• 유기물자원화
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• 제13권1호
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• pp.61-70
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• 2005

우리나라 음식물 쓰레기를 자원화하여 사료나 퇴비로 활용되는 과정에서 일어나는 고농도의 염분 문제를 해결하고 자원화 공정에서 배출되는 침출수의 수질 개선을 위하여 음식물 쓰레기에 소량의 물을 첨가하여 희석/탈수방법에 의한 로터리식 저염화 공정설비를 설계 제작하여 음식물 쓰레기에 함유된 염분 저감 실험을 수행하였다. 개발된 로터리식 저염화 공정설비는 시간당 0.5톤의 음식물 쓰레기를 연속적으로 투입할 수 있는 파이롯트 설비이며, 설비 가동시 첨가되는 물의 양은 음식물 쓰레기의 함수율에 따라 산출되는데 음식물 쓰레기 1kg당 약 0.8리터의 수돗물이 일정한 유속으로 로터리형 저염화 반응조에 분사 투입되면서 희석/교반/탈수공정에 의하여 저염화가 진행되는 구조이다. 설비의 성능 평가를 위하여 대학의 구내식당에서 배출되는 음식물 잔반을 수거한 그대로 설비에 투입하여 시험가동을 거친 후 실증 실험을 수행하였는데 염소이온의 침전 적정법, 전극에 의한 salinity측정법으로 염분의 저감도를 평가한 결과 음식물 쓰레기를 1차 탈수한 후 희석/교반/탈수에 의한 운영방법으로 항상 50%이상의 염분 저감효율을 얻을 수 있었다. 설비가동시 배출되는 침출수는 첨가된 물의 양을 포함하여 음식물 쓰레기 1kg당 약 1.1리터가 배출되는데 유기고형물질의 양이 매우 많아서 망에 의한 중력여과와 원심분리에 의한 고액분리에 의하여 유기성 고형 물질을 대부분 회수하여 자원화용으로 반출될 제품에 재투입하여 자원화용으로 반출될 제품의 품질 저하를 감소시킬 수 있었으며, 최종 침전조 상등수의 TS가 최저 $200mg/{\ell}$까지 수질 개선 효과를 얻을 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제38권2호
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• pp.165-176
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• 2005

심해저 퇴적물에 분포하는 천연가스는 물리, 화학적인 조건에 따라서 세 가지 상(phase)으로 존재한다. 즉, 공극수에 녹아있는 가스의 농도가 용해도 이하이면 용존 가스 형태로 존재할 것이며, 용해도 이상이면 자유가스가(free gas) 형성될 것이며, 자유가스를 포함하는 해저 퇴적물이 저온 고압 조건인 하이드레이트 안정 지역이라면 가스 하이드레이트로 존재한다. 심해저 퇴적물내의 가스의 농도를 정확히 파악할 수 있다면 천연가스와 하이드레이트의 형성과 분포를 예측할 수 쳐다. 그러나, 해저 퇴적물 내에 포함되어 있는 가스의 양을 정확히 측정하는 것은 매우 어렵다. 심해저 퇴적층에서 가스를 채취하는 방법으로 널리 이용되는 공기층 가스 기법을 이용하여 퇴적물내의 가스의 양을 가늠하는 것은 천부 퇴적층에서만 가능하고 심부 지층에서 채취한 가스는 코어 회수와 시료 채취 과정에서 대부분의 가스가 유실되고 극히 일부만 정량 분석된다. 압력 코어(Pressure Core Sampler PCS)는 길이 $1{\cal}m$, 반경 $4.32{\cal}cm$ 규격으로 총 $1,465cm^3$의 퇴적물을 68.9 Mpa 압력 하에서 채취하는 장비이다. ODP Leg 204 시추 동안에 총 6개 지점(site) 에서 압력 코어를 사용하여 각 시추 지점에서 심도에 따른 퇴적물내의 가스의 양과 가스 하이드레이트의 분포를 측정하였다. 분석 결과 시추 위치에 따라서 가스 농도 및 분포 특성이 서로 다르게 나타났다. 하이드레이트 릿지(Hydrate Ridge)의 정상 주변에는 해저면 퇴적물에 메탄가스가 과포화되어 있고 정상 측면 및 분지지역에는 일부 심도의 퇴적물에서만 과포화되어 있었다. 하이드레이트 릿지의 가스 하이드레이트 분포는 압력 코어에 의해서 측정한 현장(in-situ)의 가스 농도 특성과 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제19권3호
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• pp.24-32
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• 2010

본 연구에서는 생활폐기물 전처리 시설 및 재활용 선별시설로 반입되는 필름류를 선별하기 위한 기계식 회전레이크를 개발하였으며, 성능평가 및 환경적합성 검토를 통하여 현장 적용 가능성 평가를 수행하였다. 실험결과 처리용량은 벨트컨베이어속도 38.5 m/min, 레이크 회전속도 26.0 rpm(1,2차 레이크 개수는 각각 39개, 52개, 3차 브러쉬 48개)에서 5.3 ton/hr로 설계용량인 5.0 ton/hr를 만족하였으며, 레이크 회전속도 28.0 rpm에서 필름류 회수율은 92.60%, 순도 96.50%로 매우 높게 나타났다. 본 장치에 대한 소음, 진동 및 비산먼지 농도 등에 대한 환경성 평가 결과, 환경오염법적배출허용 기준치를 모두 만족하는 것으로 조사되었다. 또한, 선별된 필름류를 대상으로 고형연료(RPF; Refuse Plastic Fuel) 제조를 통한 재활용 가능성을 평가한 결과, 발열량 약 9,740.3 kg/kcal, 염소함량 약 0.18%로 고형연료 품질기준 1등급을 만족하였다. 따라서 필름류 선별장치를 재활용 선별시설에 적용할 경우 작업량 증가 및 작업환경의 개선이 가능하고, 필름류 제거를 통한 자동화선별장치의 선별효율을 개선 할 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 선별된 필름류를 고형연료로 제조하면 화석연료의 대체 에너지원으로서 사용 가능할 것으로 사료된다.

• 자원리싸이클링
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• 제15권1호
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• pp.46-57
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• 2006

폐기물고형연료(RDF : Resused Derived Fuel)를 연료로 하는 연소기술의 개발을 위하여 기포유동층 연소로와 순환유동층 연소로, 연속연소식 연소로, 회분식 연소로 등 다양한 연소장치를 이용하여 연소 특성실험을 하였다. 여러 종류의 연소설비에서 RDF의 연소 및 배출가스 특성을 비교, 분석하였으며 RDF 전용 연소설비에 대하여 보다 깊은 연구의 기초 자료로 활용하자고 하였다. 기포 유동층 및 순환유동층연소로에서는 적정투입량과 가스공탑속도등 적정운전조건에 따라 안정적인 연소가 이루어지는 것을 확인할 수 있었다. 순환유동층 연소로에서 연소조건에 따라 연료 중의 질소성분과 연소공기 중의 산소와의 반응이 커져서 NOx의 농도가 높아지는 것을 알 수 있었으며 $SO_2$는 매우 낮은 농도로 측정되어 RDF의 유동층 연소시 거의 발생하지 않는 것으로 판단되었으며, HCl의 경우 평균 36.4ppm으로 배출허용기준치보다는 낮으나 저감대책이 필요한 것으로 판단되었다. 연속연소식 연소로와 회분식 연소로의 경우 성형 RDF와 fluff RDF를 비교 실험한 결과 높은 밀도를 가진 성형 RDF의 연소가 안정적인 열회수 측면에서 더 유리한 것을 알 수 있었으며 배가스 특성은 비슷한 값을 나타내었으며 배출가스 특성은 비슷하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제15권1호
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• pp.37-45
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• 2006

대량 발생되어 환경 문제를 유발하는 폐플라스틱의 처리방법으로 열분해에 의한 대체 연료유 생산 기술이 부각되고 있다. 본 연구에서는 국내 폐플라스틱의 발생 현황, 국내외 유화 기술 현황, 유화의 기본적인 공정 기술과 문제점, 그리고 한국에너지기술연구원에서 개발된 유화의 신기술을 소개하였다. 이 공정의 특징은 열가소성 폐플라스틱이 혼합된 원료에 대해 공정 운전의 자동화에 의한 연속 운전이 가능하고, 반응 공정이 무촉매이지만 왁스 생성을 최소화한 순환식 분해 반응 공정이며, 또한 생성 가스의 재 사용과 슬러지로 부터 오일 회수에 의한 배출 산사물의 양을 줄이는 등의 특징을 가진 경제적, 환경적으로 많은 장점을 가지고 있다. 연간 300톤 규모의 파이롯트 플랜트 실험 결과는 정상 운전이 3일 이상의 연속 운전에 의해 오일 수율을 $81\%$ 정도 얻었다. 증류탑 상단과 하단에서 얻은 생성유는 각각 가솔린과 디젤인 경유보다 조금 높은 끊는점 분포를 보였다.

• 자원리싸이클링
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• 제15권3호
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• pp.66-73
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• 2006

망간단괴 제련 과정에서 니켈 이온의 회수량을 높임과 동시에 니켈 폐수를 제거하기 위한 기초 연구를 수행하기 위해 인공니켈 폐수와 실폐수에 대해 흡착제로 망간단괴를 사용하여 고정층 연속 흡착 실험을 하였다. 인공니켈폐수에 대한 고정층 흡착 칼럼의 충전층 높이, 유입수의 유량, 그리고 유입되는 니켈폐수의 농도를 변화시키면서 흡착 특성의 변화양방을 검토하였다. 흡착실험의 결과를 Bohart-Adams식에 적용하여 고정층 칼럼에서의 흡착량 및 흡착속도상수를 계산하여 비교하였다. 또한 고정 흡착층 파과곡선으로부터 유입수의 유량과 흡착질의 초기농도의 변화에 따른 각 칼럼의 흡착량의 변화를 검토하였다. 직렬 연결 칼럼들에 대해 초기 칼럼에서 최종 칼럼으로 흡착이 진행됨에 따라 흡착량은 상승하는 것으로 파악되었다. 실폐수를 고정층 칼럼에 유입하여 흡착특성을 살펴 본 결과, 충전층 높이에 따른 흡착양상의 변화가 인공폐수와 달리 뚜렷하게 관찰되지 않았는데 이는 인공폐수에 비해 실폐수 중의 $Ni^{2+}$의 농도가 현저히 높기 때문인 것으로 판단되었다. 실폐수의 흡착율에 미치는 망간단괴 입자크기의 영향에 대한 검토에서는 흡착제 입자가 작아질수록 니켈 이온의 흡착율이 다소 상승하는 것으로 파악되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제23권6호
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• pp.22-29
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• 2014

네오디뮴 폐자석 침출액으로부터 희유금속인 네오디뮴을 회수하는 연구와 함께 네오디뮴과 같이 침출되는 철의 부가가치를 높이는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 네오디뮴과 같이 침출되는 철의 유용자원화를 위한 기초연구로 철 나노분말을 제조하는 실험을 수행하였다. 본 연구는 $FeCl_3$ 용액을 철 분말 원료로, 분산제는 $Na_4P_2O_7$와 Polyvinylpyrrolidone를 이용하였고, 환원제로는 $NaBH_4$, 철 나노분말 핵생성 촉진제 seed로 염화팔라듐을 사용하였다. 제조한 철 나노분말을 XRD, SEM을 이용하여 분말의 형상 및 크기를 분석하였다. Fe와 $NaBH_4$의 몰 비를 1 : 5로 조절하여 철 분말을 제조하였으며, 이 때 철 분말은 구형이었으며, 입도는 약 50 ~ 100 nm 였다. 분산제 $Na_4P_2O_7$의 경우 100 mg/L에서 철 이온의 제타포텐셜이 음의 값을 가졌고, $FeCl_3$ 과 PVP와 Pd의 질량비 1 : 4 : 0.001에서 분산이 양호하고, 입도가 100 nm 인 철 나노분말을 합성하였다. 같은 반응 조건에서 폐 Nd 침출액의 Fe 이온을 pH를 조절하여 슬러리화한 후 실험을 진행한 결과, pH 9에서 구형의 철 분말을 합성할 수 있었으며, 20 L 이상의 Scale-up 공정에서는 분산제 없이 환원제로 175 nm 크기의 철 분말을 합성할 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제23권6호
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• pp.12-21
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• 2014

니켈 산화광인 라테라이트광은 크게 두 종류 광물로 구분되는데 이 중 사프로라이트는 건식제련용 원료로 그리고 리모나이트는 습식제련용 원료로 사용하여 니켈을 각각 회수하고 있다. 사프로라이트 및 리모나이트가 혼재하는 원료물질을 사용할 경우 건식 및 습식제련에서 경제적 손실이 발생할 수 있기 때문에 광물 간 분리 선별이 필요하다. 본 연구에서는 리모나이트와 사프로라이트의 분쇄성 차이를 이용하여 분쇄한 후 건식분급으로 두 광물을 선별하였다. 그 결과 리모나이트에 사프로라이트가 30%이하로 혼입되면 Mg+Si 성분의 함유량이 10%이하인 리모나이트질 라테라이트광을 얻을 수 있어 습식제련용 원료로 사용이 가능하다.

• 자원리싸이클링
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• 제22권1호
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• pp.64-71
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• 2013

지구온난화 원인으로 지목되고 있는 $CO_2$가스를 저감시키기 위한 방안 중의 하나로 칼슘이나 마그네슘 등을 함유하는 천연규산염 광물의 탄산염화가 제안되고 있다. 전기로제강슬래그는 칼슘, 마그네슘 등 을 주성분으로 하는 규산염들로 구성되고 있어, 이 슬래그를 천연규산염 광물 대신에 탄산염화의 대상원료로 사용하면 $CO_2$가스저감은 물론 탄산칼슘과 같은 산업원료를 제조, 활용할 수 있는 가능성이 있다. 전기로제강슬래그 탄산염화에 의한 탄산칼슘 제조공정은 칼슘성분의 분리단계와 분리된 칼슘성분의 탄산염화단계로 구성된다. 슬래그 중의 칼슘성분 분리를 위한 초산침출 연구결과는 이미 보고되어 있으며 분리된 침출용액 중의 칼슘이온의 탄산염화는 고압의 $CO_2$가스 하에서도 반응속도가 매우 느린 것으로 예측되고 있다. 본 연구에서는 보다 효율적인 침출 및 탄산염화 공정의 개발을 위하여 염산수용액 침출에 의한 칼슘성분 분리에 관한 실험을 수행하였으며 그 침출결과를 초산침출 실험결과와 비교, 분석하였다. 용액 중의 $Ca^{2+}$의 $CO_2$가스에 의한 탄산염화 반응에 대한 열역학적 자료를 통하여 용액의 pH에 따른 $Ca^{2+}$과 $CaCO_3$의 phase boundary를 고찰하였다. 슬래그 중의 칼슘성분 분리를 위해서는 염산이 초산에 비하여 더욱 효율적인 침출용매이며, 염산을 침출용매로 사용 시는 침출용액 중의 미반응산의 회수 및 재순환이 유리할 것으로 기대된다.

• 자원리싸이클링
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• 제17권2호
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• pp.3-15
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• 2008

다양한 독성 폐기물이 주변 환경에 배출되면 궁극적으로 모든 생명체의 생존에 위협이 된다. 박테리아 및 곰팡이종의 반응을 이용한 미생물침출 및 미생물복원을 포함하는 바이오 습식제련은 환경문제를 극복하는데 적합한 경제성이 있는 잠재기술이다. 미생물침출은 Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans, Laptospirillum ferrooxidans와 같이 금속과 반응을 일으키는 박테리아를 이용하여 다양한 광물 및 폐기물로부터 금속 성분을 용해하는 것을 말한다. 일반적으로 미생물 침출반응은 직접 및 간접반응으로 나누어진다. 직접반응에서 박테리아는 성장 및 물질대사를 위하여 침출 기질로부터 전자를 받아 황산을 생산하므로써 황화광물을 산화시킨다. 반면 간접반응에서는 철산화 박테리아에 의해 생성된 $Fe^{3+}$가 황화광물을 산화시킨다. 이러한 침출기구를 통하여 저품위 광물 및 정광, 슬러지, 광미, 플라이 애쉬, 슬래그, 전자 스크랩, 폐밧데리 및 폐촉매 등으로부터 금속을 회수할 수 있다. 생물학적 방법은 폐기물의 매립을 극복할 수 있는 대체기술로서 건강하고 깨끗한 환경 보존에 기여할 수 있다.