[논문]신문용지 및 인쇄용지 슬러지의 무기성분 및 수용성 이온 분석

윤수영; 김운정; 김미선; 김문성; 박종문; 신수정

doi:10.7584/ktappi.2014.46.2.030

신문용지 및 인쇄용지 슬러지의 무기성분 및 수용성 이온 분석
The Analysis of Inorganic Compounds and Water Solubles Ions in Paper Mill Sludges from NewsPaper and Printed Paper 원문보기

펄프 종이기술 = Journal of Korea TAPPI, v.46 no.2 = no.157, 2014년, pp.30 - 34

윤수영 (충북대학교 목재종이과학과) , 김운정 (충북대학교 목재종이과학과) , 김미선 (충북대학교 목재종이과학과) , 김문성 (대한제지 (주)) , 박종문 (충북대학교 목재종이과학과) , 신수정 (충북대학교 목재종이과학과)

Abstract ▼ AI-Helper

To apply paper mill sludges to soil as fertilizer, paper mill sludges were investigated to predict suitability and maleficence for soil. Newspaper and Printed Paper sludge were analyzed by IC (Ion Chromatography) and ICP-OES (Induced Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer). As a results, harmful materials in two types of sludges were below standard by notified Ministy of Environment (ME). Also ionic substances causing the water pollution in sludges were less than the standard value by notified ME. Thus sludges from newspaper and printed paper is presumed that there are no water pollution and soil contamination.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

폐지 슬러지의 활용에서 문제가 될 수 있는 것은 유해 성분의 함유 여부이다. 따라서 본 연구에서는 신문용 지와 인쇄용지의 탈묵 후 얻은 폐지 슬러지의 유해성분 유무 여부를 확인하고자 ICP-OES 분석을 통해서 유해 성분이 슬러지 내 존재하는지 여부를 분석하였다(Table 1). 부숙토의 원료로 폐지 슬러지를 사용할 경우 환경부 유해물질로 분류된 비소, 카드뮴, 크롬, 납, 수은은 검출 수준 이하였고 구리는 인쇄용지 재활용 슬러지에서 48.
펄프 제지 산업에서 발생하는 산업폐기물인 제지 슬러지를 다양한 분야에서 재활용하기 위해 슬러지 내에 존재하는 유해성분을 분석할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 제지 슬러지 및 슬러지 용출액 내유해성분을 분석하였다. 그 결과 무기 유해성분 구리, 카드뮴, 납 등은 환경부 부숙토 기준에 따른 양 보다 낮았으며, 또한 용출액 내 양이온 및 음이온 물질도 국토 교통부가 고시한 기준보다 낮았다.
본 연구에서는 신문용지와 인쇄용지의 탈묵 후 발생하는 슬러지를 토양 개량제 및 퇴비로서 토양에 적용하였을 때의 유해성 및 적합성을 파악하고자 하였다. 두 종류의 슬러지의 무기성분 분석과 수용성 이온 분석을 통해서 슬러지를 토양에 사용하였을 경우 토양 내 중금속 오염이나 수질오염 가능성을 추정 하였다.

제안 방법

본 연구에서는 신문용지와 인쇄용지의 탈묵 후 발생하는 슬러지를 토양 개량제 및 퇴비로서 토양에 적용하였을 때의 유해성 및 적합성을 파악하고자 하였다. 두 종류의 슬러지의 무기성분 분석과 수용성 이온 분석을 통해서 슬러지를 토양에 사용하였을 경우 토양 내 중금속 오염이나 수질오염 가능성을 추정 하였다.
여과액을 따로 모아서 이온 크로마토그래피(IC, Ion Chromatography) 분석을 실시하였다. 분석 기기로는 Dinoex ICS 3000(Dionex, USA)를 사용하였으며 양이온과 음이온을 각각 분석하였다. 양이온은 Ionpac CS12A (Dionex, USA) 컬럼과 CSRS URTRA (Dionex, USA) 검출기를 사용하였으며 20 mM methanesulfonic acid 이동상을 흘려 30℃, 15분 동안 분석하였다.
슬러지 내 무기성분의 함량을 측정하기 위해서 유도 결합플라즈마를 활용하여 분석을 실시하였다. 슬러지 분말 3.
슬러지 내 수용성 양이온과 음이온을 분석하기 위해서 증류수 100 mL에 슬러지 분말 10.0 g을 넣고 10일동안 침지시켜 수용성 성분을 용해시킨 후 정량여과지를 이용해 여과하였다. 여과액을 따로 모아서 이온 크로마토그래피(IC, Ion Chromatography) 분석을 실시하였다.
슬러지 내 무기성분의 함량을 측정하기 위해서 유도 결합플라즈마를 활용하여 분석을 실시하였다. 슬러지 분말 3.0 g을 질산 30.0 mL과 과산화수소 2.0 mL 혼합 용액에 180℃, 2시간 동안 산 분해 후 정량여과지를 이용하여 여과액을 모은 후 적절히 희석하여 각각의 무기 성분을 ICP-OES (OPTIMA 7300DV, Perkin Elmer, USA)로 분석하였다.
슬러지를 활용함에 있어서 슬러지가 수용액 내에서 어떠한 유해성분을 내보내는지 그 여부 또한 중요하다. 슬러지를 수용액에 충분히 침지시킨 후 여과액을 이온 크로마토그래프 기기를 통해서 유해한 이온성분을 분석하였다. 그 결과 수용액 내 몇몇 양이온과 음이온이 검출되었다.
분석 기기로는 Dinoex ICS 3000(Dionex, USA)를 사용하였으며 양이온과 음이온을 각각 분석하였다. 양이온은 Ionpac CS12A (Dionex, USA) 컬럼과 CSRS URTRA (Dionex, USA) 검출기를 사용하였으며 20 mM methanesulfonic acid 이동상을 흘려 30℃, 15분 동안 분석하였다. 음이온 분석에는 Ionpac AS20 (Dionex, USA) 컬럼과 ASRS URTRA II (Dionex, USA) 검출기를 사용하였으며 이동상을 처음 8분간 14 mM KOH 사용하다가 그 후 30 mM 농도를 사용하여 25분간 분석하였다.
0 g을 넣고 10일동안 침지시켜 수용성 성분을 용해시킨 후 정량여과지를 이용해 여과하였다. 여과액을 따로 모아서 이온 크로마토그래피(IC, Ion Chromatography) 분석을 실시하였다. 분석 기기로는 Dinoex ICS 3000(Dionex, USA)를 사용하였으며 양이온과 음이온을 각각 분석하였다.
양이온은 Ionpac CS12A (Dionex, USA) 컬럼과 CSRS URTRA (Dionex, USA) 검출기를 사용하였으며 20 mM methanesulfonic acid 이동상을 흘려 30℃, 15분 동안 분석하였다. 음이온 분석에는 Ionpac AS20 (Dionex, USA) 컬럼과 ASRS URTRA II (Dionex, USA) 검출기를 사용하였으며 이동상을 처음 8분간 14 mM KOH 사용하다가 그 후 30 mM 농도를 사용하여 25분간 분석하였다.

대상 데이터

충북 청원의 D사에서 신문용지나 인쇄용지의 탈묵 후 발생하는 슬러지를 공급받아 본 실험에 사용하였다. 신문용지와 인쇄용지의 슬러지를 각각 건조하여 전건상태의 시료를 본 실험에 사용하였다.
충북 청원의 D사에서 신문용지나 인쇄용지의 탈묵 후 발생하는 슬러지를 공급받아 본 실험에 사용하였다. 신문용지와 인쇄용지의 슬러지를 각각 건조하여 전건상태의 시료를 본 실험에 사용하였다.

성능/효과

국토교통부에서 정한 수질환경기준에 의거하여 지하수의 경우 일반오염 물질 5개와 특정유해물질 10개를 기준으로 두고 있다.¹³⁾ 일반오염물질 중 슬러지 용출액 내에서 발견된 유해물질로는 염소음이온과 질산음이온이 있다. 질산음이온과 염소음이온 각각 생활용수 기준으로 20, 250 ppm 이하를 규제하고 있었다(Table 5).
따라서 본 연구에서는 이러한 제지 슬러지 및 슬러지 용출액 내유해성분을 분석하였다. 그 결과 무기 유해성분 구리, 카드뮴, 납 등은 환경부 부숙토 기준에 따른 양 보다 낮았으며, 또한 용출액 내 양이온 및 음이온 물질도 국토 교통부가 고시한 기준보다 낮았다. 따라서 제지 슬러 지를 토양에 적용하였을 때 토양의 중금속 오염 및 유해성에 영향이 없을 것으로 추정되며 수질오염 가능성 지표에도 직접적으로 영향하지 않을 것으로 판단된다.
그 결과 무기 유해성분 구리, 카드뮴, 납 등은 환경부 부숙토 기준에 따른 양 보다 낮았으며, 또한 용출액 내 양이온 및 음이온 물질도 국토 교통부가 고시한 기준보다 낮았다. 따라서 제지 슬러 지를 토양에 적용하였을 때 토양의 중금속 오염 및 유해성에 영향이 없을 것으로 추정되며 수질오염 가능성 지표에도 직접적으로 영향하지 않을 것으로 판단된다.

후속연구

천연펄프 슬러지의 경우 신문용지, 티슈, 인쇄용지가 57, 33, 62 kg/ton 발생하지만 폐지 슬러지의 경우 이 보다 많은 164, 406, 187 kg/ton의 슬러지가 발생된다.¹¹⁾ 펄프 슬러지보다 폐지 슬러지가 많이 발생하기 때문에 이를 활용하는 방안도 더욱 모색되어야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	제지산업이 폐기물 발생량이 많은 업종으로 분류되는 이유는 무엇인가?	제지 슬러지(paper mill sludge)는 공정 중 발생하는 유기물과 무기물의 혼합 산업 폐기물로써 연간 약 160만 톤이 발생된다.1) 이로 인해 제지산업은 폐기물 발생 량이 많은 업종으로 분류되며 처리 비용도 점차 증가하여 제지산업에서 처리비용에 증가의 원인이 되고 있다.
	제지 슬러지란 무엇인가?	제지 슬러지(paper mill sludge)는 공정 중 발생하는 유기물과 무기물의 혼합 산업 폐기물로써 연간 약 160만 톤이 발생된다.1) 이로 인해 제지산업은 폐기물 발생 량이 많은 업종으로 분류되며 처리 비용도 점차 증가하여 제지산업에서 처리비용에 증가의 원인이 되고 있다.
	제지에 필요한 펄프를 생산하는 공정은 크게 어떻게 나눌 수 있는가?	슬러지의 화학적 조성은 공정, 지종 및 종이의 등급, 사용된 원질 (폐지 또는 천연펄프)에 따라 다르기 때문에 단순히 정의하기 어렵다. 제지에 필요한 펄프를 생산하는 공정은 크게 기계펄프화 공정과 화학펄프화 공정으로 나눌 수 있으며, 각각의 공정에 따라 서로 다른 조성을 갖는 슬러지가 발생된다. 현재 국내 제지회사에서는 천연펄프 보다는 폐지를 이용해서 다양한 지종을 생산하고 있다.

참고문헌 (13)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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