본 연구의 목적은 트리아세테이트와 흡한속건성 PET 합연사로 구성된 복합직물의 염착량 증진 및 동일색상 염색 (union dyeing)을 위한 최적 혼합염색 조건을 찾는 것이다. 이를 위하여 E-type 분산염료(C.I. Disperse red 50)와 S-type 분산염료(C.I. Disperse red 92)를 혼합하여 1욕 혼합염색으로 염색온도, 염색시간, 염료의 혼합비율에 따른 염색직물의 흡진율, 염착율, 색상 및 색차를 측정하였다. 혼합염색의 염착평형은 100℃에서 일어났으나 염색된 직물의 K/S 값과 겉보기 색상을 비교해보았을 때 트리아세테이트와 흡한속건성 PET의 색이 동일한 색으로 발현되는 온도는 120℃임을 확인하였다. 염색 시간 증가에 따른 혼합염료 흡진율과 염착량의 변화는 크게 나타나지 않았으나 염색시간이 길수록 그리고 혼합염료를 사용할 경우 균일한 색상을 얻을 수 있었다. E-type에 S-type염료의 혼합비율을 적절히 조절하여 혼합염색 하면 단독염색 보다 E-type 염료의 색상과 차이 없이 염착량을 증대시킬 수 있었다.

에너지 소비량 증가 및 국제 유가 상승으로 인해 대체에너지 개발의 중요성이 더욱 증가하고 있으며 염색슬러지의 경우 육상 매립 금지 및 해양배출 규제 정책의 강화로 인해 새로운 처리방안이 요구되고 있으므로 이에 대한 해결책으로 가스화 기술 등을 적용할 수 있다. 해양투기가 금지되는 연간 50 만톤 가량 발생되는 염색슬러지를 가스화 원료로 활용할 경우 처리비 약 240억 원을 절약할 수 있고 연간 약 6만 TOE의 화석연료 대체 효과가 있다. 가스화 기술은 유기성 슬러지에 포함된 유기물질을 CO와 H₂가 주성분인 합성가스로 변환시키고 가스화를 통해 생성된 청정 합성가스는 고온고압화가 가능하기 때문에 폐압 터빈을 적용함으로써 수요처의 특성에 따라 전기 및 스팀을 생산 할 수 있다. 또한 염색슬러지의 경우 폐수처리 과정에서 응집제의 사용으로 인해 산화철 성분을 포함하고 있으므로 처리대상물질 자체가 함유하고 있는 촉매성 물질인 고농도 산화철을 회수하여 타르 개질 촉매로 활용함으로써 타르의 생성량을 저감시킬 수 있고 고가의 촉매를 대체함으로써 경제성을 확보할 수 있으며 합성가스 생산 품질에 영향을 미치는 중요 인자인 오염물질을 제거함으로써 가스화율을 증가시킬 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 염색슬러지와 왕겨 혼합물을 대상 시료로 하여 2톤/일급 가스화 설비를 이용하여 1단 버블유동층(BFBG)방식을 적용하여 가스화 실험을 수행하였으며 발생되는 합성가스 농도 측정 및 오염물질 분석을 통해 합성가스 생산 특성 및 오염물질 배출 특성을 파악하였다. 실험 결과 합성가스 조성별 평균 가스 농도는 H₂ 7.8%, O₂ 0.4%, N₂ 59.5%, CH₄ 2.1%, CO 11.4%, CO₂ 14.8%, C₂∼C₄ 2.1%로 나타났으며 평균 탄소전환율과 냉가스효율은 각각 72.6%와 49.8%로 나타났다. 또한 오염물질 제거 특성을 파악한 결과 타르 제거효율은 95.9%, 분진 제거효율은 99.7%로서 안정적인 연속운전이 가능하였다.

세계적으로 에너지 수요량의 증가하고, 화석연료 고갈 및 지구온난화 대응 등 문제로 바이오매스 가스화를 통한 에너지 자원 개발이 이슈화 되고 있다. 일반적으로 바이오매스 가스화 공정에서 발생하는 타르는 가스화기 후단 설비 혹은 배관에 부착되어 배관 폐쇄에 따른 운전 정지와 가스화 전체 시스템 효율 저하의 주요 원인이 되고 있다. 이와 같은 타르 부착문제를 해결하기 위한 타르 개질용 촉매 대부분은 귀금속계로 고가일 뿐만 아니라, 탄소 침적에 의한 불활성 문제가 있으나, 산화철은 가격이 저렴하고 탄소 석출량이 적으며 열화가 잘 일어나지 않는 유기물 분해 촉매로 주목받고 있다. 육상직매립 및 해양투기가 금지된 염색슬러지 회재 중 약 70%는 산화철 성분이여서 타르개질 촉매로 충분히 활용 가능한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 염색슬러지 혼합 유기자원 저온가스화 공정특성을 파악하고자 가스화 및 염색슬러지 내 철 촉매를 이용한 타르개질 공정 모사 모델을 구축하여 혼합 유기자원의 종류 및 운전조건 변화에 따른 합성가스 생산 특성을 고찰하였다. 왕겨, 타르 및 폐플라스틱을 염색슬러지와 각각 혼합한 시료의 가스화 공정 모사 결과 폐플라스틱을 혼합한 경우의 합성가스 발열량이 가장 높은 것으로 나타났다.

국내의 염색업계는 염색슬러지 육상매립 취소에 이어 런던협약으로 2012년부터 해양투기도 원천 봉쇄되자 염색슬러지 처리문제를 업계의 사활을 건 비상사태로 선언하고 대응방안 마련에 나서고 있다. 염색연합은 현재 전국 6개 공단에서 발생하는 연간 염색슬러지 규모가 30만 톤에 이르고 전국에 산재한 염색관련업체들의 폐기물 규모가 연간 50만 톤을 웃돈다는 판단 아래 슬러지 처리문제가 해결되지 않으면 염색업계가 큰 타격을 입을 것으로 전망하고 있다. 현재 염색업계는 염색슬러지의 다양한 처리방안을 모색 중이나 탈수슬러지 그대로 또는 단순 건조 후 시멘트소성로에서 위탁처리하고 있는 것이 현실이며 염색슬러지 처리와 함께 스팀 구매단가를 낮추는 새로운 개념의 처리방법을 모색하고 있다. 염색슬러지는 함수율이 70-80%로 아주 높고 저위발열량이 500 kcal/kg 이하로 아주 낮아 그 자체로는 가스화 연료로 적합하지 않다. 따라서 염색슬러지 자체에 함유된 산화철을 타르 개질 촉매로 이용하는 자체 촉매 가스화 기술을 개발함에 있어 염색슬러지의 함수율을 낮추고 발열량을 높여 건조 에너지 소비량을 줄이기 위한 혼합시료 펠렛화 기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 왕겨 또는 타르를 혼합하기 위한 혼합비, 펠렛제조 조건, 건조 조건을 도출하였다. 혼합시료의 저위발열량이 3,000 kcal/kg 이상이 되기 위해서는 건조 함수율 10% 기준으로 왕겨 혼합의 경우 혼합비 20% 이상, 타르 혼합의 경우 혼합비 5% 이상인 것으로 나타났다. 펠렛의 직경은 최소 6mm 이상이 되어야 성형기에 과부하가 걸리지 않았고, 타르 혼합비는 20% 이하로 하여야 다시 엉켜 붙는 현상이 발생하지 않았다.

This study was conducted to evaluate capability of dyeing wastewater treatment for 3 type reactors. These reactors were Packed Bed Reactor(PBR), Fluidized Bed reactor(FBR) and Moving Media Complete Mixing Activated Sludge reactor(MMCMAS). Experiments of PBR and FBR were performed by various packing ratios and organic loading rates, experiments of MMCMAS were performed by various organic loading rates In order to obtain SBOD_5 removal efficiencies of more than 90%, the F/Mv ratios of PBR, FBR, MMCMAS were 0.11 ㎏BOD/㎏MLVSS·d, 0.12 ㎏BOD/㎏MLVSS·d, and 0.37 ㎏BOD/㎏MLVSS·d, respectively. So MMCMAS system which has more active microorganisms showed better capability of organic removal and also stronger dynamic and shock loadings than those of PBR and FBR. In PBR and FBR, the media packing ratio of 20% showed better performance of organic matters removal effciencies than 10% and 30%, but sludge production rate at media packing ratio of 30% was relatively lower than that of 10% and 20%. When more than 90% organic matters removal efficiency was obtained, the ratios of attached biomass to total biomass at PBR, FBR, MMCMAS were 89∼99%, 87∼98%, and 54∼80%, respectvely. The ratio of attached biomass to total biomass was low in MMCMAS. This was formation of thin biofilm due to shear force between rotating disc and water. The average sludge production rates(㎏VSS/㎏BODrem.) of PBR, FBR and MMCMAS were 0.20, 0.29 and 0.54, respectively.