차량 주행 시 도로 노면과 타이어 트레드 사이에 발생하는 마찰로 인해 마모가 발생한다. 다양한 조성의 마모입자들은 미세 플라스틱으로써 육상, 대기, 수생환경에 유입될 수 있는 잠재적 환경 오염원이다. 실제 도로에 존재하는 마모입자들을 채취하여 특성 분석을 진행하였다. 도로 환경이 다른 버스 정류장, 택시 승강장, 주차빌딩의 시료를 비교하였다. 일반적으로 타이어-도로 마모입자(tire-road wear particle, TRWP), 아스팔트 노면 마모입자(asphalt pavement wear ...
차량 주행 시 도로 노면과 타이어 트레드 사이에 발생하는 마찰로 인해 마모가 발생한다. 다양한 조성의 마모입자들은 미세 플라스틱으로써 육상, 대기, 수생환경에 유입될 수 있는 잠재적 환경 오염원이다. 실제 도로에 존재하는 마모입자들을 채취하여 특성 분석을 진행하였다. 도로 환경이 다른 버스 정류장, 택시 승강장, 주차빌딩의 시료를 비교하였다. 일반적으로 타이어-도로 마모입자(tire-road wear particle, TRWP), 아스팔트 노면 마모입자(asphalt pavement wear particle, APWP), 무기물 입자(mineral particle, MP), 유리 구슬(glass bead, GB), 유리 입자(glass particle, GP), 차선 도색 페인트 마모입자(road paint wear particle, RPWP), 식물 관련 입자(plant-related particle, PRP), 플라스틱 입자(plastic particle, PP)가 발견되었다. 현미경 관찰에 의해 각 입자의 형상적 특징을 분석하였다. TRWP와 APWP는 검은색을 띠고 일부 유사한 형상을 가진다. TRWP는 탄성이 있고 클로로폼 처리 후에도 변화가 없었으나, APWP는 탄성이 없고 클로로폼에 의해 비트문(bitumen)이 녹아 풀어졌다. TRWP는 212 μm 이하의 범위에 주로 존재했다. 버스 정류장보다 택시 승강장에서 APWP가 더 많이 발견되었다. 버스 정류장 발생 마모입자들의 밀도 범위를 분석하였다. 500-1,000 μm, 212-500 μm, 106-212 μm 범위의 입자들은 모두 94 wt% 이상이 1.80 g/cm3 이상의 밀도 범위에 분포했다. 모든 크기 범위에서 가장 많은 비중을 차지하는 것은 MP, GP, APWP이며, 이는 실도로 발생 마모입자에 아스팔트 마모 영향이 지대하다는 것을 의미한다. 표면에 아스팔트나 무기 마모입자들이 많이 붙은 입자들은 고유 밀도보다 더 높은 밀도 범위에 존재하였다. 세 가지 도로 환경 시료에서 분류한 TRWP의 개별 밀도 분석을 진행한 결과, 아스팔트(버스 정류장과 택시 승강장)와 시멘트(주차빌딩) 노면의 차이가 분명했다. 아스팔트 도로의 TRWP가 더 높은 밀도 범위에 분포했고 종횡비가 큰 길쭉한 입자들이 다수 존재했다. 열중량 분석(TGA)을 이용하여 APWP의 열분해 특성을 조사하였다. 모델 아스팔트 포장재 제조에 사용한 원재료들의 TGA 열분석도와 이들의 혼합 비율을 고려하여 모델 아스팔트 포장재의 기준 TGA 열분석도를 설정하였다. 이 기준 TGA 열분석도를 이용하여 불균일한 조성의 APWP의 단일 입자 분석 결과를 해석하고 APWP의 불균일성을 조사하였다. 모델 버스 타이어 트레드로 천연고무(NR) 가황물을 제조하여 실내 마모 시험기로 TWP를 제조하였다. 크기별로 분리한 후 pyrolysis-gas chromatography/flame ionization detector (Py-GC/FID)로 분석하여 TWP 크기에 따른 열분해 거동의 차이를 조사하였다. TWP의 크기가 커질수록 dipentene의 생성 비율이 커졌다. 가교밀도가 증가하면 isoprene의 생성이 촉진되었으며, 카본블랙 함량이 증가하면 결합고무 함량이 증가하여 isoprene의 생성이 상대적으로 줄어들었다. 모델 승용차 타이어 트레드로써 실리카와 카본블랙 함량을 조절한 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 가황물의 TWP는 pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS)를 통해 분석하였다. SBR의 열분해생성물 중 4-vinylcyclohexene (4-VCH), 2-phenylpropene (2-PP), 3-phenylcyclopentene (3-PCP), 4-phenylcyclohexene (4-PCH)의 생성 비율을 비교하여, TWP 크기에 따른 영향을 조사하였다.
차량 주행 시 도로 노면과 타이어 트레드 사이에 발생하는 마찰로 인해 마모가 발생한다. 다양한 조성의 마모입자들은 미세 플라스틱으로써 육상, 대기, 수생환경에 유입될 수 있는 잠재적 환경 오염원이다. 실제 도로에 존재하는 마모입자들을 채취하여 특성 분석을 진행하였다. 도로 환경이 다른 버스 정류장, 택시 승강장, 주차빌딩의 시료를 비교하였다. 일반적으로 타이어-도로 마모입자(tire-road wear particle, TRWP), 아스팔트 노면 마모입자(asphalt pavement wear particle, APWP), 무기물 입자(mineral particle, MP), 유리 구슬(glass bead, GB), 유리 입자(glass particle, GP), 차선 도색 페인트 마모입자(road paint wear particle, RPWP), 식물 관련 입자(plant-related particle, PRP), 플라스틱 입자(plastic particle, PP)가 발견되었다. 현미경 관찰에 의해 각 입자의 형상적 특징을 분석하였다. TRWP와 APWP는 검은색을 띠고 일부 유사한 형상을 가진다. TRWP는 탄성이 있고 클로로폼 처리 후에도 변화가 없었으나, APWP는 탄성이 없고 클로로폼에 의해 비트문(bitumen)이 녹아 풀어졌다. TRWP는 212 μm 이하의 범위에 주로 존재했다. 버스 정류장보다 택시 승강장에서 APWP가 더 많이 발견되었다. 버스 정류장 발생 마모입자들의 밀도 범위를 분석하였다. 500-1,000 μm, 212-500 μm, 106-212 μm 범위의 입자들은 모두 94 wt% 이상이 1.80 g/cm3 이상의 밀도 범위에 분포했다. 모든 크기 범위에서 가장 많은 비중을 차지하는 것은 MP, GP, APWP이며, 이는 실도로 발생 마모입자에 아스팔트 마모 영향이 지대하다는 것을 의미한다. 표면에 아스팔트나 무기 마모입자들이 많이 붙은 입자들은 고유 밀도보다 더 높은 밀도 범위에 존재하였다. 세 가지 도로 환경 시료에서 분류한 TRWP의 개별 밀도 분석을 진행한 결과, 아스팔트(버스 정류장과 택시 승강장)와 시멘트(주차빌딩) 노면의 차이가 분명했다. 아스팔트 도로의 TRWP가 더 높은 밀도 범위에 분포했고 종횡비가 큰 길쭉한 입자들이 다수 존재했다. 열중량 분석(TGA)을 이용하여 APWP의 열분해 특성을 조사하였다. 모델 아스팔트 포장재 제조에 사용한 원재료들의 TGA 열분석도와 이들의 혼합 비율을 고려하여 모델 아스팔트 포장재의 기준 TGA 열분석도를 설정하였다. 이 기준 TGA 열분석도를 이용하여 불균일한 조성의 APWP의 단일 입자 분석 결과를 해석하고 APWP의 불균일성을 조사하였다. 모델 버스 타이어 트레드로 천연고무(NR) 가황물을 제조하여 실내 마모 시험기로 TWP를 제조하였다. 크기별로 분리한 후 pyrolysis-gas chromatography/flame ionization detector (Py-GC/FID)로 분석하여 TWP 크기에 따른 열분해 거동의 차이를 조사하였다. TWP의 크기가 커질수록 dipentene의 생성 비율이 커졌다. 가교밀도가 증가하면 isoprene의 생성이 촉진되었으며, 카본블랙 함량이 증가하면 결합고무 함량이 증가하여 isoprene의 생성이 상대적으로 줄어들었다. 모델 승용차 타이어 트레드로써 실리카와 카본블랙 함량을 조절한 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 가황물의 TWP는 pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS)를 통해 분석하였다. SBR의 열분해생성물 중 4-vinylcyclohexene (4-VCH), 2-phenylpropene (2-PP), 3-phenylcyclopentene (3-PCP), 4-phenylcyclohexene (4-PCH)의 생성 비율을 비교하여, TWP 크기에 따른 영향을 조사하였다.
주제어
#마모입자 타이어-도로 마모입자 아스팔트 노면 마모입자 형상 분석 밀도 분리 열분해 가스 크로마토그래피
학위논문 정보
저자
정의영
학위수여기관
세종대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
화학과
지도교수
최성신
발행연도
2023
총페이지
117p.
키워드
마모입자 타이어-도로 마모입자 아스팔트 노면 마모입자 형상 분석 밀도 분리 열분해 가스 크로마토그래피
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