초록 ▼

본 연구에서는 유해물질의 무기물을 안정화시키는 수단이며 이에 상응하여 발생하는 부산물인 용융방식 및 소각재 용융슬래그를 재활용 관점에서 생산공정 및 건설자재로 재조명하여 고부가가치를 창출할 수 있는 핵심기술위주로 다음과 같이 수행하고자 하였다.
- 소각재 소각재 용융슬래스활용의 환경 안정성 확보
- 고품질의 소각재 용융슬래그 골재 및 2차제품 기술개발
- 용융로와 연계된 고부가가치 건설자재 기술 개발
1차년도는 소각재 용융스래스의 환경안정성 확보 및 고품질화 기술을 개발하고 2차년도에는 고부가가치의 건설자재 기

본 연구에서는 유해물질의 무기물을 안정화시키는 수단이며 이에 상응하여 발생하는 부산물인 용융방식 및 소각재 용융슬래그를 재활용 관점에서 생산공정 및 건설자재로 재조명하여 고부가가치를 창출할 수 있는 핵심기술위주로 다음과 같이 수행하고자 하였다.
- 소각재 소각재 용융슬래스활용의 환경 안정성 확보
- 고품질의 소각재 용융슬래그 골재 및 2차제품 기술개발
- 용융로와 연계된 고부가가치 건설자재 기술 개발
1차년도는 소각재 용융스래스의 환경안정성 확보 및 고품질화 기술을 개발하고 2차년도에는 고부가가치의 건설자재 기술을 개발하는데 주안점을 두어 연구를 추진하였다. 세부적으로 수행한 연차별 연구내용은 다음과 같다.
1. 용융대상 폐기물의 중금속 함유량 및 원료조성 분석
국내 생활폐기물 소각장에서 배출되는 소각재 특성을 분석하여 본 연구의 기초 자료로 활용하고, 소각재 용융의 시료로 사용토록 한다.
2. 소각재 용융슬래그의 환경안정성 검증
국내의 소각장별 소각재의 용융가능성 및 환경안정성에 대하여 검토하고, 용융슬래그에 대한 환경안정성에 대하여 검증하도록 한다.
3. 소각재 용융슬래그의 품질영향 인자 도출
각 소각장에서 발생하는 소각재의 성상특성이 다르고, 운전조건에 따라 용융슬래그의 품질이 변화하므로 안정적인 품질확보를 위하여 다양한 품질영향인자에 대하여 규명하고, 최적의 용융조건을 제시하도록 한다.
4. 소각재 용융슬래그 고품질화 기술개발
최적의 용융조건일 경우도 용융슬래그의 재질특성 상 건설자재로 활용하는데 한계가 있으므로 용융슬래그의 품질특성을 개선하는 고품질화 기술을 개발하도록 한다.
5. 소각재 용융슬래그의 활용성 및 적용성 평가
소각재 용융슬래그를 골재, 2차제품 등 토목건축용으로 사용하기 위한 각종 시험을 수행하여 적용성을 평가하고, 활용조건을 제시한다.
6. 용융슬래그의 고부가가치 기술개발
소각재 용융슬래그의 유리질 특성으로 인하며 건설자재로 고부가가치를 갖기 곤란하므로 성형, 가공 등의 방법으로 부가가치 향상을 꾀하는 기술개발을 하도록 한다.
7. 용융슬래그 건설자재 재활용 시스템 구축 및 활성화 방안
용융슬래그의 시설도입 및 용융슬래그의 건설자재 활용을 촉진하기 위하여 국내외 소각재의 관리실태를 분석하고, 용융슬래그 건설자재 재활용 활용화 방안을 제시하고자 한다.

Abstract ▼

This study has been conducted for 2 years, which in 1st year obtains the environmental and quality stability of melting slag and in 2nd year develope high value construction material by melting slag.
1. Analysis of content and heavy metals contained in ash
This analysis have basic data of feed

This study has been conducted for 2 years, which in 1st year obtains the environmental and quality stability of melting slag and in 2nd year develope high value construction material by melting slag.
1. Analysis of content and heavy metals contained in ash
This analysis have basic data of feed-and samples of melting slag obtained which contain survey of site and analysis of contents and leaching test of heavy metals.
2. Analysis of environmental safety for ash melting slag
Possibility of melting slag and its environmental safety in domestic MSWIs is analysed to be sampled from sites and be analysed by experimental and apparatus tess. And leaching characteristics for melting slags is analysed according to leaching method, classification of slag and heavy metals contents.
3. Parametric analysis of effects on slag quality
Melting slags is manufactured and tested on quality and leaching according to various conditions. Effective parameters of slag quality is analysed and optimal operating conditions is suggested for composition of feed and slag quality.
4. Development of high quality melting slag
Enhancing ways of quality of slag is surveyed to recover strength characteristics of slag. High quality melting slag is developed by suggesting operation condition, feed composition and results of quality tested
5. Evaluation of applicability and use of ash melting slag
Construction material of ash slag is manufactured, tested according to substitution of slag and evaluated for applicability and use as civil and architectural materials.
6. Development of high value techniques for melting slag
High value techniques to develope is analysed and selected by analysis of economics and its value. Development of molding and reprocessing technique is performed for melting slag. And pilot products was made and evaluated.
7. Alternatives to activate recycling of melting slag
Status of domestic and abroad in fields of management of MSWI ash, generation and disposal of melting slag is surveyed and alternatives to activate recycling of melting slag is suggested

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• SUMMARY...8
• 목차...14
• 표 목차...23
• 그림 목차...29
• Contents...35
• List of Tables...43
• List of Pictures...49
• 제1장 서론...56
• 제1절 연구 개발 배경...57
• 제2절 연구 개발 필요성...59
• 제3절 연구 개발 목적 및 범위...61
• 1. 연구개발 목적...61
• 2. 연구범위...62
• 제2장 국내ㆍ외 폐기물처리 및 기술개발 현황...65
• 제1절 국내 현황...66
• 1. 한국의 폐기물 처리 현황...66
• 2. 국내 소각재의 특성...67
• 가. 생활폐기물 관리...67
• 나. 국내 소각장 현황 및 소각재 발생현황...69
• 다. 소각재의 성상특성...73
• 라. 소각재의 용융화...77
• 3. 슬래그의 재활용...79
• 가. 고로슬래그...79
• 나. 제강슬래그...82
• 다. 기타 슬래그...84
• 라. 슬래그 품질확보...86
• 제2절 외국 현황...96
• 1. 일본의 폐기물의 관리실태...96
• 가. 폐기물 관리 정책...96
• 나. 생활 폐기물 발생 및 처리 실태...97
• 다. 소각장 건설 및 소각 공정 현황...100
• 2. 일본의 소각재 처리 현황 및 기술...101
• 가. 소각재의 처리 현황...101
• 나. 소각재의 처리 기술...101
• 제3절 소각재 용융기술...104
• 1. 회용융기술...104
• 2. 가스화 용융기술...106
• 가. 샤프트식 가스화 용융로...106
• 나. 킬른식 가스화 용융로...106
• 다. 유동상식 가스차 용융로...107
• 3. 소각재 용융로의 보급현황...108
• 제4절 용융슬래그의 재활용 기술...109
• 1. 용융슬래그 종류 및 제조기술...109
• 가. 용융슬래그의 제조기술...109
• 나. 용융슬래그의 용도...110
• 2. 용융슬래그의 특성...113
• 가. 수쇄슬래그(수냉슬래그)...113
• 나. 공냉슬래그...113
• 다. 결정화 슬래그 (서냉슬래그)...113
• 3. 용융슬래그의 건설사업 적용사례 (일본)...114
• 제5절 본 연구의 위상 및 아이디어...115
• 1. 무분별한 용융로 보급 방지 및 실질적 재활용 촉진...115
• 가. 용융로 위주의 개발...115
• 나. 저부가가치의 용융슬래그 재활용 연구 주력...115
• 다. 용융로와 재활용의 연계 필요...115
• 2. 재활용을 고려한 용융시스템의 도입...116
• 가. 용융로 설치이전에 건설재료의 품질반영 필요...116
• 나. 용융로＋재활용 시스템의 적용 필요...116
• 다. 건설자재 품질을 고려한 용융로의 운전 및 설계인자 도출...116
• 3. 용융슬래그의 품질 및 환경안정성 확보...117
• 가. 건설자재로 활용을 위한 품질 및 환경에 대한 안정성 중요...117
• 나. 균질한 품질의 재활용 제품 생산...117
• 다. 환경 안정성 확보...117
• 4. 재활용에 의한 부가가치 향상...118
• 가. 고부가가치 재활용으로 고가 용융방식의 사업타당성 제공...118
• 나. 용융상태의 활용...118
• 다. 용융로를 세라믹 건설자재 생산시스템화...118
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...119
• 제1절 국내 소각재의 특성분석...120
• 1. 시료채취 및 분석 방법...120
• 가. 시료채취 및 대상선정...120
• 나. 분석 항복 및 방법...122
• 2. 물리적 특성...125
• 가. 단체 분리...125
• 나. 입도분포...135
• 다. 열시차 분석...136
• 라. 미세구조...136
• 3. 화학적 특성...138
• 가. 화학적 조성...138
• 나. 염기도...142
• 다. 광물조성...144
• 라. 중금속 함량...146
• 4. 중금속 용출특성...149
• 가. KSLT법에 의한 중금속 용출...149
• 나. TCLP법에 의한 중금속 용출...151
• 다. 용출법에 의한 중금속 용출량 비교분석...153
• 5. 수세에 의한 염류제거 특성...154
• 가. 개요...154
• 나. 시료 및 실험 방법...154
• 다. 결과 및 고찰...156
• 6. 소결론...158
• 제2절 국내 소각재의 용융가능성 및 환경안정성 검토...160
• 1. 단일 소각재별 용융가능성...160
• 가. 개요...160
• 나. 시료 및 실험 방법...160
• 다. 결과 및 고찰...160
• 2. 국내 소각장별 소각재의 용융가능성...162
• 가. 개요...162
• 나. 시료 및 실험 방법...162
• 다. 결과 및 고찰...162
• 3. 슬래그 종류별 특성 비교...166
• 가. 개요...166
• 나. 시료 및 실험 방법...166
• 다. 결과 및 고찰...166
• 4. 소결론...168
• 제3절 용융조건에 따른 용융슬래그의 품질영향...169
• 1. 시료 및 용융슬래그의 제조...170
• 가. 시료의 성상특성...170
• 나. 용융슬래그 제조방법...174
• 2. 용융조건의 품질영향...178
• 가. 소각재 배합비와 용융온도에 의한 영향...178
• 나. 소각재 배합비와 용융시간에 의한 영향...180
• 다. 염기도에 의한 영향...182
• 라. 용융조건에 따른 슬래그의 용출특성 변화...185
• 3. 중금속 농도에 따른 슬래그의 물리학적 특성 및 용출특성 변화...188
• 가. 개요...188
• 나. Pb 농도에 따른 용출 특성 변화...188
• 다. Pb 농도에 따른 용출법에 의한 변화...192
• 라. Pb 농도에 따른 결정화 슬래그의 용출특성...193
• 마. 슬래그의 시멘트 고화체에서 용출특성...198
• 4. 소결론...200
• 제4절 결정화에 의한 고품질화 품질영향 및 평가...202
• 1. 개요...202
• 가. 유리질과 결정질...202
• 나. 결정화 방법...206
• 2. 결정화 조건에 의한 품질 영향...207
• 가. 결정화 전후의 비교...207
• 나. 열처리 온도에 의한 영향...208
• 다. 열처리 시간에 의한 영향...211
• 라. 냉각속도에 의한 영향...213
• 3. 결정화 슬래그의 품질평가...215
• 가. 기계적 강도...215
• 나. 중금속 용출 억제 효과...220
• 4. 소결론...222
• 제5절 소각재 용융슬래그의 활용성 검토...225
• 1. 슬래그 골재의 활용분야 검토...225
• 가. 용융슬래그 골재의 활용 가능분야 및 특성...225
• 나. 국내 골재의 현황...241
• 2. 소각재 용융슬래그의 골재 활용 가능성...246
• 가. 시멘트 콘크리트에서 골재 역할...246
• 나. 소각재 용융슬래그 골재의 품질특성...249
• 다. 비중 및 흡수율(Specific Gravity and Absorption)...249
• 라. 단위용적중량 및 실적율 (Unit Weight and Percentage of Solids)...250
• 마. No.200체 통과량(0.08㎜체 통과량)...251
• 바. 입도시험 (Sieve Analysis)...251
• 사. 골재의 안정성 시험 (Soundness)...252
• 아. 골재의 마모뮬(Abrasion Ratio)...253
• 자. 알칼리 골재 반응(Alkali Reaction)...253
• 3. 슬래그 골재의 건설공사 활용...255
• 가. 용융슬래그 모르타르...255
• 나. 용융슬래그 골재 콘크리트...273
• 다. 용융슬래그 골재를 활용한 콘크리트 2차 제품...286
• 라. 용융슬래그 골재의 토목공사 활용...291
• 4. 소결론...309
• 제6절 용융슬래그의 고부가가치 기술개발...311
• 1. 개발 대상기술의 선정...311
• 가. 용융슬래그의 특성 및 용도...311
• 나. 고부가가치화의 핵심아이디어...312
• 다. 개발대상의 선정...313
• 라. 개발대상의 가치비교...315
• 2. 대리석 개발...317
• 가. 공정 및 운전...318
• 나. 시제품 제조...324
• 다. 시제품의 성능...325
• 3. 결정화 골재 개발...328
• 가. 공정 및 운전...328
• 나. 시제품 제조...331
• 다. 시제품 성능...332
• 4. 칼라골재 개발...336
• 가. 공정 및 운전...336
• 나. 시제품 제조...339
• 다. 시제품 성능...340
• 5. 칼라 성형품 개발...343
• 가. 공정 및 운전...343
• 나. 시제품 제작...344
• 6. 소결론...346
• 제7절 소각재 용융슬래그의 재활용 촉진 방안...348
• 1. 우리나라의 소각재 관리 실태...348
• 가. 생활쓰레기 발생 및 처리...348
• 나. 소각재의 발생 및 처리...349
• 다. 소각재의 관리실태 분석...353
• 라. 재활용사업과 관련된 지원정책...355
• 2. 일본의 소각재 및 용융슬래그 관리 실태...360
• 가. 소각재의 처리...360
• 나. 용융로의 보급 실태...362
• 다. 용융슬래그의 발생 및 처리...363
• 라. 용융슬래그의 유효이용 사례...365
• 3. 외국의 소각재 및 용융슬래그의 관리 시스템 분석...368
• 가. 미국...368
• 나. 일본...372
• 다. 유럽...380
• 4. 기존의 재생골재와 용융슬래그의 품질 및 경제성 비교...384
• 가. 재생골재 기준...384
• 나. 재생골재와 용융슬래그의 품질특성...388
• 다. 재생골재 및 용융슬래그의 비교...389
• 5. 용융슬래그의 재활용 촉진방안...392
• 가. 재활용 목표율 설정...392
• 나. 금융지원방안 확대...393
• 다. 건설공사시 용융슬래그 골재를 일정 비율 사용...393
• 라. 용융소각재 슬래그 제품 골재 수급계획에 포함...393
• 마. 용융슬래그 골재의 혼합공급방안...394
• 바. 용융슬래그의 안정성확보를 위한 장기침출방법 적용...394
• 사. 용융슬래그 재활용 용출기준 및 가이드라인의 설정...394
• 아. 다양한 용도개발...395
• 6. 소결론...396
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외 기여도...398
• 제1절 연구개발 목표 달성도...399
• 제2절 연구개발의 대외 기여도...401
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...404
• 1. 추가연구의 필요성...405
• 2. 타 연구에의 응용방안...406
• 3. 기업화 추진방안...407
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...408
• 1. 용융슬래그 관련특허 및 실용신안...409
• 2. 용융슬래그 연구·보고서...410
• 3. 용융슬래그 정책·규정...411
• 4. 용융슬래그 기술·제품...412
• 제 7 장 참고문헌...413
• 부 록...425