국내 폐가전제품 처리 후 발생되는 열경화성수지는 Polyurethane과 styrofoam이 8.6 : 1의 비율로 혼합되어 있어 분리가 어렵고, 재활용이 어려워 현재 시멘트 소성로의 열원으로 사용되거나 매립되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 폐가전제품 처리업체에서 배출되는 열경화성수지의 물리?화학적 특성, 열적특성, 유해성 분석하였으며, 소형 반응기를 이용하여 에너지화 개념으로의 소각, ...
국내 폐가전제품 처리 후 발생되는 열경화성수지는 Polyurethane과 styrofoam이 8.6 : 1의 비율로 혼합되어 있어 분리가 어렵고, 재활용이 어려워 현재 시멘트 소성로의 열원으로 사용되거나 매립되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 폐가전제품 처리업체에서 배출되는 열경화성수지의 물리?화학적 특성, 열적특성, 유해성 분석하였으며, 소형 반응기를 이용하여 에너지화 개념으로의 소각, 가스화, 열분해 특성 분석을 통해 열적처리 특성을 분석하였다. 열경화성수지는 대부분 휘발분으로 구성되어 있어, 타 폐기물에 비해 비교적 고발열량이었으며, 원소분석 결과를 통해 재확인할 수 있었다. TGA 분석결과 승온 온도가 낮을수록 반응이 빨리 일어났으며, 700℃에 온도범위 이후 반응이 종료됨을 확인 할 수 있었다. 소형 반응기를 이용하여 소각 실험결과 CO2는 7 - 12%, O2는 8 - 13%의 범위를 보였으며, NOx, SOx의 경우 농도가 낮거나 측정이 되지 않았다. 발생되는 비산재 및 바닥재에 중금속 함량 결과 바닥재 내 Cu와 Cr의 함량이 높게 나타났으며, Cu는 휘발성이 낮기 때문에 비산재에서의 함량은 낮게 나타났다. 가스화 실험 결과 ER값이 낮을수록 CO, H2, CH4 조성이 증가하는 경향을 보였으며, CO2와 N2 농도는 점차 감소하는 경향을 보이고 있었다. 생성가스의 발열량은 syngas의 조성에 따라 ER값이 증가할수록 발열량은 감소하는 경향을 보이고 있었다. 탄소전환율 산정결과 ER값이 증가할수록 탄소전환율은 증가하는 경향을 보이고 있었다. ER의 증가는 투입공기량의 증가를 의미하며, 투입공기량이 증가함으로써 투입공기 내 N2가 증가하게 된다. N2가 증가함으로써 분해 반응 및 휘발분제거 반응이 활발이 이루어지기 때문에 탄소화합물로의 전환율이 증가되는 것으로 사료된다. ER값의 변화에 따른 비산재 및 바닥재의 중금속 함량 결과 바닥재에서 ER값이 증가할수록 바닥재 내 Cu의 함량이 감소하는 경향을 보이고 있었으며, 반면 비산재 내 Cu 함량이 증가하였다. 열분해 실험결과 반응온도가 증가할수록 발생가스 및 생성오일 수율이 증가하는 경향을 보였으며, Char의 발생량은 감소하는 경향을 보였다. 발생오일의 발열량 측정결과 온도가 증가할수록 오일의 발열량이 증가하는 결과를 보였고, 온도변화에 따른 다이옥신 분석결과 온도범위 500℃에서 다이옥신 합성이 일어나 농도가 높게 나타났다. 열분해 부산물인 Char의 활성탄 흡착 실험결과 온도 변화에 따른 뚜렷한 흡착능의 차이는 보이지 않았지만, 향후 체계적인 연구를 통해 활성탄 대용으로 활용 가능할 것으로 판단된다.
국내 폐가전제품 처리 후 발생되는 열경화성수지는 Polyurethane과 styrofoam이 8.6 : 1의 비율로 혼합되어 있어 분리가 어렵고, 재활용이 어려워 현재 시멘트 소성로의 열원으로 사용되거나 매립되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 폐가전제품 처리업체에서 배출되는 열경화성수지의 물리?화학적 특성, 열적특성, 유해성 분석하였으며, 소형 반응기를 이용하여 에너지화 개념으로의 소각, 가스화, 열분해 특성 분석을 통해 열적처리 특성을 분석하였다. 열경화성수지는 대부분 휘발분으로 구성되어 있어, 타 폐기물에 비해 비교적 고발열량이었으며, 원소분석 결과를 통해 재확인할 수 있었다. TGA 분석결과 승온 온도가 낮을수록 반응이 빨리 일어났으며, 700℃에 온도범위 이후 반응이 종료됨을 확인 할 수 있었다. 소형 반응기를 이용하여 소각 실험결과 CO2는 7 - 12%, O2는 8 - 13%의 범위를 보였으며, NOx, SOx의 경우 농도가 낮거나 측정이 되지 않았다. 발생되는 비산재 및 바닥재에 중금속 함량 결과 바닥재 내 Cu와 Cr의 함량이 높게 나타났으며, Cu는 휘발성이 낮기 때문에 비산재에서의 함량은 낮게 나타났다. 가스화 실험 결과 ER값이 낮을수록 CO, H2, CH4 조성이 증가하는 경향을 보였으며, CO2와 N2 농도는 점차 감소하는 경향을 보이고 있었다. 생성가스의 발열량은 syngas의 조성에 따라 ER값이 증가할수록 발열량은 감소하는 경향을 보이고 있었다. 탄소전환율 산정결과 ER값이 증가할수록 탄소전환율은 증가하는 경향을 보이고 있었다. ER의 증가는 투입공기량의 증가를 의미하며, 투입공기량이 증가함으로써 투입공기 내 N2가 증가하게 된다. N2가 증가함으로써 분해 반응 및 휘발분제거 반응이 활발이 이루어지기 때문에 탄소화합물로의 전환율이 증가되는 것으로 사료된다. ER값의 변화에 따른 비산재 및 바닥재의 중금속 함량 결과 바닥재에서 ER값이 증가할수록 바닥재 내 Cu의 함량이 감소하는 경향을 보이고 있었으며, 반면 비산재 내 Cu 함량이 증가하였다. 열분해 실험결과 반응온도가 증가할수록 발생가스 및 생성오일 수율이 증가하는 경향을 보였으며, Char의 발생량은 감소하는 경향을 보였다. 발생오일의 발열량 측정결과 온도가 증가할수록 오일의 발열량이 증가하는 결과를 보였고, 온도변화에 따른 다이옥신 분석결과 온도범위 500℃에서 다이옥신 합성이 일어나 농도가 높게 나타났다. 열분해 부산물인 Char의 활성탄 흡착 실험결과 온도 변화에 따른 뚜렷한 흡착능의 차이는 보이지 않았지만, 향후 체계적인 연구를 통해 활성탄 대용으로 활용 가능할 것으로 판단된다.
주제어
#폐가전제품 열경화성 수지 폴리우레탄 가스화 소각 열분해 중금속함량 home appliance thermosetting resins polyurethane gasification incineration pyrolysis heavy metal
학위논문 정보
저자
정해영
학위수여기관
연세대학교 보건환경대학원
학위구분
국내석사
학과
환경공학전공
지도교수
서용칠
발행연도
2010
총페이지
vii, 76장
키워드
폐가전제품 열경화성 수지 폴리우레탄 가스화 소각 열분해 중금속함량 home appliance thermosetting resins polyurethane gasification incineration pyrolysis heavy metal
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