• 광물과 암석
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• 제33권3호
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• pp.185-193
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• 2020

자원의 재활용 관점에서 굴패각의 소성에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. 굴패각을 소성시켜 만들어진 생석회는 건식으로 사용되기도 하고 물과 반응을 시켜 액상소석회로 변환시킨 뒤 사용되기도 한다. 그러나 굴패각은 석회석과는 약간 다른 소성 및 액상소석회 변화의 특성을 보여준다. 본 연구에서는 굴패각과 이를 비교하기 위한 석회석을 소성시켜 생석회를 만든 후 이를 다양한 온도의 물과 반응시켜 액상소석회로 변환 실험을 실시하였다. 액상소석회로 변환 후 150 ㎛의 체를 이용하여 거르고 액상소석회로의 전환률을 계산하였다. 소성된 석회석은 모든 온도에서 액상소석회로 전환되었다. 그러나 굴패각의 경우 본 연구의 실험조건 중 30℃와 50℃에서 액상소석회로 변환되지 않고 오히려 물과의 반응을 통하여 만들어진 Ca(OH)₂의 존재로 질량이 증가하였으며 90℃에서도 석회석 보다는 낮은 액상소석회 전환률을 보여주었다. 굴패각에서 보여주는 이러한 차이는 굴패각의 각주층과 진주층에서 발견되는 단백질의 일종인 콘키올린이 높은 온도에서도 분해되지 않아 물과의 반응을 감소시켜 생기는 결과로 일부 설명할 수 있다. 그러나 콘키올린이 존재하지 않는 초크층에서도 석회석 보다 액상소석회의 변화률이 낮음을 보여준다. 이것은 석회석에는 거의 존재하지 않으나 굴패각에서 미량으로 존재하는 Na에 의하여 소성 시 패각의 방해석이 공융용융체 형성과 같은 추가적인 반응에 의한 것으로 생각된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제18권3호
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• pp.133-142
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• 2014

최근 골재 수급불균형 문제 및 천연자원 고갈에 관한 사회적 관심이 집중되는 가운데, 종래 철강공정에서 부산물로 발생하는 슬래그 중 전기로 산화슬래그는 그 물리적 특성이 일반 골재와 유사한 특성이 있어 콘크리트용 골재로서 활용가능성이 높게 평가되나 슬래그 중 함유되어 있는 free-CaO에 의한 표면결함을 야기하는 문제를 내재하고 있다. 본 연구는 이러한 전기로 산화슬래그 골재의 화학적 안정성 확보 방안을 도출하고 이를 통해 안정화된 슬래그 골재를 용도별 콘크리트용 잔골재로 활용하여 콘크리트의 역학적 성능 및 내구성능을 실험적으로 평가함으로서 최종적으로 전기로 산화슬래그 잔골재의 활용방안을 제시하는 데 그 목적이 있다. 본 연구결과, 전기로 산화슬래그의 골재입경 조정, 소정 기간 동안의 자연 에이징 처리에 의해 팝아웃 등의 표면결함을 대폭 저감할 수 있는 것으로 나타났으며, 콘크리트 용도별 대체율에 따른 역학적 성능 및 내구성능은 일반 골재와 비교하여 동등 또는 동등 이상의 성능을 발현하는 것으로 평가되었다. 향후 전기로 산화슬래그 잔골재 활용시에는 콘크리트의 미관저해 현상이 나타나지 않도록 충분한 사전 에이징 또는, 가공처리 등 안정성 확보를 위한 품질관리가 선행되어야 할 것이다. 또한, 철강부산물의 친환경적인 자원순환 시스템을 확립하기 위해서는 전기로 산화슬래그 골재에 대한 품질관리방안 확립과 더불어 다양한 용도개발이 이루어져야 하며 각종 공학적 특성 및 내구성에 관한 지속적인 연구개발이 이루어져야 할 것이다.

• 유기물자원화
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• 제30권4호
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• pp.5-13
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• 2022

현대의 환경문제는 다량의 폐기물의 발생과 무분별한 에너지의 소비로 인한 환경오염이 가속화 되고 있다는 것이다. 대표적인 에너지 생산 연료인 화석연료는 에너지를 생산하는 과정에서 연소가 이루어져 다량의 온실가스가 발생하고 최종적으로 기후변화를 야기한다. 또한 전 세계적으로 발생하는 폐기물의 양도 지속적으로 증가하고 있으며 처리하는 과정에서 환경오염이 발생하고 있다. 이와 같은 문제들을 동시에 해결하기 위한 방법 중 하나는 유기성 폐기물의 에너지화 및 감량화이다. 하수처리장에서 발생하는 하수슬러지는 해양매립이 전면 금지된 이후로 다양하게 처리되고 있으나, 그 발생량은 지속적으로 증가하는 추세이다. 하수슬러지는 유기물을 다량 함유하고 있어 혐기소화를 통하여 하수슬러지를 에너지화 하고 최종 배출되는 폐기물을 감량화 하는 것이 바람직하다. 하지만, 잉여슬러지의 경우 대부분이 하수처리에 이용되었던 미생물 덩어리로써 잉여슬러지가 혐기성소화 되기 위해서는 먼저 미생물의 세포벽이 파괴되어야 하는데 세포벽 파괴에는 많은 시간이 요구되기 때문에 혐기성 소화 과정만으로는 높은 바이오가스 생산율이나 폐기물 감량율을 달성할 수 없다. 따라서 잉여슬러지를 가용화하는 전처리 공정이 필요하며, 여러 가지 가용화 공법 중에서 열적 가용화 공정이 가장 효율적인 것으로 검증되었고, 혐기성소화 공정의 전처리 과정으로써 열적가용화 공정을 이용하여 잉여슬러지에 포함된 세포벽을 파괴한 후 전처리 된 잉여슬러지를 혐기성소화 함으로써 높은 바이오가스 생산율과 폐기물 감량율을 달성할 수 있다. 본 연구에서는 열적 가용화장치를 통하여 TS 10%의 농축 잉여슬러지를 전처리하는데 있어서 체류시간 및 운전온도 변수에 따른 가용화 특성에 대한 연구를 수행하였다. 열적 가용화장치의 체류시간에 대한 실험변수는 운전온도를 160 ℃로 고정한 상태에서 각각 30분, 60분, 90분, 120분이었다. 실험 결과로 도출된 TCOD와 SCOD를 통해 계산된 가용화율은 각각 12.11%, 20.52%, 28.62%, 31.40% 순으로 증가하였다. 또한, 운전온도에 따른 변수는 반응시간을 60분으로 고정한 상태에서 각각 120℃, 140℃, 160℃, 180℃, 200℃였으며 가용화율은 각각 7.14%, 14.52%, 20.52%, 40.72%, 57.85% 순으로 증가하였다. 이 외에 TS, VS, T-N, T-P, NH₄⁺-N, VFAs를 분석하여 농축 잉여슬러지를 대상으로 하는 열적 가용화 특성에 대한 평가를 수행 했으며, 그 결과 TS 10%의 농축 잉여슬러지에 대한 열적 가용화를 통하여 30% 이상의 가용화율을 얻기 위해서는 운전온도를 160℃로 고정할 경우 120분의 체류시간이 필요하며, 운전시간을 60분으로 고정할 경우 170℃ 이상의 운전온도가 요구되어 진다.

• 유기물자원화
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• 제11권4호
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• pp.105-113
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• 2003

반응이 진행되는 동안 적절한 희석율(dilution rate; D)을 유지시키는 것은 성공적인 반응조 운전에 있어 필수적이다. 높은 희석율은 미생물의 유실을 가져오며 또한 낮은 희석율은 유기산의 축적으로 인한 product inhibition을 발생시키기 때문에, 높은 효율의 수소를 생산하는데 제한요소가 된다. 그러므로, 본 연구에서는 희석율의 조절을 통한 음식물쓰레기의 산발효 시 효율향상에 대한 연구를 실시하였다. 운전초기(1-2일)에는 단순유기물의 급속산화가 일어나기 때문에 유기산의 축적과 pH 저하가 발생하기 쉽지만, 최적의 초기 희석율로 보고된 $4.5d^{-1}$에서는 초기 이틀동안 적절한 유기산의 농도와 pH가 유지될 수 있었다. 그리고 이때의 뷰틸산/초산(B/A)의 값도 3.2이상의 높은 값이 유지되었다. 하지만 희석율의 조절없이 $4.5d^{-1}$로 계속 유지된 경우에는 단순 유기물의 감소로 인해 2일째 이후에는 유기산의 감소와 pH의 증가가 발생하였다. 또한 미생물의 유실이 많이 발생하였고, 수소발생도 크게 감소하였다. 그러나, 희석율을 $4.5d^{-1}$에서 $2.3d^{-1}$로 변화시킨 경우에는 반응조의 거동특성이 크게 향상되었다. 다른 희석율로 변화시킨 경우와 비교했을 때, 운전 4일째부터 7일째까지 2.0 이상의 가장 높은 뷰틸산/초산 (B/A) 값을 보여주었고 가장 큰 수소발생의 증가가 나타났다. 그 결과, 수소발효의 효율도 70.8%까지 크게 증가하였다. 이것은 적절한 희석율의 변화가 미생물성장에 알맞은 환경을 조성하였기 때문으로, 이 때 제거된 COD는 각각 수소(19.3%), 유기산(36.5%), 에탄올(15.0%)로 전환되었다. 그러므로 분해단계에 따른 적절한 희석율의 조절전략은 수소발효의 효율을 향상시키는데 매우 효과적임을 알 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제15권4호
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• pp.115-124
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• 2007

다량의 유기성 폐기물을 신속히 처리하기 위한 대용량의 반응조 개발이 이루어짐에 따라 대형 반응조 내부에서 재료물질 자체의 물리적 특성변화가 퇴비화에 미치는 영향을 파악하기 위한 연구가 시도되고 있다. 특히 좁은 공간에서 단위 면적당 처리량을 높일 수 있는 수직형 반응조에서는 재료가 갖는 자체적인 무게로 인한 침하 현상이 발생하여 퇴비화공정에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 수직형 퇴비화 반응조 내에서의 수직 높이구간별로 재료물질의 온도, 수분함량, 용적밀도, 고형물함량, 침하거리 등의 물리적 성상 변화를 측정하여 수직형 반응조에서의 침하현상에 의한 효과를 파악하고자 하였다. 이를 위하여 수직형 퇴비화 반응조를 제작하여 계분과 톱밥을 혼합한 퇴비화 재료를 투입한 후 일정한 공기 유량을 주입하면서 퇴비화기간 동안의 반응조 높이별 물리적 성상 변화를 측정 하였다. 실험결과, 각 높이구간별로 최대온도 이후의 온도 재상승에 의한 변동폭은 교반횟수가 증가함에 따라 감소하고 있으며, 각 수직 높이 구간별로는 수직높이가 높아질수록 온도상승폭이 증가하고 있다. 수분함량 변화는 하층부에서의 증발수분이 상층구간으로 이동하게 됨으로써 반응조 높이가 높아질수록 수분함량이 높아지는 결과가 나타났다. 용적밀도는 수분함량 변화와 유사한 경향을 나타내었으며, 수분함량과 용적밀도와는 2차식($R^2=0.94$)의 관계를 보이고 있다. 각 높이구간에서의 고형물 함량은 수직높이가 높아질수록 감소하는 것으로 나타났다. 이와 같은 수직형 반응조에서의 높이구간별 물리적 성상변화는 퇴비화 재료물질의 침하현상에 기인한 것으로 나타났으며, 퇴비화 재료물질의 침하거리를 시간에 따른 1차식($R^2=0.91$)으로 나타내면 Ls(침하거리, cm)=$2.184{\times}T$(시간, day)와 같은 관계식을 얻을 수 있었다. 이러한 수직형 반응조내 재료물질의 침하현상은 자유공기공극(FAS)을 폐쇄시키고 공기투과성(air permeability)을 감소시켜 국부적으로 공기흐름을 저해하거나 혐기성 상태를 유발시키는 원인이 된다.

• 유기물자원화
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• 제25권4호
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• pp.31-39
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• 2017

2013년 7월~8월 동안 전국 가축분뇨 공동자원화센터 및 액비유통센터 중 180개소에서 생산된 액비를 수집하였으며, 기계적 부숙도 측정기를 통하여 액비의 부숙도 판정을 수행하였다. 본 연구에서는 수집된 180개의 액비 중에서 부숙으로 판정된 46개의 샘플을 이용하여 비효성분 (질소, 인, 칼륨) 및 이화학적 성상과 중금속 함량에 대하여 조사하였다. 조사대상 액비는 경기도 7점, 충청북도 3점, 충청남도 2점, 전라북도 13점, 전라남도 5점, 경상북도 3점, 경상남도 11점, 대전광역시 1점, 제주도 1점으로 전체 46점의 부숙 액비를 이용하였으며 부숙액비의 이화학적 성상 평균은 pH 8.0, EC 11.6 mS/cm, SS 5,188 mg/L, TKN 847 mg/L, ${{NH_4}^+}-N$ 317 mg/L, ${{NO_3}^-}-N$ 170 mg/L, Org-N 360 mg/L, TP 193 mg/L, TK 2,557 mg/L, NPK 성분 합계량은 3,596 mg/L로 조사되었다. NPK 성분 합계량의 경우 1,000~2,000 mg/L에서 2점 (4%), 2,000~3,000 mg/L에서 17점 (37%), 3,000~4,000 mg/L에서 11점 (24%), 4,000 mg/L 이상의 범위에서 16점 (35%)으로서 부숙 액비의 41%가 비료공정규격 (가축분뇨발효액)의 기준(NPK 성분 합계량 0.3%)에 미달하는 것으로 나타났으며, 성분의 대부분이 칼륨농도에 기인하는 저질소 저인산의 불균일한 비효성분 특성을 확인할 수 있었다. 부숙 액비의 중금속함량 평균은 As 불검출, Cd 0.01 mg/kg, Hg 불검출, Pb 0.02 mg/kg, Cr 0.14 mg/kg, Cu 6.89 mg/kg, Ni 0.44 mg/kg, Zn 20.70 mg/kg로 나타났으며, 모든 항목에서 비료공정규격의 기준을 만족하여 안전한 수준인 것으로 판단되었다.

• 유기물자원화
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• 제8권1호
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• pp.90-96
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• 2000

침출수성상은 매립 폐기물, 매립년한 및 매립방식에 따라 상이한 차이를 보이고 있으나 일반적으로 용존성 유기물과 암모니아성 질소의 농도가 높으며, 인의 농도는 낮은 것으로 나타났다. 초기 매립지에서 발생되는 침출수A는 높은 BOD5/COD 비(0.8)를 보였으나 매립이 종료된 매립지에서 발생되는 침출수C는 상대적으로 매우 낮은 BOD5/COD 비(0.1)를 나타내고 있다. 침출수 A, B 및 C의 최대 생화학적 메탄 수율과 혐기성 생분해도는 각각 271,106 및 4 ml CH4/g-COD와 75,30 및 1%로 나타났다. 즉, 초기 매립지에서 발생되는 침출수는 상대적으로 높은 생분해도 특성을 보여 혐기성 처리가 효과적인 것으로 판단되나 매립년한이 오래된 매립지에서 발생하는 침출수는 유기물질이 생물학적으로 분해가 어려운 리그닌, 휴믹 또는 펄빅성의 고분자물질로 주로 구성되어 매우 낮은 혐기성 생분해 특성을 보였다. 침출수농도증가에 따라 미생물의 지체기가 증가하는 경향을 보이며, 특히, 침출수 A의 경우 농도가 25%(v/v) 보다 큰 경우 지체기가 급격히 증가하였다. 이와 같은 결과는 적응되지 않은 미생물을 식종물질로 이용하는 경우 고농도의 침출수를 처리시 장기간의 초기 운전 기간이 소요될 것으로 판단된다. 침출수 농도 50%(v/v) 이상을 첨가한 경우 장기간의 지체기는 50% 미만의 침출수를 첨가한 경우 대부분의 저해물질이 희석되었기 때문으로 판단된다. 그리고 침출수 농도증가에 따라 지체기의 증가뿐만 아니라 메탄수율 및 메탄 발생율이 점차 감소하는 경향을 보이고 있어 침출수 혐기성 처리시 충격부하 뿐만 아니라 정상상태에서의 저해물질에 대한 잠재적인 저해현상이 예상된다.

• 유기물자원화
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• 제21권4호
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• pp.72-81
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• 2013

본 실험에서는 돈분뇨의 혐기소화 과정에서 발생하는 소화폐액을 액비로 자원화하기 위해 기존의 SCB 기법(퇴비단 여과)을 적용하여 그 효과를 검토하였으며, 여과재의 선택과 여과단 구성방법이 여과작용에 어떠한 영향을 미치는 지를 평가하였다. 주요 결과를 요약하면 (a) 퇴비단 여과상을 이용하여 돈분뇨 슬러리 혐기소화폐액을 여과하였을 경우, EC, BOD, SS는 낮아지고 T-N, T-P는 상승하는 것을 확인하였으며, 이러한 변화는 여과액이 액비로서 지니는 가치를 상승시키는 효과라고 볼 수 있다. (b) 3가지의 퇴비단 조합들(T1, T2, T3)을 비교해 볼 때 대부분의 지표에서 별다른 차이를 보이지 않았다 따라서 값비싼 원료인 톱밥을 저가의 왕겨 또는 목편으로 일부 대체하였을때 퇴비단의 여과 능력에는 큰 변화가 없을 것으로 판단된다. (c) 초기 여과액에서는 BOD가 매우 높게 유지되었으나 여과상의 미생물이 충분히 증식함에 따라 하향 안정되었다. 반면 T-N, T-P의 경우 초기에는 낮은 수준을 유지하다가 15일 이후 원수와 비슷한 수준으로 유지되었다. 이 결과에서 퇴비단 운영 시작 후 20일 이내에 얻어진 여과액은 액비로 사용하기에는 적합하지 않으며 사용을 제한할 필요가 있다고 판단된다. (d) 계절적인 영향에 의한 외기온도의 저하로 퇴비단 내부 온도가 저하되었으나 여과효율에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제24권3호
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• pp.63-74
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• 2016

본 연구는 돈분 퇴비화 시 공기흡입 시스템을 적용한 반응기 내 퇴비의 이화학적 성상을 조사하기 위하여 실시되었다. 본 연구에서는 톱밥을 수분조절재로 이용하여 돼지분뇨와 적절하게 혼합한 후, 총 용적 30 L 크기의 플라스틱 재질 반응기에서 실험을 수행하였다. 공기펌프를 이용하여 반응기 하단부에서 공기를 주입하였으며, 진공흡입펌프를 이용하여 반응기 상단부, 중앙 측면부, 하단부에서 각각 공기를 흡입 할 수 있게 설비하였다. 온도의 경우, 퇴비화 개시 후 3일 째에 $58^{\circ}C{\sim}62^{\circ}C$로 가장 높게 관찰되었으며, 모든 시험구가 3일간 $50^{\circ}C$ 이상의 온도를 유지하는 것을 관찰할 수 있었다. 퇴비의 온도는 점차 안정화 되어 60일 이후 대기 온도와 비슷하게 감소했다. 퇴비단 표면에서 발생하는 암모니아는 대조구를 제외하고 퇴비화 개시 4일 째에 각각 상부흡입조건 : 500 ppm, 하부흡입조건 162 ppm, 중앙 측면흡입조건 120 ppm 순으로 가장 높은 발생량이 조사되었다. 퇴비 표면에서 발생한 암모니아의 경우, 상부흡입 처리구가 타 처리구에 비해 상대적으로 높은 암모니아 발생량을 보였다. 총 켈달질소 함량 (TKN)은 퇴비단의 질량 감소에 의해 점점 증가하는 것을 관찰할 수 있었고, C/N비는 초기 퇴비단이 23 이었으며, 퇴비화가 진행되면서 점차 감소해 최종적으로는 상부흡입조건 13, 중앙 측면흡입조건 12, 하부흡입 13으로 관찰되었다. $NH_4-N$ 과 $NO_3-N$의 비율은 퇴비화 개시 시 10.52였으며, 점차 감소하여 퇴비화 종료일에 상부흡입조건 0.97, 중앙 측면흡입조건 0.70, 하부흡입조건 3.2로 관찰되었다. 결과적으로 상부흡입조건과 중앙 측면흡입 조건이 양질 퇴비를 만들기 위한 최적의 조건인 것으로 관찰되었다.

• 유기물자원화
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• 제31권4호
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• pp.29-39
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• 2023

본 연구에서는 의료폐기물에 대해 평상시 상황과 대규모 감염병 발병 상황으로 구분하여 발생 특성을 분석하였다. 평상시 상황에서는 회귀분석을 통해 의료폐기물 종류별 발생량 예측 모델을 수립하였으며, 유의값(p)은 모두 < 0.0001로 통계적으로 유의미하였다. 각 분류별 예측 모델식의 결정계수(R²) 값은 I-MW(R²=0.9943) > G-MW(R²=0.9817) > H-MW(R²=0.9310) 순으로 분석되었다. 또한, 기존 문헌과 유사한 결과로 영향인자로 사용된 GDP(G-MW), 의료기관 수(H-MW), 고령 인구비(I-MW)는 모두 높은 상관성을 나타내었다. 각 모델식을 종합한 총 의료폐기물 발생량의 MAE는 2,615, RMSE 3,353로 평가되어 H-MW(2,491, 2,890)와 I-MW(2,291, 3,267) 의료폐기물 모델식과 유사한 수준의 정확도를 나타내는 것이 확인되었다. 단기간 내 대량 발생하는 감염병 사태 시기의 의료폐기물 발생 특성은 정확한 추정이 제한적이므로 격리의료폐기물의 발생원단위를 분석하였다. 감염병 초기인 불안정기 8.74 kg/인·일, 안정기 2.69 kg/인·일, 감소기 시기 평균 0.08 kg/인·일의 발생원단위를 나타내었다. 격리의료폐기물 발생원단위와 치명률 간의 상관분석 결과, 불안정기 +0.99, 안정기 +0.52, 감소기 +0.96으로 나타났으며, 감염병 발병 전체시기에서 +0.95 이상의 매우 높은 양의 상관성을 나타내는 것이 확인되었다. 본 연구에서 도출된 연구결과는 보건 의료상에 적절한 의료폐기물 관리시스템을 구축하는 데 유용한 역할을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.