• 유기물자원화
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• 제28권4호
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• pp.15-22
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• 2020

매립지에서 발생하는 매립가스 내 포함된 황화수소는 연소과정에서 산소와 결합하여 황산화물을 발생시키고 대기 중의 수분과 결합하여 산성비가 되는 등 다양한 환경 문제를 일으킴에 따라 별도의 전처리 시설이 필수적이다. 매립가스의 탈황을 위해 탄산칼슘(CaCO3) 생성 반응에 따른 침전물 생성 처리, 흡착제를 통한 처리 등 다양한 물리화학적인 방법을 적용하고 있으나, 폐수 등 2차 폐기물의 발생되는 문제가 있다. 이러한 단점을 보완하기 위한 방법으로 생물학적 처리 공정을 이용해 원소황(S°)으로 슬러지 형태인 황부산물로 생성시켜 처리하는 공법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 매립가스 내 황화수소의 생물학적 처리 부산물을 활용하기 위한 기술의 기초연구로서 황부산물을 활용하여 콘크리트 혼화재로 사용하고 첨가량에 따른 강도 보조 효과를 알아보기 위한 실험을 수행하였다. 황부산물 혼합 콘크리트 강도 분석 결과, 황부산물의 혼합은 콘크리트 강도에 영향을 미치며, 10% 혼합시 가장 높은 강도 값을 보이는 것으로 나타났다. 특히, 황부산물 10% 혼합시 포졸란 반응과 CaSO4의 형성 등에 의해 결합 강도를 증가시키는 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제29권2호
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• pp.31-38
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• 2021

본 연구는 미생물전기분해전지를 이용하여 도축부산물의 처리 가능성을 평가하였다. 도축부산물 희석액을 772, 1,222, 1,431 mg COD/L의 농도로 반응조에 주입하였으며 각 유입농도에서 인가전압 변화 (0.3, 0.6, 0.9 V)에 따른 COD 제거 및 메탄가스 발생 특성을 평가하였다. 메탄가스 발생량은 유입 COD 농도 1,431 mg/L와 인가전압 0.9 V 조건에서 최대치를 얻을 수 있었다. 모든 인가전압 조건에서 주입농도가 증가할수록 COD 제거율이 증가하였으며 평균 COD 제거율은 62.3~81.1% 이었다. 돼지 간은 난분해성 성분이 많아 혐기성소화에 적절하지 않은 기질이나 미생물전기분해전지의 생물전기화학반응을 통해 잠재적 메탄 수율의 80%인 129~229 mL/g COD의 높은 수율을 얻을 수 있었던 것으로 판단된다. 향후 반응조 형상 및 운전조건 최적화 등을 통하여 기질의 소화속도와 소화율을 보다 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제22권3호
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• pp.251-258
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• 2022

시멘트산업에서는 CO₂ 배출량 감축을 위해 원료대체 및 전환기술, 저탄소 신열원 활용 공정효율 향상기술, 공정발생 CO₂ 포집 및 재자원화 기술 개발이 진행되고 있다. 공정발생 CO₂ 포집 및 재자원화는 대규모로 배출되는 배기가스에서 CO₂를 분리 및 포집하는 기술로 지중저장과 해양저장, 탄산염 광물화로 크게 세 가지로 나뉜다. 이에 본 연구에서는 CO₂를 탄산염광물로 저장할 수 있는 CSC를 개발하고자 기초 실험을 진행하였다. 클링커 원료 배합에서 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비가 다른 세 가지의 CSC 클링커를 제작하여 클링커의 성분 및 상 분석을 진행하였다. 제조한 CSC 클링커는 Wollastonite와 Rankinite가 생성되었다. 또한, CSC 페이스트 탄산화 시험편은 탄산화 생성물로 Calcite가 생성되었음을 확인할 수 있었다. CSC 클링커와 CSC 탄산화 시험편은 CSC 클링커 화학조성에서 SiO₂/(CaO+SiO₂) 몰비가 낮을수록 Wollastonite 생성량이 감소하고 Rankinite의 생성량이 증가하였고, CSC 페이스트 시험편의 탄산화 진행에 따라 Calcite 생성량이 증가하였다. 이는 Rankinite가 Wollastonite보다 CO₂를 광물화하는데 반응성이 높은 것으로 판단된다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권4호
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• pp.12-18
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• 2022

우리나라는 철광석, 석탄 등 철강 산업에 사용되는 원료를 수입에 크게 의존하고 있다. 이러한 원자재는 글로벌 철강산업의 원가, 생산성, 품질경쟁력에 큰 영향을 미친다. 따라서 철강사의 경쟁력을 확보하기 위해서는 원자재의 수입 의존도를 줄이는 것이 필요하며, 원료 의존도를 낮추기 위해서는 Fe를 함유한 부산물을 활용하는 것이 좋은 방법이 될 수 있다. Fe 함유 부산물은 주로 철강 산업에서 발생하며 Fe 함량이 높으나(40~70%) 매우 미세한 분말 형태를 가지고 있다. 이러한 미세한 분말을 플랜트 공정에 직접 사용할 경우 부산물이 비산되어 조업과 환경에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 따라서 Fe 함유 부산물을 광범위하게 사용하기 위해서는 보다 큰 형태로 전처리할 필요가 있다. 이를 위해 펠렛 및 브리켓과 같은 더 큰 모양을 만들어 사용하는 것이다. 브리켓을 만드는 방법은 대표적으로 두 가지 방법이 있다. 첫번째는 열과 압력을 가하여 핫브리켓을 제조하는 방법이고, 두번째는 열을 사용하지 않고 소량의 바인더와 압력을 가해 냉간 브리켓을 제조하는 방법이다. 본 연구에서는 Fe 함유 부산물을 이용하여 고강도 냉간 브리켓을 가장 효율적으로 제조하기 위한 방법을 연구하였고, 다양한 조건에서 성형율과 브리켓 강도를 조사하여 최적의 제조 조건을 도출하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.185-194
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• 2022

커피는 세계에서 가장 많이 소비되는 음료 중 하나이며 석유에 이어 두 번째로 많이 거래되는 상품이다. 커피의 수요가 많은 만큼 커피 산업에서는 독성이 있고 심각한 환경문제를 일으키는 다량의 폐기물이 생성된다. 본 연구는 사용된 커피찌꺼기(SCG)를 재활용하여 콘크리트 제조 시 시멘트를 대체하는 혼화재로써의 활용가능성을 확인하는 것을 목표로 한다. 커피찌꺼기를 재활용하기 위해서 커피찌꺼기는 수분 제거를 위해 건조되고 850℃의 소성로에서 8시간 동안 소성하며, 탄화된 커피찌꺼기는 볼밀 분쇄를 통해 커피찌꺼기 애시(CGA)로 제조된다. 제조된 커피찌꺼기 애시의 화학성분 분석은 XRF로 수행하였으며, 화학성분 분석결과 커피찌꺼기 애시의 주요 성분은 K₂O(51.74 %), CaO(15.92 %), P₂O₅(14.39 %)이며 MgO(7.74 %), SO₃(6.89 %)의 부성분과 소량의 F₂O₃(0.66 %), SiO₂(0.59 %), Al₂O₃(0.31 %)가 함량되어 있다. 물리 역학적 특성을 평가하기 위해 커피찌꺼기 애시를 5 %, 10 %, 15 % 중량 치환하여 수행하였다. 품질 시험결과, 커피찌꺼기 애시가 5 % 치환된 CGA 5의 28일 활성지수는 80 %이며, 플로 값 비는 96 %로 플라이 애시 2종의 품질기준을 만족하는 것으로 나타났다. 모르타르의 역학적 시험결과로부터 커피찌꺼기 5 %가 포함된 시편에서 최적의 결과를 확인할 수 있었으며, 우수한 기계적, 물리적 특성을 보여주었다.

• 청정기술
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• 제28권3호
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• pp.203-209
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• 2022

본 연구에서는 태양광 폐모듈 해체과정에서 회수한 실리콘을 재활용하여 기계구조용 메커니컬 실을 제조하는 공정에 대해 전과정평가 방법에 의한 환경성평가를 수행하였다. 재활용 실리콘은 고순도 정제 후 탄소와 반응시켜 β-SiC 입자로 합성하고 압축 성형, 소결 및 열처리를 거쳐 제품을 생산한다. 현장 데이터 수집 및 환경부 LCI DB를 활용하여 각 단계별로 자원고갈, 산성화, 부영양화, 지구온난화, 오존층파괴, 광화학산화물 등 6개 영역의 환경영향을 산정하였다. 영향범주 별 환경영향은 지구온난화 45 kg CO₂, 광화학산화물 2.23 kg C₂H₄으로 크게 나타났으며 가중화 분석결과 광화학산화물, 자원고갈 및 지구온난화에 의한 환경영향이 98.7%로 높은 기여도를 차지하였다. 원료 실리콘과 탄소를 미분쇄 혼합하는 습식공정과 β-SiC 과립화 공정이 주요한 환경영향 유발요인이므로 건식공정으로 전환 및 대기 배출되는 용매는 회수하여 재이용하는 시스템으로 개선이 필요하다. 폐모듈 실리콘의 재활용에 의해 자원고갈의 영향은 53.9%, 지구온난화는 60.7% 감소하며 가중화 결과 전체적인 환경영향이 27% 감소하는 것으로 분석되어 폐모듈 재활용은 자원절약과 탄소중립 실현의 주요 수단이 될 수 있음을 LCA 분석으로 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권2호
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• pp.63-69
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• 2022

본 연구에서는 국내에 의치한 관인광산의 바나듐 함유 티탄철광(vanadium titanium magnetite, VTM) 광석 대상으로 기계적 분쇄에 의한 결정구조를 평가하고자 다양한 조건에서의 유성 볼밀을 통한 기계적 분쇄를 수행하였으며, 산물에 대하여 결정구조 거동을 평가하였다. 사용된 관인광산 VTM 광석은 자철석과 티탄철석이 주요 광종이며, 주요 맥석광종은 철기반 실리케이트로 확인되었다. 유성 볼밀에 의한 기계적 활성화 결과에 따르면 분쇄메디아(볼) 크기는 크기가 작을수록 결정화도 및 결정크기가 감소하였으며, 시료/볼 충전은 시료가 투입이 적을수록 무정형화가 크게 일어남을 확인되었다. 게다가, 분쇄운전 변수인 분쇄속도 및 시간은 증가할수록 결정구조의 변화가 크게 관찰되었으며, 볼 크기 및 시료/볼 충전비보다도 분쇄속도 및 시간에 의한 결정구조 거동의 영향을 크게 주는 것으로 확인되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권2호
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• pp.3-11
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• 2022

전 세계적으로 고강도 합금 및 신재생에너지 산업의 수요 증가로 인하여 핵심 원료인 바나듐의 수요가 증가할 것으로 기대된다. 이에 따라, 지금까지 바나듐은 다른 산업의 부산물로 회수되었으나, 직접적인 개발에 대한 이목이 집중되고 있다. 특히, 매장량과 생산량이 가장 많은 중국에서는 함바나듐 무연탄광과 티탄철광으로부터 바나듐을 회수하는 연구가 활발하게 수행되고 있다. 국내에도 경기 북부 지역에 함바나듐 티탄철광이 대량 부존되어 있다고 알려져, 이를 개발하고자 하는 기초 및 실증연구가 수행되고 있다. 따라서 본 총설에서는 국내외 바나듐 선별 기술 현황을 조사하여 소개하였으며, 이를 토대로 현재 전량 수입에 의존하고 있는 바나듐에 대한 자립 수급의 필요성을 알리고자 한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.89-96
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• 2023

산업부산물인 페로실리콘을 사용한 시멘트 콘크리트의 내구성능을 평가하기 위하여 페로실리콘의 치환율을 3단계로 변화시켜 제조한 시멘트 경화체의 염화물침투저항성, 알칼리실리카 반응성에 대하여 평가하였다. 페로실리콘을 사용한 시멘트 콘크리트의 내구성능은 화학조성이 유사한 실리카흄과 비교하여 평가하였으며, 에너지 분산형 X선 분광법, 공극측정 및 X선 회절분석 등 기기분석을 통하여 페로실리콘 콘크리트의 미세 구조적 특성을 고찰하였다. 그 결과, 페로실리콘을 10 % 치환한 경우 OPC콘크리트보다 높은 강도발현 특성을 보인 반면 치환율이 20 %, 30 % 증가할수록 압축강도는 낮게 발현되었다. 그러나 염화물 침투저항성에 대한 결과는 치환율이 증가할수록 우수한 결과를 나타내었으며, 실리카흄을 사용한 경우에 비하여 페로실리콘을 사용한 콘크리트의 내구성은 약간 떨어지지만 OPC에 비해서는 우수한 결과를 나타내었다. 이는 페로실리콘의 실리카(SiO₂) 함량이 높아 더 많은 C-S-H 겔을 생성하여 더 밀실한 공극 구조를 만들었기 때문이라 생각된다. 길이변화시험을 통한 규산염 바인더에 대한 알칼리실리카반응의 위험성은 대부분 0.2 % 미만으로 나타났으며, 페로실리콘 및 실리카흄을 사용한 모르타르 모두 치환율이 증가할수록 알칼리실리카 반응에 대한 저항성은 우수한 것으로 나타났다. 따라서 고가의 실리카흄을 사용하는 대신 산업 폐기물을 재사용하면 제조 중 환경 부하를 줄이고 비용을 절약할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권11호
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• pp.77-85
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• 2007

본 연구에서는 준설토 및 Bottom ash를 동시에 재활용하기 위하여 개발된 복합지반재료의 역학적 특성을 고찰하였다. 본 실험에서 제작된 복합지반재료는 부산 신항 건설현장에서 채취한 준설토, 시멘트, 기포 및 삼천포 화력발전소에 서 발생한 Bottom ash로 구성되어졌다. 다양한 배합비로 제작된 복합지반재료의 역학적 특성을 고찰하고, 특히 Bottom ash 혼합에 의한 역학적 거동 특성을 조사하기 위하여 다양한 실내실험이 수행되어졌다. 복합지반재료에 대한 실험결과 응력-변형 관계와 일축압축강도는 배합조건에 크게 의존하는 것으로 나타났고, 특히 Bottom ash 혼합시 압축강도 및 응력-변형 곡선의 기울기가 증가하는 Bottom ash 보강효과를 확인하였다. 복합지반재료의 압축강도는 양생기간이 증가할수록 증가하며, 28일 강도는 7일 강도의 약 $1.7{\sim}1.8$배 증가하는 것으로 나타났다. 복합지반재료의 단위중량은 기포함량에 크게 의존하였다. 복합지반재료의 변형계수($E_{50}$)은 Bottom ash의 혼합으로 인해 강도가 증가함에 따라 증가되었다.