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자외선 파동에너지를 이용한 폐플라스틱 저온 유화기술에 대한 연구
함동현 ( Dong Hyun Ham ),유재관 ( Jai Kwan Ryou ),김문정 ( Moon Jung Kim ),류돈식 ( Don Sik Ryou ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2020 No.-
폭발적으로 발생량이 증가하고 있는 플라스틱류 폐기물은 전 지구적인 환경문제를 일으키고 있다. 전 세계적으로 발생 플라스틱의 약 9% 정도는 물질로 재활용되고 있으며 우리나라에서 통계상으로 62%가 재활용되고 있지만 실제 물질 재활용율은 약 17%로 대부분 에너지회수 형태로 재활용이 되고 있다. 플라스틱의 처리 방법 중 매립과 소각은 매립부지 한계 및 대기오염발생 등 환경문제, 고형연료로의 재활용은 대기오염과 미세먼지 발생으로 인해 최근 에너지회수시설에 대한 환경규제가 강화되고 신재생에너지 범주에서 제외됨에 따라 시설 운영에 대한 경제성이 악화로 처리되지 못한 폐플라스틱 폐기물이 전국 각지에서 방치되거나 불법으로 처리되고 있다. 또한, 열분해유화방식은 정제유 응고 및 코킹 등의 기술적 난제로 상용화에 어려움을 겪고 있다. 다양한 물질이 혼합된 세라믹 촉매가 전기에 의한 열과 가시광선 영역의 전자파를 받아 100~280nm 자외선-C 파장의 높은 에너지(570~980 kJ/몰)를 가진 광파장을 발생하는데 이는 플라스틱 중 PE, PP, PS의 분해에 필요한 파장에너지 301~325nm, 300~310(340)nm, 290~30(330,370)nm보다 높아 플라스틱을 분해한다. 밀폐된 상태에서 플라스틱류 폐기물을 180∼270℃의 낮은 온도와 무산소 상태에서 자외선-C 파동에너지를 이용하여 탄소와 탄소로 결합된 고분자의 폴리머의 고리를 끊어(분해과정) C90~C40의 1차 유증기인 혼합 중질유가 만들어지고 2차로 다단계의 세라믹 촉매에 의해 자외선-B 파장의 파동에너지를 이용하여 C9~C15의 경질유로 정제하는 과정을 거친다. 따라서, 저온(270℃이하)에서 세라믹볼의 파장을 이용한 밀폐식으로 혼합플라스틱 투입이 가능하고, 악취물질의 배출이 없으며, 발열량이 높은 플라스틱류 폐기물로부터 정제연료류(발열량 : 10,000kcal이상, 유동점 -40℃)를 얻을 수 있다.
박혜옥 ( Hye Ok Park ),박철형 ( Cheal Hyung Park ),이경호 ( Kyeong Ho Lee ),유재관 ( Jai Kwan Ryou ),김유정 ( Youjung Kim ),김재형 ( Jae Hyung Kim ),장재용 ( Jae Yong Jang ),권기운 ( Gi Woon Kwon ),박정현 ( Jung Hyun Park ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-
우리나라 슬러지 처리의 가장 큰 비중을 차지하던 해양투기 방법이 폐기물 해양배출을 금지하는 런던 협약으로 인해 2012년부터 해양투기가 전면 금지됨에 따라 안정적이고 지속적인 처리 방법 및 재활용 기술에 대한 많은 연구가 수행되고 있다. 재활용 기술 중 슬러지 소각 방법이 가장 많이 선호되고 있으나, 건설비 및 투자비가 과다하여 비경재적이고 다이옥신 배출 등 2차 환경오염에 대한 민원 발생 등의 문제점이 발생하여 실제 적용에 많은 어려움을 겪고 있는 상황이다. 또한 퇴비화 기술에 대한 많은 연구가 수행되었으나, 퇴비화 과정에서 발생되는 악취로 인한 민원이 잦아지고 결국 시설이 폐쇄되는 등 지속적인 적용에 대한 어려움이 많이 발생되고 있다. 이러한 국내 조건 및 현실적인 문제점을 고려할 때 슬러지의 효율적인 처리 및 활용 방안으로 매립지 복토재로서의 슬러지 재활용의 가능성이 증대되고 있는 실정이다. 현재 수도권매립지 침출수 처리시설에서는 일평균 100톤의 탈수 슬러지가 발생되고 있으며, 침출수 처리장 탈수 슬러지의 함수율은 약 82% 정도이다. 수도권매립지 침출수 처리시설에서 발생되는 탈수 슬러지는 현재 전량 매립처리하고 있으나 2018년도부터 자원순환기본법에 의한 폐기물처분부담금제 도입으로 매립최소화 및 재활용 극대화 방안 모색이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 매립되고 있는 침출수 처리시설 탈수 슬러지를 대상으로 물질 특성을 분석하고 적절한 처리 및 활용 방안을 검토하기 위해 복토재로서의 적용 가능성에 대한 실험을 수행하였다.