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토착미생물의 MICP 기작을 이용한 폐석고 재활용 연구
윤성열 ( Seong-yeol Yun ),김준하 ( Joon-ha Kim ),박윤수 ( Yoon-soo Park ),이유주 ( Yu-ju Lee ),이재영 ( Jai-young Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2016 No.-
산업혁명 이후 산업발달과 더불어 폐기물 발생량 또한 크게 증가하였다. 이에 따라 정부에서는 폐기물 발생량을 감소시키는 것과 동시에 폐기물을 효율적으로 처리하고 이용하는 자원순환형 폐기물 관리체계로 전환하기 위해 법적, 제도적 체계를 구축하고 있다. 이러한 체계에 따라 생활폐기물, 건설폐기물, 사업장폐기물이 재활용 되고 있다. 사업장 폐기물 중 폐석고는 건축 공업용 페인트, 인쇄 잉크, 도자기 등을 생산하는 과정에서 발생되는 사업장 폐기물로서 연간 약 400 만톤이 발생되고 있다. 발생된 폐석고는 석고보드 및 농업용으로 재활용 되고 있다. 하지만 재활용되지 못한 잉여분은 매립시설에 매립되고 있는 실정이다. 따라서 다른 추가적인 재활용 방안이 필요하다. 일반적으로 MICP(microbially induced calcite precipitation)는 urea 가수분해 효소를 생성하는 미생물의 urea 분해 메커니즘을 통해 탄산칼슘과 같은 탄산염을 석출시키는 기작을 말한다. 최근 국내·외로 MICP 기작에 대한 연구가 진행되고 있으나 폐석고를 재활용함에 있어 MICP 기작을 이용한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 매립시설에 매립되는 폐석고의 물리·화학적 전처리를 통해 최적의 칼슘이온 용출 조건을 도출하고, MICP 기작을 통한 탄산칼슘 형성을 확인하여 폐석고를 재활용함에 있어서 MICP 기작을 활용하는 기초자료를 제시하는데 목적을 두었다. 이를 위해 폐석고의 특성을 파악하고자 XRD, XRF, 입도분석을 실시하였으며, 물리·화학적 전처리에 따른 칼슘이온 농도를 ICP-AES로 분석하였다. 특히, 미생물 투입 후 형성된 침전물에 대하여 XRD 및 FE-SEM 이용하여 시료를 분석하였다.
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토착미생물의 MICP 기작을 이용한 폐석고 재활용 연구
윤성열,김준하,박윤수,이유주,이재영 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11
산업혁명 이후 산업발달과 더불어 폐기물 발생량 또한 크게 증가하였다. 이에 따라 정부에서는 폐기물 발생량을 감소시키는 것과 동시에 폐기물을 효율적으로 처리하고 이용하는 자원순환형 폐기물 관리체계로 전환하기 위해 법적, 제도적 체계를 구축하고 있다. 이러한 체계에 따라 생활폐기물, 건설폐기물, 사업장폐기물이 재활용 되고 있다. 사업장 폐기물 중 폐석고는 건축 공업용 페인트, 인쇄 잉크, 도자기 등을 생산하는 과정에서 발생되는 사업장 폐기물로서 연간 약 400 만톤이 발생되고 있다. 발생된 폐석고는 석고보드 및 농업용으로 재활용 되고 있다. 하지만 재활용되지 못한 잉여분은 매립시설에 매립되고 있는 실정이다. 따라서 다른 추가적인 재활용 방안이 필요하다. 일반적으로 MICP(microbially induced calcite precipitation)는 urea 가수분해 효소를 생성하는 미생물의 urea 분해 메커니즘을 통해 탄산칼슘과 같은 탄산염을 석출시키는 기작을 말한다. 최근 국내・외로 MICP 기작에 대한 연구가 진행되고 있으나 폐석고를 재활용함에 있어 MICP 기작을 이용한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 매립시설에 매립되는 폐석고의 물리・화학적 전처리를 통해 최적의 칼슘이온 용출 조건을 도출하고, MICP 기작을 통한 탄산칼슘 형성을 확인하여 폐석고를 재활용함에 있어서 MICP 기작을 활용하는 기초자료를 제시하는데 목적을 두었다. 이를 위해 폐석고의 특성을 파악하고자 XRD, XRF, 입도분석을 실시하였으며, 물리・화학적 전처리에 따른 칼슘이온 농도를 ICP-AES로 분석하였다. 특히, 미생물 투입 후 형성된 침전물에 대하여 XRD 및 FE-SEM 이용하여 시료를 분석하였다.
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폐석고를 시멘트 대체재로 활용한 콘크리트의 특성에 관한 실험적 연구
김남욱,송인,박래선,배주성 한국구조물진단유지관리공학회 2007 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.11 No.2
도시와 산업의 급속한 성장에 따라 폐기물의 발생량이 급증하고 있어 그 처리가 중요한 문제로 대두되고 있다. 현재 폐기물 처리에 대한 국내의 정책방향은 폐기물의 발생 자체를 억제하고, 기 발생된 폐기물은 적절한 환경적 처리를 거쳐 재활용하는 자원순환형 폐기물 관리체계로 정착되어 가는 추세이기 때문에 폐기물 및 산업부산물의 재활용이 크게 부상되고 있다. 대량으로 발생되는 폐기물의 하나인 폐석고는 지정폐기물로 분류되어 왔으나, 1994년 이후에는 일반폐기물로 분류되었으며, 처리비용 및 불순물 제거기술 부족 등으로 재활용이 극히 미비하였다. 그러나 최근들어 반건식 탈황공정 등을 이용한 불순물 제거기술이 개발되어 폐석고의 재활용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 폐석고를 콘크리트용 시멘트 대체재로의 활용 가능성을 규명하고 적정대체율을 도출하기 위하여 볼밀처리 전․후의 폐석고의 특성을 분석하였으며, 시멘트 사용량의 0, 5.0, 7.5, 10.0 및 12.5%를 폐석고로 대체한 콘크리트 시험체에 대한 강도 및 특성시험을 수행하였다. As amount of waste matter rapidly increases with fast growth of cities and industry, how to dispose them has arisen as an important problem. Current policy of the government on disposal of waste is repressing generation of waste itself and in case of already generated waste, resource cycle waste management system that recycles waste after proper environmental process is getting established. Therefore recycling of waste and industrial by-products is rising hugely. One of largely wasted matters is waste gypsum, which was categorized as designated waste but changed to general since 1994. Due to disposal cost and lack of impurities removal technology, recycling of it was quite low. However, as impurities removal technology using semi-dried desulfurization process is developed lately, study on recycling of waste gypsum is going on lively. This study examines possibility of utilizing waste gypsum as alternative for concrete cement and analyzed attributes of waste gypsum before and after ball mill process to find out proper alternation ratio, and conducted strength and property tests on concrete subject whose percentage of cement use is substituted with 0, 5.0, 7.5, 10.0 and 12.5% of waste gypsum.
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전용태 ( Yong-tae Jeon ),원찬희 ( Chan-hee Won ),지석인 ( Seok-in Jee ),차화정 ( Hwa-jung Cha ),송영석 ( Young-seok Song ),김성준 ( Sung-joon Kim ) 한국환경기술학회 2015 한국환경기술학회지 Vol.16 No.2
폐석고를 사용하여 인산염과 침전반응특성에 대하여 실험을 실시하였다. 폐석고의 주요 구성은 CaO와 SO<sub>3</sub>, SiO<sub>2</sub>로 구성되어 있는 것으로 검토되었다. 인산염은 pH10 조건에서 칼슘 이온과 반응하며 폐수의 pH를 조정하여 유도되는 반응조건에 따라 제거되었다. 침전제별 처리효율을 살펴본 결과 혼합침전제의 인산염 제거효율이 폐석고에 비하여 약 15%의 높은 제거효율을 보였으며 생석회에 비하여 높은 제거효율을 보였다. XRD 분석을 통해 침전물의 결정 구조가 부분적으로 Ca<sub>5</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>(OH)을 위주로의 CaF<sub>2</sub>임을 보여 주었다. 폐석고의 적용 가능성을 검토한 결과 석회와 비교하여 90%이상의 제거효율을 보였으며 운영비용면에서도 70%이상의 절감효과를 얻을 수 있었다. The features of precipitating reaction of phosphate have been examined by employing waste gypsum as a precipitant. The major component of waste gypsum was examined to be CaO with minor components of SO<sub>3</sub>, SiO<sub>2</sub>. Phosphate is reacted with calcium ions under the conditions of pH 10 and could be removed by the reaction conditions induced by adjusting the pH of the waste water. The different performance precipitant, phosphate removal efficiency of mixing the precipitating agent showed high removal efficiency compared to lime showed approximately 15% higher removal efficiency than Waste Gypsum. XRD analysis showed that the crystalline structure of precipitate was mainly CaF<sub>2</sub> with partly Ca<sub>5</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>(OH). Result of examining the applicability of Waste Gypsum. compared with lime show the removal efficiency of 90%, it is possible to obtain more than 70% reduction in terms of operational cost.
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장영일 ( Jang¸ Young-il ),김영수 ( Kim¸ Young-soo ),김기현 ( Kim¸ Gi-hyun ),김영욱 ( Kim¸ Young-wook ) 한국구조물진단유지관리공학회 2023 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.27 No.2
본 연구에서는 폐석고보드의 유동성 채움재 적용성 검토를 위해 단위결합재량 및 배합요인별 물리ㆍ역학적 특성을 검토하고자 하였으며, 평가 결과 단위결합재량 150kg/㎥및 W/C 387.5~400%의 조건에서 유동성, 재료분리저항성 및 일축압축강도 특성을 충족시키는 것으로 나타났다
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박상민 ( Sang-min Park ),박성순 ( Seong-soon Park ),박금주 ( Keum-joo Park ) 한국환경기술학회 2015 한국환경기술학회지 Vol.16 No.3
유성밀을 이용한 폐석고와 CaO의 기계화학적 반응결과는 다음과 같다. XRF에서 성분의 변화는 입자의 표면개질과 CaO와의 결합으로 변화가 생긴 것이다. XRD 그래프에서 CaO의 혼합으로 Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>의 피크가 눈에 띄게 사라졌다. 이는 Mechano-chemistry 처리가 단순히 분쇄만 하는 것이 아니라 활성화되어 다른 산화물 및 화합물로 전환되었음을 의미한다. 중금속용출 실험결과 MC 처리 후에의 재료들에서는 0.004∼0.689 mg/kg 의 값을 나타냈다. 이는 MC 처리 후 pH의 변화와 중금속의 산화물형태의 변화가 용출이 잘되지 않는 형태로 변화를 일으킨 것이다. CaO의 혼합 및 기계화학적 반응결과 중금속의 검출량이 기준치 이내로 줄어든 결과는 공정개선 또는 재활용기술개발에 따라 사용이 가능할 것으로 평가되었다. Waste-gypsum of ironworks was milled with CaO by planetary mill. After Mechano- chemical reaction, XRF results a little changed because modifying surface condition and combination of CaO. XRD analysis showed that peak of Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> was disappeared. In heavy metal leaching test, it showed 0.004~0.689mg/kg below standard. These results showed that mechano-chemical grinding in planetary mill promoted to change chemical properties of waste-gypsum of ironworks to oxydize and Ca react with Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> mostly component of waste gypsum of ironworks.
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