• 한국결정성장학회지
• /
• 제28권6호
• /
• pp.256-262
• /
• 2018

화력발전소에서 발생하는 폐기물인 플라이애시(fly ash)는 현재까지도 상당량이 재활용되지 못하고 매립되어 환경오염 및 막대한 경제적 비용을 발생시키고 있다. 본 연구에서는 플라이애시를 건축 도자타일의 점토 원료를 대신함과 동시에 양산 공정을 그대로 적용하여 최종 제품을 제조하였다. 광물형 원료를 사용하여 소지와 1차(엔고베)와 2차(표면) 유약을 제조하고, 신속 소성(fast firing) 과정을 적용하여 도자타일을 제조한 후 도자타일의 성능을 측정하였다. 특히 소지에 첨가되는 석회석 함량을 증가시켜 플라이애시 첨가에 따른 도자타일 성능에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 플라이애시가 첨가된 다공성 도자타일은 굽힘 강도와 흡수율, 뒤틀림 및 내마모성은 우수하지만 오토클레이브 실험을 통한 내구성은 크게 저하된 것을 확인하였다. 반면에 석회석을 첨가할 경우 도자타일의 흡수율과 뒤틀림 및 수화팽창은 증가하는 결과를 보이지만, 플라이애시가 첨가된 도자타일의 내구성을 크게 향상시키는 것으로 확인되었다. 결론적으로 플라이애시와 석회석 첨가를 통하여 국내 건축기준을 만족하면서 기존 도자타일 성능과 유사한 플라이애시 재활용 건축 도자타일을 제조할 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.5-13
• /
• 2021

인구증가와 산업발달로 산업폐기물의 발생량은 매년 증가하고 있으며, 미분된 석탄을 사용하는 화력발전소에서는 석탄의 연소 후에 많은 양의 석탄회가 발생된다. 이 중 비산재(fly ash)는 시멘트 제조 원료 및 콘크리트 혼화재 등으로 재활용되고 있으나, 약 20%는 활용되지 못하고 매립되고 있다. 이러한 많은 양의 석탄회가 지속적으로 매립됨으로 인해 매립지의 포화문제와 토양 및 수질오염 등의 환경오염 문제로 석탄회의 올바른 처리와 재활용 방안의 모색이 필요하다. 최근 지하구조물 공사와 고성토부의 교대 뒷채움 공사 등 장소가 협소하여 다짐작업이 어려운 공사가 증가하고 있으며 특히, 복토 및 뒤채움 작업은 굴착과정 중 자연지반의 교란을 수반하기 때문에 복토에 따른 철저한 다짐관리가 구조물과 지반의 안정에 필수적이다. 그러나 배후지반이 협소하거나 적절한 다짐장비의 부족, 과다짐으로 인한 구조물의 손상 등의 문제로 인하여 다짐관리가 어려운 실정이다. 따라서, 최근에는 다짐작업이 필요하지 않으면서도 적정한 강도를 발휘할 수 있는 유동성 성토재료의 사용이 증가하고 있다. 유동성 성토재료는 주재료인 토사에 물과 시멘트 등의 고화재를 혼합하여 조성된 안정처리토로서 경화되기 전에는 높은 유동성을 지니고 있어 다짐작업이 필요하지 않으며, 경화 후에는 일반 토사에 비해 높은 강도와 지중매설물에 작용하는 토압 감소효과를 얻을 수 있기 때문에 다짐이 곤란한 장소에서의 되메우기나 충전 등에 활용되고 있다. 본 연구에서는 고함수비의 점성토와 산업폐기물인 석탄회를 활용한 유동화 처리토의 사용 가능성을 평가하기 위하여 재료의 유동 특성, 강도, 지지력 특성을 분석하고 지중매설물에 적용 시 토압감소 효과를 규명하고자 한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제10권3호
• /
• pp.276-284
• /
• 2022

이 연구에서는 원전해체 폐콘크리트 미분말을 방사성 폐기물 처분용 고화제로 재활용하기 위한 인수기준 성능 및 레올로지 특성을 분석하였다. 고화제는 방사성 콘크리트 미분말을 모사하여 사용하였으며, 시험체는 증류수, CoCl₂, CsCl 1 mol 수용액을 배합수로 사용하여 제작하였다. 골재 미분말 혼입율 및 혼합수의 종류에 관계없이 재령 28일 압축강도 성능기준 3.45 MPa를 만족하였다. 모든 시험체는 침수강도 기준을 만족하였고 열순환 압축강도는 Plain-50을 제외한 모든 시험체에 대하여 인수기준을 만족하였다. 고화제의 레올로지 특성을 평가한 결과, 골재 혼입율이 증가할수록 항복응력과 소성점도가 감소함을 알 수 있었다. 모든 시험체의 코발트와 세슘에 대한 침출지수는 6 이상으로 인수기준을 만족하였다. 방사성 폐기물 처분용 고화제의 안정적인 성능을 확보하기 위해서는 고화제 내의 골재 성분은 40 % 이하로 사용하는 것이 효과적인 것으로 판단된다.

• 공업화학
• /
• 제33권1호
• /
• pp.28-37
• /
• 2022

석탄화력발전소들은 여전히 저급 석탄인 lignite와 bituminous coal을 이용한 발전이 이루어지고 있지만, 이는 CO₂와 같은 GHG를 배출하는 문제를 유발하고 고갈의 위험성이 있어 이를 대체할 에너지원이 필요하다. 이를 해결하기 위해 바이오매스를 이용한 hydrochar 생산이 주목받고 있다. 본 연구에서는 고품질 hydrochar의 생산을 위해 용매열법을 열수탄화에 적용하여 에탄올 수용액을 기반으로 진행되었다. 본 실험은 다양한 조건에 따른 영향을 파악하기 위해 케나프를 이용해 고액비(1:4, 1:8, 1:2), 반응온도(150~300 ℃)와 체류시간(15~120분)을 다양하게 변화하며 진행되었다. 또한 생산된 hydrochar의 특성을 파악하기 위해 EA, FT-IR. TGA와 SEM을 이용해 분석을 진행하였다. Hydrochar의 탄소 함량은 kenaf에 비해 48.11% 증가하였고, 휘발성 물질은 39.34%가 감소하였다. 추가적으로 반응온도에 따라 연료적 특성이 강화되는 것 또한 확인하였다. 본 연구에서 나타난 결과는 kenaf가 열수탄화와 용매열법을 통해 연료 대체재로써 변화하는 것을 확인하였으며, 이는 석탄의 새로운 대체재가 될 수 있는 가능성을 보였다.

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

• 대한환경공학회지
• /
• 제30권9호
• /
• pp.961-972
• /
• 2008

2004년 기준, 온실가스(GHG; Greenhouse Gas) 총 배출량 약 5억9,060만톤(t)$CO_2$로 배출량 세계 10위권인 우리나라는 국제 환경의 변화를 볼 때 향후 반드시 GHG를 감축해야한다. 2004년 국내 에너지 부문 중, 전력 발전 및 산업 부분에서 배출된 이산화탄소(CO$_2$)량은 총 2억9,685만t으로 우리나라 GHG 전체 발생량의 53.3%를 차지하여 이 두 분야에서 CO$_2$ 배출을 감축시키는 것이 가장 시급하고 중요한 문제이다. 또한 이 두 분야는 산업의 특성상 CCS(Carbon Capture and Storage) 기술을 적용하여 효율적으로 CO$_2$를 저감할 수 있는 가장 잠재력이 높은 분야이다. 두 분야에서 효율적으로 적용될 수 있는 CCS 기술로 단기적으로는 amine을 이용한 화합흡수법이, 중, 장기적으로는 ATR(Autothermal reforming), 또는 MSR-H2(Methane steam reformer with hydrogen separation membrane reactor)가 장착된 연소 전 기술과, SOFC+GT(Solid oxide fuel cell-Gas turbine) 같은 순산소 연소 기술이 가장 유리 할 것으로 예상된다. 이와 같은 최신 연소 전 및 순산소 연소 기술을 이용하면 향후 CO$_2$ 포집 비용을 $US 8.5-43.5/tCO$_2$로 줄일 수 있으며 이를 이용하여 전력 발전 및 산업 부분에서 발생하는 CO$_2$의 10%만을 감축하더라도 약 3,000만t의 CO$_2$를 저감할 수 있겠다.

• 농약과학회지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.95-105
• /
• 2007

본 연구는 국내 지역별 농작물과 농업환경 중 16종의 PAHs 잔류 양상을 파악하고자 수행하였다. 국내 PAHs 오염 우려지역인 공업단지 및 화력발전소 주변에서 주요 농작물(26점), 농작물 재배 토양(46점) 및 농작물 재배 주변 물(15점) 시료를 채취하여 GC/MSD로 PAHs 잔류량을 분석하였다. 농작물의 경우 최대 5종의 PAHs가 $4.5{\sim}52.2{\mu}g\;kg^{-1}$ 수준으로 검출되었으며, 토양에서는 최대 13종의 PAHs가 $4.3{\sim}662.9{\mu}g\;kg^{-1}$ 범위로 검출되었다. 이 중 발암성이 강한 물질로 알려진 benzo(a)anthracene, chrysene, benzo(b)fluoranthene, benzo(k)fluoranthene, benzo(a)pyrene, dibenzo(a,h)-anthracene 등 총 6가지 성분이 $14.2{\sim}167.8{\mu}g\;kg^{-1}$ 범위로 검출되었다. 특히 토양 중 PAHs 잔류함량과 검출빈도는 제철, 중공업단지가 밀집되어있고 교통량이 많은 지역이 다른 지역보다 최대 3배 이상 높게 나타났으며, 산불이 발생했던 지역에서는 최대 6종의 PAHs가 $73{\sim}36.0{\mu}g\;kg^{-1}$ 수준으로 검출되었다. 자동차 배기가스 및 주거난방 시설에서 주로 발생하는 naphthalene, phenanthrene, fluoranthene, pyrene 등의 검출빈도가 다른 성분에 비해 높게 나타났다. 채취한 모든 물 시료에서는 PAHs가 검출되지 않았다. 이는 PAHs의 수용해도가 비교적 낮고, 친유성의 특성을 가지고 있어 물보다는 유기화합물이 풍부한 저니토에 잔류할 가능성이 크기 때문인 것으로 판단되었다. 본 연구 결과 국내농작물과 농업환경 중 일부 PAHs가 분포되어 있는 것을 확인하였으며, 향후 환경 중 PAHs의 농작물 오염경로 및 잔류 특성 등을 규명하는 연구가 지속적으로 이루어져야 할 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
• /
• 제55권1호
• /
• pp.97-109
• /
• 2022

화력발전소 연소부산물로 형성된 바닥재와 바이오차는 건식 매립 시 강수와 혼합되어 토양 하부로 침투할 가능성이 있다. 이 연구에서는 강수와 혼합된 바닥재 성분이 토양 및 지하수 환경에 미칠 수 있는 물리화학적 영향을 예측하고자 하였다. 아이스 칼럼 및 침투실험을 통해 미립자인 바닥재는 대부분 증류수에 용해되어 토출구로 배수되나, 바이오차(숯가루)는 매질에 여과되는 것을 시각적으로 관찰하였다. 칼럼 실험 용출액의 이온 분석(Al, As, Cu, Cd, Cr, Pb, Fe, Mn, Ca, K, Si, F, NO₃, SO₄) 결과, 숯가루 충진 칼럼은 K가 상당히 높은 농도(0.5 cm 충진 시 19.8 mg·L^-1, 1 cm 충진 시 126 mg·L^-1)로 검출되었으나 시간에 따라 점차 농도가 감소하였다. Al과 Ca는 미량으로 검출되었으나 시간에 따라 농도가 상승하는 것이 관찰되었다. 바닥재 충진 칼럼은 실험 초기부터 Ca와 SO₄가 고농도로 검출되었으며 24시간 동안 각각 30 mg·L^-1, 67 mg·L^-1가 감소하였다. 연구 결과에 근거하여, 투수성이 좋고 포화대가 지표에 가까운 토양의 경우 오랜 시간 강수가 지속된다면, 상당량의 바닥재는 강수와 혼합되어 지하수면 아래로 침투할 수 있을 것으로 예상된다. 그러나 바이오차는 불포화대에서 걸러지며, 포화대에 도달하여도 지하수에 녹지 않아 직접적인 오염을 일으킬 가능성은 낮다고 여겨진다. 바닥재와 바이오차의 침투에 의한 토양 및 지하수 환경의 교란은 자연적 완충작용에 의해 보완되나, 실제 매립지는 대용량 고농도의 매질과 반응이 이뤄지므로 일반화를 위해서는 더욱 큰 규모의 연구가 필요할 것이다.