[논문]PCBs 함유 절연유의 처리 후 부산물 배출특성 연구

신선경; 박진수; 강영렬; 황승률; 김영식

doi:10.5806/ast.2008.21.3.201

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본 연구에서는 PCBs 함유 폐기물의 분해 전후의 처리효율을 검토하고 반응 부산물을 확인하고자 물리화학적 처리기술을 적용한 전자빔과 탈염소화 처리 전후의 시료를 분석하였다. 전자빔으로 물리적 처리를 한 시료는 절연유 중의 PCBs 피크패턴을 유지하고 있지 않아 폐기물공정시험방법으로 정량하기 어려워 HRGC/HRMS을 이용하여 정량한 결과, PCBs의 제품이 가지고 있는 피크패턴이 분해되어 저염화물인 3-chlorobiphenyls이 생성되는 것으로 확인 되었다. 또한, 탈염소화 분해로 화학적 처리한 경우에도 PCBs 농도는 폐기물관리법 및 잔류성유기물질 관리법의 규제기준 이하로 POPs 관리법의 처리 종료 기준을 만족하는 것으로 나타났으며, PCBs 함유 폐기물을 물리화학적으로 처리하는 과정 중 분석 대상 모든 시료에서 다이옥신류가 불검출되어 다이옥신은 생성되지 않는 것으로 나타났다.

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The treatment efficiency of PCBs containing wastes has been investigated. The samples treated by electron beam and de-chlorination method were analyzed to verify the byproducts before treatment and after treatment. In the treated samples by electron beam irradiation, PCBs were not detected by compar...

The treatment efficiency of PCBs containing wastes has been investigated. The samples treated by electron beam and de-chlorination method were analyzed to verify the byproducts before treatment and after treatment. In the treated samples by electron beam irradiation, PCBs were not detected by comparing the peak matching using the Korean official waste test method. On the other hand, PCBs congeners were detected by analyzing individual isotope method using HRGC/HRMS. Most of PCB congeners in waste were decomposed to 3-chlorobiphenyls, lower chlorinated congener produced during the treatment of electron beam. In the chemical dechlorination treatment, it was found that the concentrations of PCBs in treated samples were lower than those of regulation criteria in Waste & POPs management law and the after treatment concentration were satisfied to the regulation criteria. Also, dioxins were not observed after the physio-chemical treatment processes of PCBs containing wastes.

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문제 정의

그러므로, 본 연구에서는 PCBs 함유 절연유를 물리 화학적 처리 한 후의 처리효율 및 생성 부산물의 배출 특성을 파악하고자 GC/ECD 및 HRGC/HRMS을이용하여 처리 전후의 배출특성을 비교하였다.
본 연구에서는 PCBs 함유 폐기물의 분해 전후의 처리효율을 검토하고 반응 부산물을 확인하고자 물리 화학적 처리기술을 적용한 전자빔과 탈염소화 처리 전후의 시료를 분석하였다.

제안 방법

Fig. 3에서 보는 바와 같이 전자빔으로 물리적 처리를 한 시료는 절연유 중의 PCBs 피크패턴을 유지하고 있지 않아 폐기물공정시험방법으로 정량하기 어려워HRGC/MS을 이용하여 정 량하였다. 그 결과 Fig.
PCBs 오염 절연유를 물리적으로 처리 한 후 배출 특성을 파악하고자, 처리 전후의 시료를 폐기물 공정시험 방법의 피크패턴법으로 분석하여 PCBs 패턴의 분해 여부를 확인하였으며, 처리 후 절연유 시료 중의 반응부산물을 확인하고자 잔류성유기오염물질 관리법의 HRGC/HRMS법으로 PCBs 개별이성체 209종을 분석하였다. 처리방법은 원자력연구소의 협조를 얻어 4개의 용기에 절연유 250 mL 를 4 mm 의 층으로 각각 담은 후 전자빔에 노출시켜 반응하였고, 이때 방사선흡수 선량은 200 kGy(kJ/kg) 이었고, 회분식으로 4회 실험하였다.
PCBs 함유 절연유를 물리화학적 처리(탈염소화 분해법 및 전자빔 처리)한 후 반응 전후의 시료를 채취 분석하였다. PCBs 함유 폐기물의 분해 전후의 처리효율을 검토하고 PCBs 제품의 패턴 분해와 반응 부산물을 확인하고자 물리화학적 처리기술을 적용한 전자빔과 탈염소화 처리 전후의 시료를 농도별로 분석하였다.
PCBs 함유 폐기물의 분해 전후의 처리효율을 검토하고 PCBs 제품의 패턴 분해와 반응 부산물을 확인하고자 물리화학적 처리기술을 적용한 전자빔과 탈염소화 처리 전후의 시료를 농도별로 분석하였다.
우리나라의 폐기물공정시험방법 제14항 日에서 제시하고 있는 액상폐기물 중 PCBs 분석방법과 잔류성 유기 화합물(POPs) 공정시험방법의 GC/ECD 및 HRGC/ MS 를 이용한 피크패턴법과 개별 이성체 분석 방법으로 화학적 처리 전후의 PCBs 처리 효율 및 배출 특성을 분석하였다.12-14 다음 Fig.
처리방법은 원자력연구소의 협조를 얻어 4개의 용기에 절연유 250 mL 를 4 mm 의 층으로 각각 담은 후 전자빔에 노출시켜 반응하였고, 이때 방사선흡수 선량은 200 kGy(kJ/kg) 이었고, 회분식으로 4회 실험하였다. Table 2에는 물리적 처리 전후의 PCBs 검출농도를 나타내었으며, Fig.

성능/효과

PCBs 함유 폐기물을 물리화학적으로 처리하는 과정 중 다이옥신류 등 기타 환경에 영향을 미치는 환경오염물질의 생성 여부를 검토하기 위해 HRGC/ HRMS 을 이용하여 다이옥신류를 분석한 결과, 분석대상 모든 시료에서 다이옥신류가 불검출되어 다이옥신은 생성되지 않는 것으로 나타났다.
3에서 보는 바와 같이 전자빔으로 물리적 처리를 한 시료는 절연유 중의 PCBs 피크패턴을 유지하고 있지 않아 폐기물공정시험방법으로 정량하기 어려워HRGC/MS을 이용하여 정 량하였다. 그 결과 Fig. 4에 나타난 바와 같이 PCBs의 제품이 가지고 있는 PCBs 피크패턴이 깨지면서 저염화물인 trichlorobiphenyls 이 생성되는 것으로 확인되었다. 전자빔을 통한 탈 염소 처리는 탈염소화 과정이 순차적으로 일어나는데, 초기에는 전자빔의 잉여전자에 의해 고염소화물이 점차 저염소화물로 환원되고, 최종적으로 완전한 탈염소화가 이뤄지며, 이 반응의 과정에서 trichlorobiphenyls이 생성된 것으로 추정된다.
것으로 확인 되었다. 또한, 탈염소화 분해로 화학적 처리한 경우에도 PCBs 농도는 폐기물관리법 및잔류성유기물질 관리법의 규제기준 이하로 POPs 관리법의 처리 종료 기준을 만족하는 것으로 나타났다. PCBs 함유 폐기물을 물리화학적으로 처리하는 과정 중 분석 대상 모든 시료에서 다이옥신은 생성되지 않는 것으로 판단된다.
따라서 PCBs의 처리 효율을 높이기 위해서는 처리에 사용되는 적정량의 나트륨 농도를 조절하여 사용하여야 할 것으로 판단된다. 또한, 화학적 처리시설의 PCBs 농도별 GC/ECD로 분석한 결과, 처리 후 반응탱크 배출구에서 채취한 절연유 중 PCBs 농도는 폐기물관리법 및 잔류성유기물질 관리법의 규제기준인 2 ppm이하로 나타났으며, HRGC/ MS 분석 결과 PCBs 제품의 고유 페턴은 분해되었으며 일부 저염화 PCBs 등의 개별이성체가 검출되었으나, POPs 관리법의 처리 종료 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 다음의 그림 Fig.
전자빔으로 물리적 처리를 한 시료는 절연유 중의 PCBs 피크패턴을 유지하고 있지 않아 폐기물 공정시험 방법으로 정량하기 어려워 HRGC/HRMS을 이용하여 정량한 결과, PCBs의 제품이 가지고 있는 피크 패턴이 분해되어 저염화물인 3-chlorobiphenyls 이 생성되는 것으로 확인 되었다. 또한, 탈염소화 분해로 화학적 처리한 경우에도 PCBs 농도는 폐기물관리법 및잔류성유기물질 관리법의 규제기준 이하로 POPs 관리법의 처리 종료 기준을 만족하는 것으로 나타났다.

참고문헌 (18)

'Toxic Substance Control Act Inventory', USA, 1991
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V. den Berg, M. Birnbaum and A. Bosabel, Environmental Health Perspectives, 106, 775-792(1998)

상세보기
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Basel Convention, 'Preparation of a National Environmentally Sound Management Plan for PCBs and PCBComtaminated Equipement', UNEP, 2003
UNEP Chemicals, 'Survey of Currently Available Non-Incineration PCB Destruction Technologies', UNEP, 2000
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국립환경연구원, '폴리염화비페닐류(PCBs) 함유 폐기물의 적정관리방안에 관한 연구', 2003
産業廢棄物處理事業振興財團, 'PCB處理技術ガイドブック', 1999
환경부, '폐기물공정시험방법', 2001
환경부, '잔류성유기오염물질공정시험방법', 2007
국립환경연구원, '절연유 중 PCBs 세부분석지침', 2004
W. Wu, J. Xu, H. Zhao, Q. Zhang and S. Liao, Chemosphere, 60, 944-950(2005)

상세보기
M. A. Manzano, J. A. Perales, D. Sales and J. M. Quiroga, Chemosphere, 57, 645-654(2004)

상세보기
H. Kanbe and M. Shibuya, Waste Management, 21, 371-380(2001)

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M. Chaychian, C. Jones, D. Poster, J. Silverman, P. Neta, R. Huie and M. Al-Sheikhly, Radiation Physics and Chemistry, 65, 473-478(2002)

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