알루미늄 폐드로스를 활용한 다공성 세라믹스의 제조 및 응용

박재구 ( Jai Koo Park ),박형규 ( Hyoung Kyu Park ) 대한금속재료학회 ( 구 대한금속학회 ) 2005 재료마당 Vol.18 No.4

무기계 다공성 환경소재의 제조 및 응용

박재구(Park Jai-Koo) 한국지반환경공학회 2000 한국지반환경공학회 학술발표회논문집 Vol.2000 No.-

알루미늄 廢드로스를 活用한 세라믹 多孔體의 製造

김기석,박제현,박재구,Kim, Ki-Seok,Park, Jay-Hyun,Park, Jai-Koo 한국자원리싸이클링학회 2005 資源 리싸이클링 Vol.14 No.2

알루미늄 폐드로스를 이용한 다공성 경량세라믹의 제조조건을 제시함으로서 폐드로스의 요업용 원료로서의 재활용가능성을 살펴보았다. 알루미늄 폐드로스의 전처리 과정으로 4~7번의 수세와 900$^{\circ}%의 배소를 수행하여 수세와 배소 특성을 살펴보았다. 배소 후 드로스는 XRD분석에 의해 스피넬상이 형성되었다. 배소된 폐드로스는 슬러리 상태로 분쇄되었다. 분쇄시 슬러리의 분산성을 확보하여 고농도의 슬러리를 제조하기 위해 분산조제 첨가량에 따른 분산특성을 살펴보았다. 다공체는 슬러리 발포법을 사용하여 제조되었다. 발포조제로 계면활성제가 첨가되었으며 상온에서 자기체적의 2-3배로 발포된 후 성형-건조되었다. 3배 발포시켜 제조된 다공체는 기공율이 약 84%, bulk 밀도는 약 0.59 g/cm$^3$로 측정되었고, 50~500 ${\mu}m$ 크기범위의 기공들이 형성되었다. 화상해석결과 다공체 표면의 평균기공크기는 약 200 ${\mu}m$ 였다. 알루미늄 폐드로스 성형체는 1150$^{\circ}C-1250$^{\circ}C에서 소결되었으며, SEM관찰결과 1200$^{\circ}C에서 소결특성이 양호한 것으로 나타났다. The recycling possibility of aluminum waste dross(AWD) as a ceramic raw material of porous light-weight material was examined. A aluminum waste dross was washed 4-7 consecutive times and roasted at 900$^{\circ}% for 1hour as pre-treatments. The properties of the pre-treatment of aluminum waste dross was investigated. It was conformed by XRD result that the spinel crystalline was grown in AWD, after roasting. After the roasted AWD was ground in aqueous state, the sodium hexaphosphate(SHP) as a dispersant which is used for stabilizing the concentrated slurry was added to the AWD slurry. The porous material was prepared by slurry foaming method with surfactant at room temperature. The foamed slurry volumes were 2 and 3 times of the original slurry volume. The properties of porous material with extended volume of 3 times was following: the porosity was about 84%, bulk density was 0.59 g/cm$^3$, the range of pore was from 50 ${\mu}m$ to 500 ${\mu}m$ and mean pore size was about 200 ${\mu}m$. AWD porous material was sintered at 1150$^{\circ}C-1250$^{\circ}C. It was colcluded that AWD was sintered well at 1200$^{\circ}C from material surface observation by SEM.

생활(生活) 폐기물(廢棄物) 소각재(燒却材) 슬래그를 이용(利用)한 메조포러스 실리카 합성(合成) : NaOH 농도(濃度)의 영향(影響)

한요셉,정종훈,박재구,Han, Yo-Sep,Jung, Jong-Hoon,Park, Jai-Koo 한국자원리싸이클링학회 2010 資源 리싸이클링 Vol.19 No.1

생활 폐기물 소각재 슬래그를 출발원료로한 메조포러스 실리카의 합성에 미치는 NaOH 영향에 대해 조사하였다. 기계적 분쇄를 통해 활성화된 소각재 슬래그에 대한 추출 공정은 농도가 다른 NaOH 용액을 이용한 알칼리 처리로 수행하였다. 분쇄시간 그리고 NaOH 용액 농도가 증가 할수록 소각재 슬래그로부터 추출되는 Si 추출량은 증가하였다. 합성된 메조포러스 실리카의 물리적 특성(기공크기, 비표면적 그리고 총 기공부피)은 BET, SEM, TEM 그리고 small-angle XRD 분석을 통하여 평가하였다. 합성된 메조포러스 실리카는 대략 7 nm 기공크기의 hexagonal 구조를 가진 SBA-15로 판명되었다. NaOH 용액 농도가 증가됨에 따라 합성된 메조포러스 실리카는 비표면적 및 기공 부피도 증가하였다. 반면, 거의 동일한 Si 이온 농도로 제조된 메조포러스 실리카의 경우, 3M NaOH로 제조된 샘플에 비해 4M NaOH로 제조된 샘플의 비표면적 및 기공 부피가 감소하였다. 이는 과량의 Na 이온이 mesophase 형성을 방해하여 미반응되어 남아있는 Si 이온이 합성되어진 mesophase의 벽 두께를 증가시키는 것으로 확인되었다. It was investigated that effects of NaOH concentration on synthesis of mesoporous materials using municipal solid waste incinerator ash slag (MSWI-ash slag). In order to increase the purity and maximize the amount of extracted Si content the raw MSWI-ash slag was mechanically activated. Extraction of Si from the MSWI-ash slag was carried out by alkali treatment using concentrated NaOH solution, which varied from 1M to 4M. Physical properties (i.e., pore size, specific surface area and total pore volume) of the synthesized mesoporous silica were also evaluated as a function of NaOH concentration via BET, SEM, TEM and small-angle X-ray scattering analyses. Over the entire range of NaOH concentration investigated (i.e., 1-4M), the synthesized mesoporous materials were determined to be SBA-15, which exhibited a hexagonal structure with the pore size of approximately 7 nm. On the other hand, specific surface area and total pore volume increased with NaOH concentration up to 3M while the values decreased at 4M, indicating that the optimal NaOH concentration for the synthesized mesoporous silica was approximately 3M. Further comparison analysis between two conditions (3M versus 4M) showed that the decrease in two physical properties at 4M NaOH concentration was likely due to the potential inhibition by excess Na ions on the formation of mesophase and the consequent increase of pore wall thickness by remaining Si ions.

생활계 폐플라스틱 재활용을 위한 정전선별 기술개발

전호석,박철현,김병곤,박재구,Jeon Ho-Seok,Park Chul-Hyun,Kim Byoung-Gon,Park Jai-Koo 한국자원리싸이클링학회 2006 資源 리싸이클링 Vol.15 No.1

The development of material separation technique for waste plastic recycling are the necessary situation restricted by law the reclamation and incineration of waste plastic after 2004, with enforcement of EPR (Extended Producer Responsibility) system. As the this study is the research on the development of electrostatic separation techniques for recycling of life circles waste plastic by development of charging material and charger, the separation efficiency can be improved. Therefore, we developed the charger and electrostatic separator to increase charging efficiency and material separation per object plastics, rising these equipments, we removed PVC up to $99\%$ from two kinds of mixed plastics. And in case of restricting PVC content such as PET, we developed the separation technique that can remove PVC up to $99.99\%$ from PET with PET recovery about $80\%$. Also, as we separated over $98\%$ for three kinds of mixed plastics, and then established material separation technique to increase recycling of plastic. 2004년 이후 EPR 제도의 시행과 더불어 폐플라스틱을 함유한 물질의 소각과 매립을 법으로 규제함에 따라 폐플라스틱 재활용의 필요성이 가중되고 있다. 본 연구는 생활계 폐플라스틱 재활용을 위한 정전선별 기술의 개발을 목적으로, 하전물질과 하전장치를 개발하여 선별효율을 높이고자 하였다. 따라서 우리는 대상 플라스틱의 하전효율과 재질분리에 적합한 하전장치 및 마찰하전형정전선별기를 개발하여 2종 혼합 플라스틱으로부터 PVC를 $99\%$ 이상 제거하였으며, PET와 같이 PVC 함량을 규제하는 경우 최적 실험조건에서 PET 회수율 $80\%$로 PVC를 $99.99\%$ 까지 제거할 수 있는 기술도 개발하였다. 또한 3종 혼합 플라스틱은 $98\%$이상으로 분리하여 플라스틱의 재활용을 높일 수 있는 재질분리 기술을 확립하였다.

세라믹 담체를 이용한 고정생물막 공정에서의 동시 질산화 및 탈질화

이태경(Tae Kyoung Lee),박재구(Jai Koo Park),한기봉(Gi Bong Han) 大韓環境工學會 2002 대한환경공학회지 Vol.24 No.6

폐자동차(廢自動車) Tail Lamp의 재활용(再活用)을 위한 재질분리(材質分離) 기술개발(技術開發)

전호석,박철현,백상호,박재구,Jeon, Ho-Seok,Park, Chul-Hyun,Baek, Sang-Ho,Park, Jai-Koo 한국자원리싸이클링학회 2006 資源 리싸이클링 Vol.15 No.6

본 연구에서는 폐자동차의 재활용 향상을 위하여 전량 소각 및 매립에 의해 처리되고 있는 폐자동차 tail lamp를 해체공정에서 회수하고, 마찰하전형정전선별법을 적용하여 재질분리 연구를 수행하였다. 하전특성 연구결과 PMMA재질이 폐자동차 tail lamp의 재질분리에 효과적인 하전물질로 확인되어, PMMA재질을 사용한 cyclone 하전장치를 개발하였다. 본 연구에서 개발된 cyclone 하전장치를 이용한 마찰하전형정전선별 실험결과, 최적 실험조건에서 폐자동차 tail lamp로부터 PMMA 재질의 품위와 회수율이 각각 99.0%와 90.2%인 결과를 얻어, 폐자동차 tail lamp를 재활용 할 수 있는 재질분리 기술을 확립하였다. In this study, waste car tau lamps that usually gets incinerated or buried has been recovered during the dispose process in order to increase the recycling rate of waste cars and the material separation research was performed by applying triboelectrostatic separation method. After a series of charging characteristic test, PMMA materials was confirmed of being an effective charging material for waste car tail lamp material separation, a cyclone charger using PMMA material for continuous process was developed. In optimum test conditions using triboelectrostatic separator developed in this study, high quality PMMA material with recovery rate of 99.0% and 90.2% was achieved from the waste car tail lamp. Therefore, a material separation technology that can recycle tail lamps of waste cars has been established.

Triboelectrostatic Separation of Mixed Three Kinds of Plastics by a Two-stage Separation Process

박철현,전호석,백상호,박재구,Park, Chul-Hyun,Jeon, Ho-Seok,Baek, Sang-Ho,Park, Jai-Koo The Korean Institute of Resources Recycling 2007 資源 리싸이클링 Vol.16 No.5

유사비중의 범위에 있는 PVC, PET and PMMA 3종 혼합플라스틱의 마찰하전 정전선별이 2단계 분리공정을 통하여 수행되었다. PVC, PET and PMMA의 재질분리에 있어 효과적인 하전장치의 재질은 Polypropylene(PP) 과 high-impact polystyrene(HIPS) 임을 확인하였다. PP 싸이클론 하전장치를 이용한 1단계 분리공정에서, PVC의 품위와 회수율은 공기속도 10 m/s, 전기장의 세기 200 kV/m 이상, 분리대 위치 +2cm, 상대습도 30% 이하의 조건에서 각각 99.6%와 97.5%로 구하였으며, HIPS 싸이크론 하전장치를 이용한 2단계 분리공정으로부터, 공기속도 10 m/s, 전기장의 세기 250 kV/m, 분리대 위치 0cm, 상대습도 40% 이하의 조건에서 PMMA의 품위와 회수율을 각각 97.8%와 95.12%로 구하였다. Triboelectrostatic separation of mixed three kinds of plastics, PVC, PET and PMMA, in the range of similar gravity has been performed through a two-stage separation process. Polypropylene (PP) and high-impact polystyrene (HIPS) were found to be the most effective materials for a tribo-charger in the separation of PVC, PET and PMMA. In the 1st stage using the PP cyclone charger, PVC grade and recovery depended considerably on the air velocity (10 m/s), the relative humidity (<30%), the electric field (>200 kV/m) and the splitter position (+2 cm from the center) in the triboelelctrostatic separator unit. At an optimum condition a PVC grade of 99.6% and a recovery of 97.5% was achieved. In the 2nd stage using the HIPS cyclone charger, a PMMA grade of 98.3% and a recovery of 97.0% was obtained under the conditions of 10m/s air velocity, over 250 kV/m electric field, central splitter position and less than 40% relative humidity.

반암(맥반석)으로 제조한 다공성 펠렛의 Ag 담지 및 항균 메디아로서의 적용

한요셉,김현중,신영섭,박재구,고재철,Han, Yo-Sep,Kim, Hyun-Jung,Shin, Young-Seop,Park, Jai-Koo,Ko, Jae-Churl 한국세라믹학회 2009 한국세라믹학회지 Vol.46 No.1

The porous pellets were prepared from porphyry by slurry foaming method. The effect of sintering temperatures on pore structure of porous porphyry pellets with different extension ratio ($E_R$) was investigated by specific surface area, water absorption and porosity, which changed with sintering temperatures. When the sintering temperatures increased from $975^{\circ}C$ to $1075^{\circ}C$, specific surface area and water absorption of the all samples decreased. In case of the sample with an equal sintering temperature, $E_R=3.0$ pellets had little influence on pore structure compared to the $E_R=2.0$ pellets. As a results, it was shown by SEM that facilitated formation of micro pores at $E_R=2.0$ pellets shrunk increasingly after sintering process. At $E_R=3.0$ and sintering temperature at $1025^{\circ}C$, optimum conditions of the porous porphyry porous pellets was found. Also, Escherichia coli removal efficiency of the silver-containing porphoyry porous pellets was measured for the feasibility as a antibacterial media. The antibacterial activity of prepared silver-containing sample was maintained above 90% for 40 days.

건식 FGD 공정에서 SO₂ 제거를 위한 Ca(OH)₂ 및 CaCO₃ 원료의 다공성 필터 제조 및 특성

한요섭,김현중,박영구,박재구,Han, Yo-Seop,Kim, Hyun-Jung,Park, Young-Goo,Park, Jai-Koo 한국공업화학회 2005 공업화학 Vol.16 No.6

본 연구에서는 발포법 및 겔-캐스팅법을 이용하여 소석회와 석회석을 원료로 다공성 필터의 제조를 제조하였다. 제조된 필터의 물성과 $SO_2$ 제거성능을 평가한 결과 다공성 석회질 필터의 기공률 및 기공크기가 클수록 수많은 윈도우에 의해서 대부분의 기공이 열린 기공으로 형성됨을 알 수 있었다. $SO_2$ 제거에 대한 다공성 석회질 필터의 영향은 다음과 같이 관찰되었다. 반응온도가 증가할수록 $SO_2$ 제거효율은 증가하였다. $SO_2$ 유입농도에 따른 제거 효율의 차이가 많이 나지 않았지만 유량 차이에 의한 효율 변화는 상대적으로 크게 나타났다. 필터의 경우 기공률이 클수록 $SO_2$ 제거효율은 우수하였으며, 기공률이 동일한 경우에서는 소석회 필터는 석회석 필터보다 $SO_2$ 제거효율이 우수하였다. 이것은 소석회의 CaO 전환율이 석회석에 비해 우수하여 $SO_2$에 의해 상대적으로 쉽게 $CaSO_4$로 형성되었기 때문으로 판단된다. Porous hydrated lime and limestone filters were prepared by foaming and gelcasting method, and their physical properties were evaluated. Through these analyses, it has been found that with the increased porosity and pore size of the filters, majority of pores in the filters were inter-connected by windows. Also, $SO_2$ removal efficiency for the filters was investigated. As the porosity and the reaction temperature increased, $SO_2$ removal efficiency also increased. Especially, unlike the variation of entrance concentration, the entrance flow rate had great influence on the removal efficiency. In case of the filters with an equal porosity, the hydrated lime filter had superior removal efficiency compared to the limestone filter. From these results, it was shown that the high conversion ratio to CaO from the hydrated lime filter was a result of facilitated formation of $CaSO_4$ by $SO_2$.