모바일 기기 제조 공정발생 폐유리 재활용을 위한 박리액 개발에 관한 연구

서재건,황원식,송수영,정인경 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

스마트폰과 터치패널의 보급에 따른 Display 시장은 현재 기하급수적으로 성장하였다. 이러한 상황에 따라 강화유리, 열강화 유리 등 Display 산업에 소요되는 강화유리 또한 많은 수요를 창출하였으며, 이에 따라 많은 양의 강화유리 폐스크랩이 발생하고 있으며, 이러한 폐스크랩에 대한 재활용 방안이 시급한 실정이다. 국내에서 발생하는 화학강화유리의 폐기량은 년간 약 5,280톤 정도이며, 열강화 유리 역시 입도 문제로 약 10%인 200톤 정도만 재활용 되고 나머지(1,800톤)은 폐기되고 있는 실정이다. 현재 국내에 금속성소재(SUS, Mg, Al)의 재활용은 많이 보편화 되어있는 반면 강화유리의 재활용은 아직도 초보단계이다. 유리라는 모제의 특수성을 고려치 아니한 재활용 과정에서 유리표면에 긁힘, 찍힘, 안개 끼듯 유리가 뿌예지는 현상(Fog현상), 그 외 유리가 청색을 띄는 등의 문제가 발생된다. 이에 따라 유리의 인쇄막을 박리 후 다시 연마공정(폴리싱)을 거치는 등 개선안을 찾고는 있으나, 가공공수의 증가는 비용 증가 및 재활용 중 불량증가로 나타나고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 폐유리 스크랩을 재활용하기 위한 전용 박리약품을 개발 및 개선하고, 유리 전용 Jig를 개량하여 연구를 진행하였으며, 투과율 92.6%, 표면응력 551MPa 등 충격검사, 외관검사 등을 만족시키는 재생 기술 연구를 진행하였다. 기술 개발 후 적용 초기에는 모바일 분야에 국한되겠지만, 안정성과 신뢰성이 확보되면 각종 PC의 모니터와 PDP, LCD모니터, 복합기 등의 액정화면, 디지털카메라의 액정표시부, 에어콘, 냉장고 등의 표면이 유리로 마감된 모든 가전제품에 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 폐 강화유리의 재활용 네트워크가 구축되면 인쇄 후 공정인 ITO 증착과 AF 증착 불량에 대해서도 자연스럽게 재활용 방안이 모색되어 재활용 범위가 확대되고 이러한 시장은 기존 재활용 시장의 범위를 2배 이상 증가시킬 것으로 기대된다.

폐리튬 이온전지의 코발트(Co)회수 및 재이용을 위한 공정기술 개발에 관한 연구

서재건,정인경,서명수,정연구 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

최근 휴대전화와 노트북 PC등 휴대전자기기의 보급과 함께 이온전지의 수요가 해마다 늘어나고 있고, 특히 개인용 휴대장비의 발달과 함께 동력원으로 사용되고 있는 이온전지의 기술이 빠르게 발전하여 왔다. 현재 국내에서 상용되고 있는 리튬이온전지(Lithium Ion Battery)는 거의 대부분 사용 후 폐기되고 있는 실정이며, 대기업 중심의 소형 리튬이온전지 양산에 주력해 현재 세계 2위 수준으로 성장하였지만, 여전히 소재와 부품은 상당 부분 수입에 의존하고 있어 상대적으로 산업기반이 취약한 실정이다. 국내에서도 폐전지 재활용을 통하여 전략 광물인 코발트(Co), 망간, 아연, 니켈 등을 국내에서 원료로 확보 가능하며, 폐전지로 인한 환경오염문제를 해결함으로써 전지 산업의 활성화와 더불어 국내 제조 산업의 경쟁력을 향상할 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 폐리튬이온전지로부터 코발트(Co)회수 기술개발 및 회수효율 향상을 위하여 공정장비를 제작/최적화 하고, 물리적 처리공정 기술개발을 통한 회수율 향상 및 화학적 처리공정을 통한 최적의 코발트 추출 기술을 도출하였다. 또한 이러한 추출된 코발트(Co)를 이용한 재생 Battery를 제작, 리튬이온전지 평가(Full cell&Coin Cell) 및 인증기관평가(KOLAS)를 통한 검증 과정도 진행하였다. 그 결과 폐이온전지의 물리적 파쇄 공정 기술 및 파쇄기 제작, 추출/회수를 위한 최적의 화학적 처리공정 확립, 폐코발트를 활용한 리튬이온전지 제조기술을 확보하였다. 현재 첨단 소재산업 및 녹색 성장 소재산업에서 희유금속의 수요가 급증할 것으로 예상되며, 이러한 연구개발을 통하여 경제적 효과는 물론, 원료 확보도 가능할 것으로 기대된다. 사사: 본 연구는 산업통상자원부와 한국산업단지공단의 생태산업단지구축사업의 일환으로 수행되었으며, 이에 감사드립니다.

Oxide Metal 제조공정에서 발생하는 질산암모늄 폐기물 재활용 네트워크 구축

서재건,서태권,김인,정인경 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

기존의 전자산업 투명전극 소재인 인듐 및 갈륨 산화물 제조공정에서 발생, 위탁처리를 통해 매립되던 질산 암모늄계 폐기물(고상 및 액상)을 용해 및 중화시키고, 이를 통해 금속(In) 슬러지를 추출하여, 그 여액(정제된 질산암모늄)을 액체비료(UAN) 및 미생물 영양제의 원료로 사용하는 네트워크를 구축함으로써, 도시광산 사업 및 고부가가치 비료의 제조를 통한 지역 산업의 기술경쟁력을 강화하며, 정제된 질산암모늄을 이용, 비료 미생물 영양제 및 금속 Metal의 원재료 등 고부가가치 제품을 생산하고자 한다. 질산암모늄 폐기물의 전처리(용해 및 pH 조절)을 통하여 성상이 다른 질산암모늄 폐기물(폐수처리오니 및 폐액)을 용해를 통하여 전량 액상화하고, 용액에 대한 pH를 7~8로 조정하는 전처리 기술을 확보하였다. 질산암모늄 용액 내 포함된 금속성분(In)의 분리 기술을 확립하고, pH조절을 통한 금속성분 분리 및 회수 기술을 개발하였다. 질소계 폐기물의 재활용 체계를 구축하여 자원순환 네트워크를 구축하였다. 기존 폐기되던 질산암모늄을 재활용하여 기업의 사업 경쟁력을 확보하고, 안정적인 원료공급을 통한 비료제조 네트워크 및 금속 정련기술 확보를 통하여 도시광산 산업 및 재활용의 활성화에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

미세분말화 기술을 적용한 폐인조잔디 충전재의 고무플라스틱(TPV) 소재 재이용 기술개발

서재건,정인경,김봉석,윤상필 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11

2002년 한일월드컵의 성공적 개최로 인한 축구 열풍으로, 인조잔디구장 조성 붐이 형성되어 급격하게 확대되기 시작한 인조잔디시장은 교육부와 국민체육진흥공단의 생활체육 및 체육시설의 선진화 방안에 따른 인조잔디 조성계획으로 지자체 및 학교 등 공공기관이 수요가 보태지면서 가히 폭발적으로 성장하게 되었다. 인조잔디의 사용연한은 보통 7~8년으로 알려져 있으나, 이용이 빈번한 학교운동장, 공공체육 시설의 경우 평균 3~5년으로 짧은 편이다. 잔디파일의 경우 시간이 지남에 따라 물리적 마모 및 충격에 의해 열화가 진행되며, 파일의 탈락 및 인장강도, 인발력 저하, 고무분말 노출로 인한 분진 발생의 원인이 된다. 인조잔디가 깔린 학교는 전국에 1,580여 곳이며, 이 가운데 200여 곳(12.7%)은 사용연한이 다 됐거나 지났으며, 사용한 지 5년이 넘어 노후된 곳도 613곳(38.8%)이나 되어 폐기 인조잔디 처리가 시급한 문제로 떠오르고 있다. 국내 처리방법은 폐기 인조잔디 발생 시 사업장 폐기물로서 위탁, 소각 후 매립하고 있으며, 소각 후 매립 처분에 있어 대부분의 인조잔디와 충전재(고무분말, 규사)를 구분하지 않고 일괄 소각 후 매립하고 있어 자원의 낭비와 자연환경의 파괴가 우려된다. 이에 본 연구에서는 폐기 인조잔디 충전재의 0.5mm이하 미분쇄 가공을통한 TPV용 소재 개발을 위한 연구를 진행하였으며, 원자재 공급업체와 중가 가공처리업체, 최종 제품 수요업체, 총괄 관리기관 간의 업무분장을 통하여 자원 재활용 네트워크를 구축하였다.

미세분말화 기술을 적용한 피탄받이용 Rubber 충진재 재생산 기술개발

서재건,김봉석,윤상필,정인경 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11

우리나라는 2012년을 기준으로 약 1,300여개소의 군부대 사격장, 15개 경기 사격장, 17개 레져용 사격장, 미군부대에서 사용하는 95개 훈련장 사격장이 운용되고 있다. 최근 국방부와 환경부가 공동으로 19개 사격장을 대상으로 토양 오염도를 조사한 결과를 보면, 모든 사격장의 토양이 발사된 탄두의 영향으로 납, 구리, 크롬 등의 중금속으로 심각하게 오염된 사실이 확인된 바 있다. 토양 중 중금속의 존재 형태는 여러 가지로 나타날 수 있는데, 일반적으로 탄피의 작은 알갱이 형태인 중금속 분말 형태와, 분말로 용출되어 토양입자에 흡착 또는 침전물 형태의 복잡한 화합물로 존재한다. 유기물과는 달리 중금속은 장기간 경과 후에도 그 양은 변화지 않으며, 단지 주변 조건에 따라 여러 가지 형태의 다양한 모습으로 존재한다. 대표적인 처리방법에는 물리적, 화학적 방법에 의한 분리 기술과 고정화 또는 안정화 방법에 의한 위해성 저감 등이 있다. 기존 사격장의 중금속오염 토양의 정화를 위하여, 소석회와, 석회석으로 구성된 연속 칼럼 반응조를 통과시킨 다음, pH를 중성으로 조절하기 위하여 pH 조정조를 통과시키는 지하수의 정화방법(시트르산, 아세트산, 옥살산과 같은 저분자 유기산을 주성분으로 하는 용출제용 조성물을 이용하여 토양 중에 투입하여 중금속을 부착시킨 후 제거하는 중금속 오염 토양의 정화방법) 등이 제안되어 왔으나, 이들 방법은 모두 사후적 정화방법에 관한 것으로 완전한 정화가 불가능할 뿐만 아니라 정화에 많은 노력과 시간이 소요된다는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 발사된 탄두를 연소 및 화재의 위험과 토양의 중금속 오염 없이 재활용이 가능한 피탄 받이용(탄두회수용) 충진재 개발을 진행하였다. 이를 통하여 탄두를 원형 그대로 회수함에 따른 고비용 탄두의 재활용이 가능하며, 탄두에 의한 토양 중금속 오염문제를 원천적으로 봉쇄할 수 있을 것으로 기대된다.

폐리튬 이온전지의 코발트(Co)회수 및 재이용을 위한 공정기술 개발에 관한 연구

서재건,정인경,서명수,정연구 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2014 No.11

최근 휴대전화와 노트북 PC등 휴대전자기기의 보급과 함께 이온전지의 수요가 해마다 늘어나고 있고, 특히 개인용 휴대장비의 발달과 함께 동력원으로 사용되고 있는 이온전지의 기술이 빠르게 발전하여 왔다. 현재 국내에서 상용되고 있는 리튬이온전지(Lithium Ion Battery)는 거의 대부분 사용 후 폐기되고 있는 실정이며, 대기업 중심의 소형 리튬이온전지 양산에 주력해 현재 세계 2위 수준으로 성장하였지만, 여전히 소재와 부품은 상당 부분 수입에 의존하고 있어 상대적으로 산업기반이 취약한 실정이다. 국내에서도 폐전지 재활용을 통하여 전략 광물인 코발트(Co), 망간, 아연, 니켈 등을 국내에서 원료로 확보 가능하며, 폐전지로 인한 환경오염문제를 해결함으로써 전지 산업의 활성화와 더불어 국내 제조 산업의 경쟁력을 향상할 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 폐리튬이온전지로부터 코발트(Co)회수 기술개발 및 회수효율 향상을 위하여 공정장비를 제작/최적화 하고, 물리적 처리공정 기술개발을 통한 회수율 향상 및 화학적 처리공정을 통한 최적의 코발트 추출 기술을 도출하였다. 또한 이러한 추출된 코발트(Co)를 이용한 재생 Battery를 제작, 리튬이온전지 평가(Full cell&Coin Cell) 및 인증기관평가(KOLAS)를 통한 검증 과정도 진행하였다. 그 결과 폐이온전지의 물리적 파쇄 공정 기술 및 파쇄기 제작, 추출/회수를 위한 최적의 화학적 처리공정 확립, 폐코발트를 활용한 리튬이온전지 제조기술을 확보하였다. 현재 첨단 소재산업 및 녹색 성장 소재산업에서 희유금속의 수요가 급증할 것으로 예상되며, 이러한 연구개발을 통하여 경제적 효과는 물론, 원료 확보도 가능할 것으로 기대된다.

미세분말화 기술을 적용한 피탄받이용 Rubber 충진재 재생산 기술개발

서재건 ( Jaegun Seo ),김봉석 ( Bongseok Kim ),윤상필 ( Sangpil Yun ),정인경 ( Ingyung Jung ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

우리나라는 2012년을 기준으로 약 1,300여개소의 군부대 사격장, 15개 경기 사격장, 17개 레져용 사격장, 미군부대에서 사용하는 95개 훈련장 사격장이 운용되고 있다. 최근 국방부와 환경부가 공동으로 19개 사격장을 대상으로 토양 오염도를 조사한 결과를 보면, 모든 사격장의 토양이 발사된 탄두의 영향으로 납, 구리, 크롬 등의 중금속으로 심각하게 오염된 사실이 확인된 바 있다. 토양 중 중금속의 존재 형태는 여러 가지로 나타날 수 있는데, 일반적으로 탄피의 작은 알갱이 형태인 중금속 분말 형태와, 분말로 용출되어 토양입자에 흡착 또는 침전물 형태의 복잡한 화합물로 존재한다. 유기물과는 달리 중금속은 장기간 경과 후에도 그 양은 변화지 않으며, 단지 주변 조건에 따라 여러 가지 형태의 다양한 모습으로 존재한다. 대표적인 처리방법에는 물리적, 화학적 방법에 의한 분리 기술과 고정화 또는 안정화 방법에 의한 위해성 저감 등이 있다. 기존 사격장의 중금속 오염 토양의 정화를 위하여, 소석회와, 석회석으로 구성된 연속 칼럼 반응조를 통과시킨 다음, pH를 중성으로 조절하기 위하여 pH 조정조를 통과시키는 지하수의 정화방법(시트르산, 아세트산, 옥살산과 같은 저분자 유기산을 주성분으로 하는 용출제용 조성물을 이용하여 토양 중에 투입하여 중금속을 부착시킨 후 제거하는 중금속 오염 토양의 정화방법) 등이 제안되어 왔으나, 이들 방법은 모두 사후적 정화방법에 관한 것으로 완전한 정화가 불가능할 뿐만 아니라 정화에 많은 노력과 시간이 소요된다는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 발사된 탄두를 연소 및 화재의 위험과 토양의 중금속 오염 없이 재활용이 가능한 피탄 받이용(탄두회수용) 충진재 개발을 진행하였다. 이를 통하여 탄두를 원형 그대로 회수함에 따른 고비용 탄두의 재활용이 가능하며, 탄두에 의한 토양 중금속 오염문제를 원천적으로 봉쇄할 수 있을 것으로 기대된다.

미세분말화 기술을 적용한 폐인조잔디 충전재의 고무플라스틱(TPV) 소재 재이용 기술개발

서재건 ( Jaegun Seo ),김봉석 ( Bongseok Kim ),윤상필 ( Sangpil Yun ),정인경 ( Ingyung Jung ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

2002년 한일월드컵의 성공적 개최로 인한 축구 열풍으로, 인조잔디구장 조성 붐이 형성되어 급격하게 확대되기 시작한 인조잔디시장은 교육부와 국민체육진흥공단의 생활체육 및 체육시설의 선진화 방안에 따른 인조잔디 조성계획으로 지자체 및 학교 등 공공기관이 수요가 보태지면서 가히 폭발적으로 성장하게 되었다. 인조잔디의 사용연한은 보통 7~8년으로 알려져 있으나, 이용이 빈번한 학교운동장, 공공체육 시설의 경우 평균 3~5년으로 짧은 편이다. 잔디파일의 경우 시간이 지남에 따라 물리적 마모 및 충격에 의해 열화가 진행되며, 파일의 탈락 및 인장강도, 인발력 저하, 고무분말 노출로 인한 분진 발생의 원인이 된다. 인조잔디가 깔린 학교는 전국에 1,580여 곳이며, 이 가운데 200여 곳(12.7%)은 사용연한이 다 됐거나 지났으며, 사용한 지 5년이 넘어 노후된 곳도 613곳(38.8%)이나 되어 폐기 인조잔디 처리가 시급한 문제로 떠오르고 있다. 국내 처리방법은 폐기 인조잔디 발생 시 사업장 폐기물로서 위탁, 소각 후 매립하고 있으며, 소각 후 매립 처분에 있어 대부분의 인조잔디와 충전재(고무분말, 규사)를 구분하지 않고 일괄 소각 후 매립하고 있어 자원의 낭비와 자연환경의 파괴가 우려된다. 이에 본 연구에서는 폐기 인조잔디 충전재의 0.5mm이하 미분쇄 가공을통한 TPV용 소재 개발을 위한 연구를 진행하였으며, 원자재 공급업체와 중가 가공처리업체, 최종 제품 수요업체, 총괄 관리기관 간의 업무분장을 통하여 자원 재활용 네트워크를 구축하였다.

Oxide Metal 제조공정에서 발생하는 질산암모늄 부산물의 액상비료 및 미생물영양제 제조 네트워크 구축

서태권,김인,서재건,정인경 대한환경공학회 2016 대한환경공학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.11

고효율 건조장치 발생 악취 처리를 위한 악취처리공정 비교연구

황보준권(J.K. Hwangbo),서재건(J.G. Seo),김시환,윤희철(H.C. Yoon),정현태(H.T. Chung),이보원(B.W. Lee),장하나,전은정 한국열환경공학회 2010 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2010 No.추계

본 연구에서는 고효율 하수슬러지 건조장치에서 발생하는 악취물질에 대한 분석을 통해 악취의 특성 및 종류를 파악하고 이를 바탕으로 활성탄 흡착설비, 습식세정설비, 약액세정설비 등에 대한 제거 효율분석을 통하여 효율적인 악취 대처방안에 대한 연구를 수행하였다. 그 결과 소규모 고효율 건조장치(1.8톤/일)의 발생악취 중 악취기여율 면에서는 발레르알데하이드류의 악취가 가장 큰 분포로 나타났고, 메틸머캅탄, 아세트알데하이드의 순서였다. 발생악취에 관하여 적용가능한 활성탄 흡착, 습식세정, 약액세정의 3가지 공정을 비교분석한 결과 전체적인 제거효율은 약액세정>습식세정>활성탄 흡착의 순서로 나타났다.