• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.3351-3356
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• 2014

최근, 플라스틱 남용으로 인해 바이오매스 기반 물질에 대한 연구의 중요성이 증가하고 있는 추세이다. Cellulose acetate butyrate (CAB)는 생분해성의 성질 때문에 재생이 가능하여 잠재성을 가지고 있는 고분자이다. Poly(ethylene-co-isosorbide terephthalate) (PEIT)는 아이소소바이드 모노머로부터 유래된 바이오매스 기반의 고분자이다. 본 연구에서는 다양한 분야에 적용되고 있지만 열안정성이 낮은 CAB에 내열성이 높은 PEIT를 도입하여 용액 블렌딩 방법을 통해 CAB/PEIT 블렌드를 제조하였다. 블렌드의 상용성을 판단하기 위해 모폴로지와 유리전이온도의 거동을 FE-SEM, DMA를 사용하여 분석하였다. TGA 결과는 CAB/PEIT 75/50, 50/50 조성에서 향상된 열적 안정성을 나타내었으며 XRD에서 새로운 결정 구조는 관찰되지 않았다. 결과적으로 CAB/PEIT solution blends는 모든 조성에서 좋은 상용성을 가짐을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제31권6호
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• pp.398-403
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• 2018

최근 플라스틱 폐기물로 인한 환경오염, 미세플라스틱의 생태계 교란 및 인체축적이 큰 문제로 떠오르고 있다. 이를 대체하기 위하여 친환경 수지 및 천연섬유 기반의 복합재료가 개발되어 왔으나 합성섬유 기반의 복합재료에 비하여 기계적 물성이 크게 떨어진다는 단점이 있다. 본 연구에서는 천연섬유인 황마섬유(jute fiber)의 기계적 물성을 향상시키기 위하여 해초로부터 친환경 나노섬유를 추출 후 첨가제로 사용하였다. 핸드 레이업 공정을 이용하여 복합재료를 제조하였으며, 인장, 굽힘, 낙추충격시험을 통하여 나노섬유가 천연섬유 복합재료의 기계적 물성 향상에 효과적임을 확인할 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제12권3호
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• pp.76-85
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• 2004

폐기물의 혐기성 분해반응은 메탄 발생 및 건강 위해성 등과 같은 악영향을 줄 수 있다. 폐기물을 호기적인 조건에서 분해하는 것은 메탄발생 억제 및 폐기물의 조기 안정화를 촉진하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 굴착폐기물을 충전한 모의 매립조를 호기 및 혐기 조건으로 운전함으로써 공기주입이 매립지의 조기안정화에 미치는 영향을 살펴보았다. 본 연구에서는 전주 S 비위생 매립지(매립기간: 1991. 11~1994. 11)에서 폐기물을 굴착하여 시료로 이용하였다. 굴착폐기물은 물리적 조성은 토사류, 비닐/플라스틱류의 난분해성 및 비분해성 물질이 대부분이었다. 호기성 매립조의 발생가스 조성에서 비교적 높은 산소와 이산화탄소 농도가 나타나 미생물에 의한 호기성 분해가 활발하게 일어나고 있는 것을 알 수 있었다. 굴착폐기물의 혐기성 분해는 매우 미미하여 혐기성 매립조에서는 저농도의 $CH_4$ 가스가 발생하였다. 모의매립조의 침출수 pH는 혐기성 매립조 7.7~8.9, 호기성 매립조 7.3~8.5로 약알카리성을 나타내었다. BOD, COD, $NH_4-N$, $NO_3-N$의 농도변화를 관찰해 보았을 때, 굴착폐기물에 공기를 주입하여 호기성 조건을 만들어 주는 것은 유기물의 생물학적 분해를 가속화하여 침출수의 수질 개선에 큰 도움을 주는 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제26권3호
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• pp.55-61
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• 2018

본 연구에서는 D시 내의 바이오매스와 폐플라스틱을 적정 비율로 혼합하여 고형연료제품(SRF) 품질기준을 만족하는지 분석하기로 하였다. 수분함량의 경우 바이오매스 구성비가 약 40% 이하일 때부터 9.81% 이하로 분석되었다. 회분함량의 경우 최대 4.19%로 분석되었고, 원소분석 추정식(Steuer, Dulong) 및 발열량계에 근거한 저위발열량은 최소 4,851, 4,181 및 3,847kcal/kg로 나타났다. 원소분석 결과 황(S)과 염소(Cl)는 0.05% 이하로 측정되었고 중금속(Hg, Cd, Pb, As) 함량 또한 기준치 이하를 나타냄으로써 SRF 품질기준치를 만족하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 현재 적절하게 활용되지 못하고 산림에 버려져 있는 임목부산물을 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 수분에 약한 목재의 물리적 특성을 플라스틱으로 보완할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 플라스틱 소각 시 고온으로 인한 소각로의 수명문제도 비교적 완화시킬 수 있을 것으로 판단하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권4호
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• pp.499-504
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• 2005

폴리머콘크리트는 시멘트 콘크리트에 비해 강도와 내구성에 탁월한 성능을 가지고 있지 때문에 건설현장에서도 다양한 용도로 개발되어 널리 사용되고 있다. 그러나 폴리머콘크리트는 그 결합재로 쓰이는 수지의 가격이 높아 경제적인 면에서는 다소 불리하여 기존의 수지를 대체할 수 있는 결합재에 관한 연구가 진행되고 있다. PET를 재활용한 폴리머콘크리트는 산업폐기물을 재활용하여 경제적인 건설 신소재를 개발할 수 있어 그 영역이 점차 확대될 것으로 전망된다. 본 연구에서는 하수관거 및 폐수 시설 등에서 발생하고 있는 황산에 의한 피해를 줄이기 위한 방법의 일환으로 충전재 변화에 따른 PET 재활용 폴리머콘크리트의 황산에 의한 침식 실험을 실시하였다. 실험 결과 충전재로 중탄산칼슘을 사용한 경우는 외형 및 표면 상태에서 부식의 흔적이 있었으며, 중량 변화 및 강도 변화에서도 장기간 부식 환경에 노출 될 경우 문제점을 야기할 수 있음을 확인할 수 있었다. 반면에 충전재로 플라이애쉬를 사용한 경우는 중량변화 및 강도 변화가 적었으며 외형에서도 침지하지 않은 실험체와 거의 변화가 없었다. 이것은 플라이애쉬의 입자의 밀실 충전효과와, 강한 유리질결정체로 구성된 입자 때문인 것으로 판단된다. 따라서, 하수관거, 공장 폐수시설등 부식 환경 하에서의 구조물에서는 플라이애쉬를 충전재로 사용한 폴리머콘크리트의 사용이 적절한 것으로 나타났다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제8권4호
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• pp.281-289
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• 2021

상업에서 사용되는 일회용 컵은 환경으로 유입되어 파편화되어 미세플라스틱 (MP)이 될 수 있다. 또한 MP는 수생 생물에게 섭식 될 수 있으며, 다양한 부작용을 미칠 수 있다. 본 연구는 일회용 컵에서 유래된 MP 조각이 물벼룩에게 미치는 급성 및 만성 독성을 평가했다. MP 조각은 33.18 ±7.76 ㎛ 크기의 PET (Polyethylene terephthalate) MP 조각으로 확인되었으며, 3종류의 첨가제 (1- Propanone. 1-phenyl-3-[2-(phenylmethoxy)phenyl]-, p-Xylene and ethylbenzene)가 함유되어 있는 것을 확인하였다. 48시간 급성 독성은 최고 농도의 PET MP (200 mg L^-1)에 노출된 물벼룩에서 20%의 유영저해 및 사망을 발견하였다. 21일 만성 독성은 5 mg L-1의 PET MP 조각에 노출된 D. magna에서 대조군과 비교하여 줄어든 생존율 (31%)과 번식 (52%)을 보여주었다. 더욱이 PET MP는 태어난 개체의 발달 이상을 (3.5%) 대조군 (0.3%)과 비교하여 유의하게 (p < 0.05) 증가시켰다. 이러한 결과는 MP 조각의 섭취에 의한 장 막힘과 더 긴 체류 시간 때문일 수 있다. 본 연구의 결과는 일회용 컵 (PET 폴리머)이 작은 크기의 MP 조각으로 단편화되면 수생 생물에 심각한 생태학적 위험을 제기할 수 있음을 시사하고 있다. 또한 MP 독성 및 첨가제에 대한 근본적인 독성 메커니즘을 확인하기 위해 추가 연구가 수행되어야 한다.

• 청정기술
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• 제30권1호
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• pp.37-46
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• 2024

전 세계적으로 플라스틱 폐기물로 인한 환경문제가 지속적으로 제기되었으며, 코로나19 이후 플라스틱 폐기물은 급증하는 추세이다. 특히 PP와 PE는 전체 플라스틱 생산량의 절반 이상을 차지하며 두 소재의 폐기물량은 심각한 수준이다. 이에 따라 국내외적으로 플라스틱 재자원화를 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있으며, 그중 열분해 기술은 한가지 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 PP와 PE의 열분해 생성 기체에 대한 화학 반응론적 거동을 예측하고자 비응축성 기체의 열분해 거동에 관한 수치해석 연구를 수행하였다. 기존의 열분해 문헌 조사를 통해 얻은 다양한 조성의 탄화수소 화학종을 기반으로 온도와 체류시간에 따라 생성물의 거동을 분석하였다. 수치해석 결과, 온도 및 체류시간이 증가함에 따라 비응축성 기체의 전환을 통해 H₂와 고분자 탄화수소의 생성이 증가하였고 동시에 CH₄와 C₆H₆ 화학종은 감소하여 반응에 참여하는 것을 알 수 있었다. 또한 생성률 분석을 통해 C₂H₄의 분해 반응이 H₂ 생성에 지배적인 반응임을 확인하였고, C₂H₄의 함량이 PP 대비 많은 PE에서 C₂H₄의 분해 반응을 통해 H₂ 생성량이 증가하는 경향을 나타냈다. 향후 수치해석 결과에서 도출된 여러 변수를 통해 플라스틱에서 H₂ 및 탄소의 전환율을 높이는 방법을 실험적으로 확인할 계획이다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.767-776
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• 2004

폴리머콘크리트는 시멘트 콘크리트에 비해 강도와 내구성에 탁월한 성능을 가지고 있기 때문에 건설현장에서도 다양한 용도로 개발되어 널리 사용되고 있다. 그러나 폴리머콘크리트는 그 결합재로 쓰이는 수지의 비용이 높아 경제적인 면에서는 다소 불리하여 기존의 수지를 대체할 수 있는 결합재에 관한 연구가 진행되고 있다. PET를 재활용한 폴리머콘크리트는 산업폐기물을 재활용하여 경제적인 건설 신소재를 개발할 수 있어 그 영역이 점차 확대 될 것으로 전망된다. 본 연구에서는 프리캐스트 제품 및 구조부재로의 응용과 자원 재활용을 목적으로 PET 재생 불포화 폴리에스터수지를 이용하여 고강도의 폴리머콘크리트를 제조하고 이에 대한 응력-변형률 거동 특성을 파악하여 실험결과와 이론적 근거를 바탕으로 PET 재활용 폴리머콘크리트의 응력-변형률 곡선의 모델식을 얻고자 하였다. 실험 결과 수지 사용량의 증가에 따라 최대 응력과 최대 변형률이 함께 증가하였으나 증가폭에 한계가 있는 것으로 나타났으며 응력-변형률 곡선의 기울기는 상온보다는 고온양생이 더 크게 나타났다. 실란의 첨가는 강도증진의 효과뿐만 아니라 최대하중 이후의 압축 연화거동에 효과적인 것으로 나타났다. 또한 위와 같은 응력-변형률 거동 특성을 통하여 PET 재활용 폴리머콘크리트 응력-변형률 곡선의 수정 모델식을 제안하였으며 PET 재활용 폴리머콘크리트의 특성을 정확히 예측하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권11호
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• pp.1955-1968
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• 2000

생활폐기물의 각 성분물질에 대하여 반응기의 온도, 운반가스 조성에 따른 열분해, 산화조건에서 열중량 특성 분석과 가스상 생성물(CO, NO, $NO_2$, VOCs)을 분석했다. 열중량 특성 분석에서 종이류와 나무류는 주로 낮은 온도에서 분해되었고, 이 두 종류의 비슷한 성분으로 인해 비슷한 분해 특성을 보였다. 플라스틱은 주로 높은 온도에서 분해되었다. 섬유류의 경우, 천연섬유는 낮은 온도에서 분해되고 합성섬유는 높은 온도에서 분해되었다. 음식물류는 복잡한 종류의 성분이 섞여 있어 넓은 범위의 온도구간에서 분해되었다. 가스생성물 분석결과 CO를 제외한 NO, $NO_2$는 열분해조건보다 산화조건에서 더 높은 농도를 보였다. 이는 산화조건의 충분한 산소의 영향으로 판단된다. 또, 음식물류는 다른 폐기물 성분보다 더 높은 CO, NO, $NO_2$의 농도를 보였다. VOCs는 산화조건보다 열분해조건에서 더 많이 배출되었다.

• Composites Research
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• 제30권3호
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• pp.175-180
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• 2017

탄소섬유 강화 복합재료는 가볍고, 우수한 물성을 가지고 있기 때문에 그 수요는 급격하게 증가되고 있다. 그에 따라, 탄소섬유 강화 복합재료의 기지로 재활용이 가능한 열가소성 수지를 사용한 복합재료 연구를 많이 진행하고 있다. 본 연구에서는 재활용 PET를 이용하여 재활용 복합재료에 대한 활용성 평가를 하였다. PET는 음료수 병으로 활용되는 폐기물을 수집하여 PET 필름을 제조하는 과정을 거쳤으며, PET 필름을 제조하기 위한 성형 온도와 시간의 차이에 따른 기계적 물성을 비교하여 최적의 성형온도와 시간을 분석하였다. 이를 바탕으로 재활용 PET 필름과 탄소섬유 매트를 이용하여 CF/PET 복합재료를 최적으로 성형하기 위한 변수를 관찰하였다. 성형 조건에 따른 기계적 물성을 굴곡시험으로 확인하였고, PET 필름이 탄소섬유 매트 내에 함침 되는 정도를 단면 사진으로, 그리고 계면 성질을 층간전단강도로 평가하였다. 궁극적으로 최적의 기계적 물성을 가지는 CF/PET 복합재료를 성형하기 위한 성형 조건이 $270^{\circ}C$와 5분임을 확인했다.