재활용 골판지 백수 내 회분의 선택적 분급을 위한 클리너의 활용 기술 연구 = Study on the Application of Cleaners for Selective Ash Fractionation in Process Water from OCC Recycling

국문 초록 (Abstract)

국내 포장, 배달 시장의 성장으로 골판지의 수요가 증가함에 따라 그 생산량의 증대되면서,
골판지 자원 (Old Corrugated Container, OCC) 재활용 제지 공정수의 오염과 이로 인한 골판지 원지의 품질 저하 문제가 대두되었다. OCC 재활용 공정의 백수 내 고형분은 주로 미세섬유와 회분 입자로 이루어지는데, 특히, 무기안료 코팅지로부터 주로 유래된 회분은 섬유 간수소결합을 방해하여 종이의 강도와 강성을 저해하는 문제를 유발한다. 따라서 공정수에 포함된회분은 제거하고, 미세섬유는 회수하여 재활용하는 선택적 분급에 관한 연구가 절실한 상황이다.
현재 OCC 재활용 현장의 공정수 처리에 활용되는 용존공기부상기 (Dissolved Air Flotation,
이하 DAF)는 공정수의 고형분을 버리지 않고 재이용할 수 있도록 회수하는 설비인데, 이때회수된 DAF Scum에는 입경이 작아 부유부상이 용이한 미세한 회분과 미세분이 주로 포함되어있다. 종이 강도에 결정적인 영향을 미치는 섬유 결합 측면에서 동일한 질량의 미세한 회분과크기가 큰 회분이 보류된 종이의 강도를 비교하면, 상대적으로 비표면적이 넓은 미세한 회분이섬유간결합에 더 악영향을 주기 때문에, 결국 OCC 재활용 현장은 그나마 강도에 덜 해로운크기가 큰 회분을 버리고 종이 강도에 더 큰 악영향을 주는 미세한 회분을 주로 회수하여원료로 사용하고 있는 셈이다.
따라서 본 연구에서는 OCC 재활용 공정의 백수를 다단 클리닝 처리하여 상대적으로 작은크기의 미세섬유와 미세한 회분은 1차 클리닝 Accept로 폐수처리장으로 보내고, 1차 클리닝Reject를 추가로 다단 클리닝 처리하여 크기가 큰 회분이 다량 포함된 2차 클리닝 Reject를저강도 골판지 원지의 탈수성 향상용으로 사용하고자 하였다. 아울러 크기가 큰 미세섬유를 다량포함한 2차 클리닝 Accept는 골판지 원지의 강도 향상을 목적으로 재이용하고자 하였다.
이를 위해 OCC 공정수를 클리너로 처리하는 적정 운전 조건을 실험으로 탐색, 설정하고, 클리너로 분급한 백수와 OCC 원료를 혼합하여 재활용 지료를 조성한 다음, 탈수성 및 수초지강도를 비교한 결과, 2차 클리닝 Reject를 혼입한 지료에서 우수한 탈수성을 확인하였고, 2차클리닝 Accept를 혼입한 수초지의 강도가 상승함을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 총괄 서론 1
• Ⅱ. 연구사 4
• Ⅲ. OCC 재활용 공정 백수에 포함된 회분 분급을 위한 클리닝 조건 설정 8
• 1. 서론 8
• 2. 재료 및 방법 9
• 2.1 공시재료 9
• 2.1.1 클리너 9
• 2.1.2 공정 백수 10
• 2.2 실험방법 10
• 2.2.1 클리너 분급 10
• 2.2.2 농도 및 회분 함량 측정 12
• 3. 결과 및 고찰 13
• 3.1 클리너 분급 효율의 비교 13
• 3.1.1 공정 백수 분석 13
• 3.1.2 클리너 리젝트의 농축계수 비교 14
• 3.2 회분 제거율 및 유기물 손실률 비교 17
• 3.2.1 회분 제거율 17
• 3.2.2 유기물 손실률 20
• 3.3 최적의 클리너 운전 조건 탐색 23
• 3.3.1 분급 효율 비교 23
• 4. 결론 28
• Ⅳ. 재생지의 강도 및 탈수성 개선을 위한 백수의 다단 Cleaning 처리 29
• 1. 서론 29
• 2. 재료 및 방법 30
• 2.1 공시재료 30
• 2.1.1 클리너 30
• 2.1.2 공정 백수 30
• 2.1.3 종이 30
• 2.2 실험방법 31
• 2.2.1 클리너 분급 31
• 2.2.2 농도 및 회분 함량 측정 32
• 2.2.3 지료조성 32
• 2.2.3.1 라이너지의 펄핑 및 스크린 처리 32
• 2.2.3.2 분급 백수의 희석 및 농축 33
• 2.2.3.3 지료 및 백수 혼입 33
• 2.2.4 수초지 및 탈수성의 측정 34
• 2.2.4.1 여수도 34
• 2.2.4.2 Wet End Process Simulator 초지 35
• 2.2.4.3 사각 수초 35
• 2.2.5 수초지 물성의 측정 36
• 3. 결과 및 고찰 37
• 3.1 클리너 분급 효율의 비교 37
• 3.1.1 공정 백수 분석 37
• 3.1.2 농축계수 비교 39
• 3.2 탈수 특성 비교 41
• 3.2.1 여수도 41
• 3.2.2 여과 cake의 Final Air Permeability (FAP) 43
• 3.3 종이 물성 44
• 3.3.1 파열 강도(burst index) 44
• 3.3.2 압축 강도(compressive index) 47
• 3.3.3 내부 결합 강도(internal bonding strength) 50
• 4. 결론 53
• Ⅴ. 총괄 결론 54
• Ⅵ. 참고 문헌 56
• Abstract 63