1970년대 수출주도 고도성장을 위해 정부는 조선･철강･기계 등의 중화학공업을 선택적으로 집중육성 하였다. 그 결과 일반기계산업은 1970년 수출 8백만불에서 2015년 현재 218,262백만불로 약 27,000배 이상 성장하였다. 일반기계산업에 있어 금속가공 공정은 필수적이며, 금속가공 공정에서 필요로 하는 것이 공작기계(Mother machine)와 절삭유(Soluble Cutting Fluids, SCF)이다. 절삭조건 개선에 사용되는 절삭유는 첨가제, 사용용도 등에 따라 원액으로 사용하는 비수용성과 물로 희석해서 사용하는 수용성으로 나뉜다. 국내 절삭유 이용량의 60%이상이 수용성 절삭유로 비수용성 절삭유의 오일미스트(Oil-mist), 폐유처리과정에서 유독성 물질 발생 등의 문제로 수용성 절삭유 사용량이 점차 증가하였다. 또한 절삭 성능 향상을 위한 방부제, 윤활제, 방청제, 부식방지제, 세정제, 극압 첨가제 등 각종 화학물질 첨가로 인해, 노출될 경우 췌장, 피부, 담낭, 방광, 소화기계 등 인체의 여러 조직에 암을 유발할 수 있으며, 각종 호흡기계 질환과 피부질환을 초래하는 것으로 알려져 있다. 인체에 미치는 영향 외에도 수용성 절삭유에는 고농도의 유기성분과 질소화합물 등이 함유되어 있어 적절한 처리 없이 수계로 유출시 부영양화, 녹조현상 등과 같은 문제를 일으킬 수 있으며 산화반응에 의해 수계의 용존산소를 감소시키므로 그 처리의 중요성이 부각되고 있다. 본 연구에서는 실공정에서 발생한 폐수용성절삭유를 원시료로 하여 대표적인 불용성 전극인 Ti/IrO2 전극을 이용하여 전기화학적 처리를 진행하였으며 연구에 사용한 장치의 모식도를 Fig. 1에, 시료의 성상을 Table 1에 나타내었다.

우리나라 경제의 성장을 이끈 기계산업은 2015년 현재 생산액 100조원, 사업체수 9,526개사, 종사자수 31만 5천명, 부가가치 39조원으로써 제조업 중 생산액 5위, 사업체수 2위, 종사자수 3위, 부가가치 4위에 위치하고 있다. 이러한 기계산업에 있어 공작기계를 이용해 금속을 원하는 모양으로 만드는 금속가공은 반드시 필요한 공정으로 금속가공 시 가공 장비의 수명 연장 및 가공물의 품질 향상을 위해 칩이 형성되는 영역에 적용되어 윤활 및 냉각작용을 하는 절삭유(Soluble Cutting Fluids, SCF)가 이용되고 있다. 절삭유는 수용성 및 비수용성으로 나뉘는데 비수용성 절삭유의 경우 윤활성은 우수하나 경제성 및 발연, 발화등의 문제점이 있으며, 수용성 절삭유는 윤활성은 비교적 떨어지나 냉각성과 경제성이 우수하다는 장점이 있다. 또한 절삭유는 기능 향상을 위해 PAH, 방부제, 파라핀계 염소, 아질산염 등 20~30개의 첨가제가 사용된다. 이는 중추신경계 장애, 이비인후 자극, 피부염 발생 등을 일으킬 위험성이 크다고 알려져 있으며, 고농도의 유기성분 및 질소화합물로 인해 수계에 유출시 부영양화, 녹조현상 등과 같은 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 전기화학적 처리를 통해 반응시간에 따른 폐수용성 절삭유의 COD 및 T-N의 제거율 변화를 분석하였다. 전기화학적 처리의 중요 인자인 전극은 비교적 가격이 저렴하고 용출량이 낮은 것으로 알려져 있는 SUS316전극을 이용하였으며 자세한 실험 조건을 Table 1에, 연구에 사용한 장치의 모식도를 Fig. 1에 나타내었다.

2012년 현재, 국내 광공업 중 자동차 및 트레일러 제조업, 금속가공제품 제조업 등 금속가공을 필요로 하는 사업체는 전체 광공업 사업체 중 약 40%를 차지하고 있으며, 이와 같은 금속가공 과정에서 필요로 하는 것이 절삭유이다. 그러나 절삭유 내에는 50~80% 정도의 미네랄 오일 외에 amins, carboxylates, chlorine, glycols와 같은 부식방지제, 안정제, 습윤제, 극압 첨가제 등 20여종 이상의 화학성분이 다량 함유되어 있으며, 인체에 지속적으로 노출 시 호흡기 자극, 천식, 폐렴, 피부염, 모낭염 및 피부암 등을 일으키게 된다. 또한 고농도의 유기성분이 함유되어 있으며 유기성분 외에도 금속가공유 내 함유된 암모니아성 질소는 수생태계에 방류되면 부영양화 및 녹조현상과 같은 문제를 일으키며, 수중에서 산화반응을 하여 아질산성 질소와 질산성 질소로 변화되면서 수계의 용존산소를 감소시켜 수계 내 오염을 일으켜 각별한 처리가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 수용성 절삭유의 효율적인 처리를 위해 용성전극인 알루미늄과 SUS316전극을 이용하여 전극간격, 전압, NaCl 농도변화를 통해 암모니아성 질소 제거 효율에 미치는 영향을 검토하여, 전극 특성과 각 인자에 따른 제거양상을 비교하였다. 본 연구에서 사용한 시료는 수용성 절삭유 W1-1종을 초순수와 함께 5%(V/V) 희석하여 사용하였으며 성상은 Table 1과 같다. 장치구성은 반응조, 전극, 전원공급장치, 전압안정기(AVR)로 진행하였으며, 장치모식도는 다음 Fig. 1에 나타내었다.