[논문]SEM-EDS분석을 통한 산업단지 내에 폐기물의 무기물 구성물질 설명

정문헌; 이주호; 권영현; 김민철; 이강우; 손병현

SEM-EDS분석을 통한 산업단지 내에 폐기물의 무기물 구성물질 설명
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정문헌 (한서대학교 환경공학과) , 이주호 (한서대학교 환경공학과) , 권영현 (한서대학교 환경공학과) , 김민철 ((주)유성 중앙연구소) , 이강우 ((주)유성 중앙연구소) , 손병현 (한서대학교 환경공학과)

최근 화석에너지 고갈과 환경규제 강화로 신 재생에너지 개발 및 보급이 시급해지고 있다. 여러 가지 신재생 에너지 중 폐기물을 이용하는 방법이 에너지원의 잠재적 가치를 비교하였을 때 가장 유망한 에너지원으로 인정되고 있으며, 그 중에서도 폐기물을 고체연료로 가공하는 고형연료가 현실적이고 경제적인 방법으로 인정받고 있다. 하지만 Cl이나 중금속 같은 물질들은 부식성이 강하여 보일러와 같은 열 회수 장치에 고온부식을 일으켜 고형연료의 제한적인 요소로 작용하고 있다. 따라서 울산의 산업단지의 고형연료의 원료가 되는 몇몇 물질을 SEM-EDS로 분석하고, Triangle plot을 통하여 나타내고 고형연료의 처리장치 설계 시 기초가 되는 자료를 제공한다.

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문제 정의

본 연구는 울산지역 산업단지 내 부존자원(폐목재, 폐플라스틱류, 폐섬유, 폐유기용제류 등)을 SEM분석하여 D/B로 구축하고, 부존자원의 최적 이용 방안을 도출하며, 이를 바탕으로 부존자원 액상/고상 연료화 기술, 부존자원 복합이용시스템, 폐열활용 시스템과 같은 기술에 적용하여 부존자원 재활용 및 에너지를 최적 활용할 수 있는 D/B 구축을 하는 것이 최종 목표이다.

제안 방법

Scanning Electron Microscope(SEM)은 JSM-5600을 사용하여 분석하였으며, 전자선이 시료면 위를 scanning할 때 시료에서 발생되는 여러 가지 신호 중 그 발생확률이 가장 많은 secondary electron 또는 back scattered electron를 검출하는 것으로 대상 시료를 관찰한다. EDS는 FXS-160.
그리고 4가지(폐섬유, 폐지, 폐목재, 기타가연성 폐기물)로 나누어 그래프화 하였다. Triangle plot을 통하여 열적처리를 하거나 고형연료로 사용하여 처리 시 문제가 될 수 있는 물질로 나누어 표현하였다.
C, O, B, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Fe와 중금속 물질인 Pb, Mn, Zn도 검출 되었다. 그리고 4가지(폐섬유, 폐지, 폐목재, 기타가연성 폐기물)로 나누어 그래프화 하였다. Triangle plot을 통하여 열적처리를 하거나 고형연료로 사용하여 처리 시 문제가 될 수 있는 물질로 나누어 표현하였다.
울산 산업단지에서 배출되는 폐기물시료 14개를 SEM-EDS를 통하여 분석하였고, 각각의 시료마다 3번씩 분석하여 평균값으로 나타내었다. C, O, B, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Fe와 중금속 물질인 Pb, Mn, Zn도 검출 되었다.
울산 산업단지에서 배출되는 폐기물시료 14개를 통하여 각 폐기물의 구성성분을 SEM-EDS와 그래프로 파악하였다. 이 연구에서 폐기물 분류는 폐섬유, 폐목재, 폐지, 기타가연성 폐기물로 나누어 나타내었고, 이 결과를 바탕으로 같은 종류의 폐기물은 구성 성분을 예측 할 수 있다.

대상 데이터

주요 에너지 잠재원인 가연성 폐기물을 중심으로 울산 산업단지 내 각 업체의 발생량 순으로 방문하여 폐기물 시료를 채취하였다. 폐기물은 9개 업체에서 총 14개 시료가 채취되었으며, 그 종류는 폐지, 폐목재, 폐섬유, 고분자화합물로 합성고무수지, 합성수지를 포함한 기타 가연성폐기물이다.
주요 에너지 잠재원인 가연성 폐기물을 중심으로 울산 산업단지 내 각 업체의 발생량 순으로 방문하여 폐기물 시료를 채취하였다. 폐기물은 9개 업체에서 총 14개 시료가 채취되었으며, 그 종류는 폐지, 폐목재, 폐섬유, 고분자화합물로 합성고무수지, 합성수지를 포함한 기타 가연성폐기물이다.

성능/효과

울산 산업단지에서 배출되는 폐기물시료 14개를 통하여 각 폐기물의 구성성분을 SEM-EDS와 그래프로 파악하였다. 이 연구에서 폐기물 분류는 폐섬유, 폐목재, 폐지, 기타가연성 폐기물로 나누어 나타내었고, 이 결과를 바탕으로 같은 종류의 폐기물은 구성 성분을 예측 할 수 있다. 또한, 폐기물의 화학적 특성은 본 재료의 특성과 크게 변하지 않으므로 열적 처리나, RDF와 같은 고형연료 제작 시 그 후처리나 연료에 맞는 물질을 예측하여 사용 할 수 있다.

후속연구

이 연구에서 폐기물 분류는 폐섬유, 폐목재, 폐지, 기타가연성 폐기물로 나누어 나타내었고, 이 결과를 바탕으로 같은 종류의 폐기물은 구성 성분을 예측 할 수 있다. 또한, 폐기물의 화학적 특성은 본 재료의 특성과 크게 변하지 않으므로 열적 처리나, RDF와 같은 고형연료 제작 시 그 후처리나 연료에 맞는 물질을 예측하여 사용 할 수 있다.

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