 따라 황토볼의 외부표면이 갈라지는 현상이 발생하거나 가스 분출구가 명백히 나타난 것이 관찰되었다. 음식물쓰레기 혼입량이 30%의 경우 내부에 약간의 탄화물이 남아있지만 공극이 많이 관찰되고 외관도 양호한 것으로 나타났다. 10% 및 20%의 경우 외관은 아주 양호하였지만 음식물쓰레기의 함량이 낮아 내부 공극은 많이 형성되지 못한 것으로 관찰되었다. 따라서, 제조된 황토볼의 내부 공극 및 외관상 양호성으로 볼 때 적정 음식물쓰레기 혼합비는 30%인 것으로 판단되었다. 외관이 양호한 황토볼의 내부를 주사전자현미경을 이용하여 관찰해본 결과 음식물쓰레기 혼입량이 많을 경우 내부 기공형성이 매우 잘 되어 비교적 큰 공극이 형성되었을 뿐만 아니라 박편이 매우 작고 복잡한 구조가 형성되어 있음을 알 수 있었으나, 적정량 이하의 경우 박편이 상대적으로 크고 기공 형성이 잘 되지 않아 공극이 작은 것으로 관찰되었다. 이러한 이유는 음식물쓰레기 혼합량이 적으면 소성시 황토볼 내부로부터 방출되는 연소가스가 상대적으로 강도가 약한 부분으로만 방출되기 때문에 내부구조가 단순해지고 기공이 잘 형성되지 않는 것으로 판단된다. 현미경 관찰 결과로부터 본 연구의 기능성 황토볼 제조시 적정 음식물쓰레기 혼합비는 30%임을 재확인할 수 있었다.

2013년 기준 대구광역시의 정수슬러지 발생량은 98 톤/일로 나타났으며, 이들 정수슬러지 중 약 23.2%가 대구소재 성서･서대구산업단지에 공업용수를 공급하는 J 정수사업소에서 발생한 것으로 나타났다. 이렇게 발생되는 정수슬러지는 하수처리 과정에 발생되는 슬러지에 비하면 많은 양이라고 볼 수 없지만, 정수장이 대형화되고, 하천유량의 감소와 환경규제의 강화 등으로 하천이나 토양으로의 직접배출이 규제되면서 정수슬러지의 처리가 현안으로 부각되었다. 발생되는 모든 정수슬러지는 비용을 지불하고 시멘트의 원료로 처분되고 있어 처리비에 대한 부담이 큰 실정이다. 정수슬러지부터 유효한 알루미늄 자원을 함유하고 있음에도 불구하고 매립･해양투기에 의해 처리되거나 시멘트의 원료와 같이 제한된 산업 분야에서만 재활용되고 있는 실정이다. 아울러 정수슬러지 처리비용은 2013년 기준으로 톤당 35,000원으로 년간 약 15억원에 이르고 있으며, 처리 비용은 지속적으로 증가될 가능성이 높다고 알려져 있다. 이와 같이 단순 매립처분의 한계점이나 처리비용의 상승을 고려한다면, 정수슬러지의 다양한 활용 방안의 모색이 시급하다고 볼 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 기존 매립, 소각에 의해 처리되었던 정수슬러지로부터 알루미늄을 회수하는 방법들을 연구하여 기존 응집제와 총인 제거효율이 유사한 재생응집제로 제조하여 공공하폐수처리장과 산업단지 소재 기업들에 적용하고자 한다.

유기성슬러지는 바이오가스를 생산할 수 있는 우수한 원료물질로서 선진국에서는 이를 이용한 에너지 생산이 급증하고 있다. 국내의 경우 음식물쓰레기, 가축분뇨 및 하수슬러지를 대상으로 하는 바이오가스 생산 및 공급을 상용화하는 단계에 있다. 하지만 산업폐기물의 경우 에너지 가용 잠재력은 많으나 활용이 미흡하고, 산업단지에서 발생하는 유기성슬러지를 비롯한 유기성 폐자원은 일부 대규모 사업장에서 자체 에너지화 등을 통해 발생된 폐기물을 활용하고 있으나 대부분의 중･소규모 사업장은 일정 비용을 지불하고 위탁처리하고 있는 실정이다. 일부 대규모 사업장에서 생산된 적은 양의 바이오가스는 자체적으로 소각 또는 보일러용으로만 사용하고 있어 잉여 가스를 이용한 수익창출이 어려운 실정이다. 유럽의 경우 단일 유기성폐기물을 대상으로 처리하기 보다는 생분해성 폐기물을 하나로 통합 관리하는 방안을 적극적으로 추진하고 있다. 따라서 본 연구에서는 유기성폐기물 해양투기 금지에 따른 대안 마련 및 유기성폐기물의 에너지화를 통한 국가 에너지원 확보를 위해 생활계의 음폐수와 사업장의 음료제조업(맥주제조업, 유가공제조업) 폐수처리슬러지를 대상으로 바이오가스화 가능성을 평가한 결과, BMP 실험의 경우 1:9, 3:7, 5:5 비율로 병합 처리한 경우 각각 약 233, 298, 344 CH4 mL/gVS의 메탄가스가 발생하였다. BMP 실험을 통해 생산된 메탄가스의 누적생산 곡선을 Modified Gompertz model과 first order kinetic model에 적용하여 추정한 결과, 메탄생성량은 Modified Gompertz model에서는 238.5, 302.3, 353.6 mL/gVS 발생하였고 first order kinetic model에서는 242.8, 312.5, 365.5mL/gVS로 음폐수와의 혼합비율이 증가할수록 높게 나타났으며, 최대 메탄생성속도의 경우 3:7비율에서 48.2 mL/gVS·day로 최대 메탄생성 속도를 보였다. first order kinetic model의 1차 반응속도상수 k값은 1:9, 3:7, 5:5 비율에 따라 0.32, 0.22, 0.08day-1 나타났다. 1차 반응속도 상수의 경우 음폐수의 혼합비율이 낮을수록 높게 나타났다. Modified Gompertz와 first order kinetic model 모두 실험결과를 잘 모사하였으며, 실험결과와 모의결과의 적합도를 나타내는 상관계수(R2)의 경우 0.92∼0.98으로 높은 상관성을 나타내었다.

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.

Recently, it is a critical issue for Korea that Metropolitan Landfill site life extension was in crisis contrast for localresidents and local governments. In Europe and Japan, the generation of waste and landfills were suppressed and theyintroduced the MBT facility in order to increase the recycling and energy recovery. In this study, the process of domesticMBT facilities were evaluated by the physical and chemical composition, calorific value and biomass content, the aerobicbiodegradation of biodegradable waste by comparing and analyzing each step through the evaluation. Both organic residuesand inorganic residues carbon content discharged from the MBT analysis, moisture content, calorific value of residues didnot meet solid refuse fuels quality standards. While the biomass content and aerobic biodegradation higher than standardbiodegradable waste landfill in Europe. Biodegradable organic residue selected from domestic solid fuel manufacturingfacility is expected to be able to manage through the biomass content and biological stability analysis. Based on the resultsof future research it is needed to review the criteria and additional landfill energy recovery by incineration residues.

본 연구는 산업 폐기물인 비지를 활용하여 부가 가치가 높은 가공식품을 개발하기 위한 일환으로 수행되었다. 즉 대두 가공 부산물인 비지를 활용하여 죽류, 음료류 및 유동 식 등의 제품으로 개발하기 위해, 초고압균질 가공 기술을 활용하여 초미세 비지 현탁액을 제조하고 추출수율, 영양 성분 및 항산화성을 확인하였다. 비지 분산액을 homogenizer 를 이용하여 1,0000 rpm에서 5분 분쇄한 후 1,000bar, 1,500bar 및 2,000bar의 압력을 가해 고압균질 가공 처리 하였다. 고압균질 가공처리한 모든 실험구가 대조군에 비 하여 추출수율이 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 초고압 균질 처리 후 총당, 환원당 및 가용성 식이섬유의 함량은 유의적으로 증가하였으며, 불용성 식이섬유는 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 단백질 함량과 유리아미노산 함량은 대조군보다 높은 경향을 나타내었다. 총 폴리페놀 함량은 처리 압력이 높아질수록 유의적으로 증가하였으며, ABTS 라디칼 소거능도 유의적으로 증대되었다(p<0.05). 초고압 균질 가공 기술은 비지의 영양성분과 항산화성을 증가시키 는 매우 효과적인 가공방법이며, 비지의 영양성분을 효율적 으로 활용하여 가공식품을 제조할 수 있음을 확인하였다.

본 연구에서는 옻의 활용과 부가가치 증대를 위해 우루 시올 성분이 제거된 무독화 옻 추출물을 첨가한 식초제조 조건 및 품질 특성을 조사하였다. 종초 접종량을 달리하여 무독화 옻 추출물 첨가한 식초의 초산 발효에서는 발효 후반 종초 접종량에 따른 산도는 4.8~4.9%로 차이가 나타나 지 않았다. 초기 알코올 농도에 따른 초산 발효에서는 초기 알코올 농도가 높을수록 산도가 높은 경향을 나타내었으 며, 초산 수율은 82.8%, 84.4%, 77.7% 및 69.5%로, 초기 알코올 농도 6% 시험구에서 가장 높았으며, 알코올 8% 시험구에서 낮은 것으로 나타났다. 무독화 옻 추출물 농도 에 따른 초산 발효에서는 옻 추출물 첨가한 식초의 산도는 5.3~5.9%로 무첨가 식초의 산도 5.5%에 비해 0.4% 높았으 며, 옻 추출물 농도에 따른 차이는 크지 않았다. 무독화 옻 추출물 농도에 따른 갈색도는 무첨가 식초가 옻 추출물 첨가 식초보다 갈색의 정도가 높았으며 색도는 옻 추출물 2% 첨가 식초의 명도가 가장 높게 나타났다. 무독화 옻 추출물 농도에 따른 주요 유기산은 acetic acid로 분석되었 으며 함량은 53.3~65.8 mg/mL의 범위를 나타내었다. 무독 화 옻식초의 주요 아미노산은 arginine(190.3~333.3 μg/mL), proline(125.6~290.8 μg/mL), alanine(126.1~270.9 μg/mL), glutamic acid(159.0~262.4 μg/mL)이며, 무첨가 식초에 비해 높은 유리 아미노산은 alanine과 glutamic acid로 나타났다.

In this study, viscosity was minimized for production of viscosity-agent type high fluidity concrete with normal strength, and segregation resistance was maximized with viscosity agent and use of superplasticizer. Their applicability and physical property were examined.

본 연구는 된장 제조 시 자연발효 시킨 control과, B. subtilis KACC15935, B. subtilis HJ18-9균주를 starter로 접종하여 발효시킨 팽화미된장의 효소활성과 품질특성을 측정하였다. 환원당을 유리하는데 관여하는 α-amylase 효소활성의 경우 control과 HJ18-9를 접종한 시료에서 높게 나타났다. 또한 된장의 단백질을 분해하여 특유의 구수한 맛 성분을 유리하는 protease 활성의 경우도 control과 HJ18-9를 접종한 시료에서 높게 나타났으며, 이는 아미노태질소 함량에서도 같은 경향을 나타냈다. 또한 cellulose를 분해할 수 있는 능력을 가지고 있어 유용성분의 장내 이용성 증진을 위해 널리 사용되는 효소인 cellulase활성이 있는 HJ18-9균주를 처리한 접종구에서 115.45±30.05 unit/g로 control과 B. subtilis KACC15935 처리구에서 53.75±15.91, 43.75±13.51 unit/g 인 것에 비해 높게 나왔다. 이러한 결과로 본 연구를 통해 선별한 균주를 스타터로 접종하여 된장 제조에 알맞은 균주를 개발, 평가하여 가공품으로 개발의 기초연구가 되고자 하였다.