물리적인 건식 방법으로 소각 및 매립되는 생활계 폐플라스틱에 포함된 이물질을 제거하는 공정을 확립 연구를 수행하였다. 수집 운반되는 생활계 폐플라스틱 시료의 발생 장소, 위치 및 시간에 따라 포함된 이물질 종류가 다르고 수분의 함량에 있어 차이가 많이 있어 투입되는 시료에 대한 일차 이물질 분석이 필요하다. 이물질 분리 공정은 운반 $\rightarrow$ 파쇄 $\rightarrow$ 선별 분리(자력, 와류, 스크린) $\rightarrow$ 저장의 순서로 진행하였으며 파쇄시 흙 종류가 많이 포함된 경우에는 -0.8cm로 파쇄할 경우 효과적이나 일반적으로 -1.2cm 정도로 파쇄하여 이물질을 선별 분리하여도 이물질이 함유량이 3%이하이며, 회수율은 97% 이상이었다.
가정에서 분리 배출된 폐플라스틱은 일반적으로 수선별 등 분리선별 공정을 거친 후 종말품으로 회수되어, 현재 대부분이 매립이나 소각되고 있다. 혼합폐플라스틱 종말품의 경우 2006년 약 175만톤 발생된 것으로 예측되고 있으나, EPR실시 이후로 발생량은 2000년에 비해 2배 이상 크게 증가한 실정이다. 특히, 혼합폐플라스틱 종말품의 경우 PVC 함량(4 wt.% 이하)이 매우 높아 이들의 재활용에 커다란 제약이 되고 있다. 본 연구에서는 혼합폐플라스틱 종말품으로부터 풍력 및 습식 비중선별장치를 이용하여 폴리올리핀계 (PE, PP, PS) 플라스틱을 경량물로 회수하는 선별시스템을 개발하였다. 본 선별시스템은 풍력선별, 자력선별, 1단계 파쇄, 정량공급 및 습식 비중선별 공정으로 구성되어 있으며, 습식 비중선별 공정은 원심분리를 기본으로 혼합-세척-선별 및 탈수가 단일장치내에 집약된 특징이 있다. 또한, 본 연구에서는 연질 플라스틱의 분쇄 효율을 크게 개선한 파쇄기를 개발하였다. 개발된 습식 비중선별장치의 용량은 시간당 0.5 톤으로, 이를 이용하여 회수된 경량물의 PVC 함량은 0.3wt.% 이하이며, 경량 및 중량 회수물의 수분 함량도 각각 10% 이하를 달성하였다.
숙성한 퇴비에서 16종의 사상균을 분리하고 이들의 xylanase 및 cellulase의 활성을 측정하였다. 이 결과 효소활성이 강한 6 균주를 선별하고 이들의 형태학적 특성을 속까지 동정하고 선별된 균주가 생산하는 xylanase와 cellulase의 성질을 비교 검토하였다. 선별된 균주의 배양기질에 따른 효소생산량 산량을 비교하기 위해 cellulose와 xylan으로 배양한 후 이들을 분해하는 효소활성의 비 즉 xylanase/cellulase 비를 계산하고 이들 효소의 일반 성질을 검토하였다. 차후 연구에서 이들 효소를 분리, 정제하기 위해 acetone에 의한 침전성을 아울러 실험하였다.
건설폐기물에서 발생하는 순환골재의 분류 과정에서 발생하는 이물질을 순환골재 출하 전에 회수하기 위하여 회전분리망 흡착 선별기를 설계 및 제작하였다. 제작된 선별기의 성능을 평가하기 위하여, 순환골재에서 자체적으로 회수한 이물질 종류에 따라, 아크릴을 사용하여 규격화된 이물질 샘플을 제작하고, 선별기에서 작동하는 흡입팬의 제어주파수 및 분리망의 흡입구 위치에 따른 선별효율과 순환골재의 오분류율을 평가하여 적절한 운전점을 평가하였다. 순환골재 및 이물질을 입자로 가정한 유동해석을 통해 예측된 선별기의 운전점에서의 분류효율을 평가하였다. 성능 시험 결과 컨베이어 밸트와 흡입구의 거리가 0.2m일 때 95%의 선별효율을 보이는 것으로 나타났으나, 순환골재의 오분류율이 2% 이상으로 선별효율과 2% 이하의 오분류율을 만족하는 운전점은 흡입구 거리 0.254m에서 제어주파수 58Hz으로 나타났다. 유동해석 결과 이물질 선별기에서 순환골재의 오분류는 나타나지 않았다. 기존 순환골재 생산공정에서 이물질 저감을 위해 설치식으로 운용이 가능한 회전분리망을 이용한 풍력 선별시스템을 구축하였다.
본 연구는 생활폐기물 처리에서 매립되는 폐기물량을 줄이고 재활용비율을 늘리기 위하여 고안된 풍력선별기 (공기의 흐르는 방향을 이용하여 공기 중에서 비중분리를 수행하는 방법)에 대하여 ANSYS사의 CFX Program을 이용한 수치 해석적 방법을 통해 풍력선별기의 모형을 설계 및 제작하고 시뮬레이션을 통해 풍력에 따른 폐기물의 분리 효율을 고찰하였다. 흡입장치에서 비닐봉지 1000mL를 흡입하도록 설계할 때 입구 풍속은 0.9 m/sec 이상에서 100%효율을 얻을 수 있었고 1.6 m/sec 이상에서 의 플라스틱병 500mL 와 플라스틱병 1500mL의 혼합 폐기물 효율의 100 % 알루미늄 250mL 선별 효율은 2.3 m/sec 이상에서 100% 마지막으로 알루미늄 250mL를 5mm 두께 압축 선별 효율은 2.4 m/sec 이상에서 90% 임을 알 수 있었다.
다양한 분야에 사용되고 있는 플라스틱은 최근 환경문제가 대두되면서 재활용 이슈가 부각되고 있다. 본 연구에서는 마찰하전형정전선별을 적용하여 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)와 PS(Polystyrene)의 혼합된 폐플라스틱으로부터 ABS를 회수하기 위한 재질분리 연구를 수행하였다. 하전물질의 재질선정을 위한 하전특성연구결과, ABS재질이 대상시료인 ABS와 PS의 혼합 폐플라스틱의 재질분리에 효과적인 하전재질로 확인되었다. 선정된 하전물질을 적용하여 마찰하전형정전선별을 수행한 결과, 공급전압세기 20 kV, 분리대위치 양극방향 2 cm 그리고 상대습도 30%에서 ABS의 품위와 회수율이 각각 99.5%와 92.5%인 결과를 얻어, ABS와 PS의 혼합 플라스틱의 재활용을 위한 재질분리 기술을 확립하였다.
폐자동차 ASR으로부터 염소성분을 제거하기 위하여 풍력선별 및 비중선별 실험을 수행하였다. 또한, ASR플라스틱만을 분리하여 물을 매체로 한 비중선별을 실시하였다. ASR 시료는 모두 8 mm이하로 재분쇄하여 선별실험에 사용하였으며, 플라스틱은 3가지 입도로 나누어 비중선별 실험을 하였다. 풍력선별은 공기유량 9~20 M$^3$/hr 범위의 1단계와 공기유량 25~34 M$^3$/hr 범위의 2단계로 나누어 실시하고 각 산물의 비율과 재질분포를 조사하였다. 1단계 풍력선별후 underflow 산물의 비율은 62~66%인 것으로 나타났으며, 공기유량이 큰 2단계 풍력선별에서는 overflow 산물의 비율이 크게 증가하였다. 폐플라스틱만을 대상으로 한 비중선별 실험결과 부유물질이 침강물질에 비해 다소 많게 나타났으며, 염소함량에 있어서는 최대 수백개의 염소함량 차이를 보여 순수 플라스틱의 경우 매우 우수한 염소함유 재질의 분리효과를 얻을 수 있었다.
노트북 실장인쇄회로기판(Printed Circuit Board Assembly, PCBA)으로부터 탄탈럼을 회수하기 위한 선별실험을 실시하였다. 우선 노트북 실장인쇄회로기판에 실장된 전자부품(Electronic Components, ECs)을 자체개발한 실험장치를 이용하여 기판으로부터 분리하였다. 분리된 전자부품을 체분리하여 -6.35+2.80 mm구간에서 전체 탄탈럼 캐퍼시터의 약 93.2 wt.%를 회수할 수 있었다. 회수된 탄탈럼 캐퍼시터를 해머밀로 분쇄 후, 자력선별기를 통해 자력세기 300 가우스에서 분쇄물 중의 전극을 제거하였다. 전극이 제거된 자력선별 산물을 대상으로 넬슨 선별기(Knelson concentrator)를 이용한 선별 실험 결과 Bowl의 회전수 200 rpm, 유동층수 유량 7 L/min에서 76.9%의 최대 선별효율을 보였으며, 이때 품위 및 회수율은 각각 약 81.1%, 약 78.8%를 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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