초록 ▼

1. 최종목표
· 오존반응성을 향상시키는 촉매를 개발 완료하였고, 장시간 사용으로 촉매표면에 오염물질이 침착시 이를 세척하여 효율을 향상시킬 수 있었음.
· 고농도의 악취물질을 제거할 수 있는 패키지화된 장치를 개발하였음.
2. 개발내용 및 결과
본 과제는 오존을 이용한 악취물질 및 VOCs 물질을 제거하기 위한 패키지화된 악취제거장치를 개발하는데 필요한 오존촉매 제조, 방전관 개발, 악취제거장치개발과 관련한 실험결과를 다음과 같이 얻었다.
1) 오존발생 방전관에서 양전극에 유전체를 끼워 넣고 고전압을 인

1. 최종목표
· 오존반응성을 향상시키는 촉매를 개발 완료하였고, 장시간 사용으로 촉매표면에 오염물질이 침착시 이를 세척하여 효율을 향상시킬 수 있었음.
· 고농도의 악취물질을 제거할 수 있는 패키지화된 장치를 개발하였음.
2. 개발내용 및 결과
본 과제는 오존을 이용한 악취물질 및 VOCs 물질을 제거하기 위한 패키지화된 악취제거장치를 개발하는데 필요한 오존촉매 제조, 방전관 개발, 악취제거장치개발과 관련한 실험결과를 다음과 같이 얻었다.
1) 오존발생 방전관에서 양전극에 유전체를 끼워 넣고 고전압을 인가시켜 유입된 공기 중의 산소를이용하여 오존을 생성시킨다. 방전과정에서 공기 중의 오염물질이 산화되어 생성된 물질이 방전관에 침착되어 오존 생성율을 감소시킨다. 양전극과 유전체를 물로 세척할 수 있는 구조로 제작하여 이러한문제점을 해결하였다.
2) 기상에서 오존과 악취물질 및 VOCs 물질은 반응속도가 낮기 때문에 짧은 접촉시간에서는 잘 제거가 되지 않는다. 반응속도를 향상시켜주기 위해서는 온도를 올려주거나, 촉매를 이용하여야 한다. 금속Co는 오존을 분해시켜 발생기 산소를 생성하는 것으로 알려졌다. 활성탄에 코발트를 담지시킨 촉매를이용하여 기상에서 벤젠과 톨루엔의 제거 특성을 확인해 본 결과 오존단독 반응과 담체로 사용한 오존/활성탄 공정에 비해 오존/촉매 공정이 짧은 체류시간에서도 높은 제거효율을 나타내었다. 공탑체류시간 4~26 sec에서 벤젠의 초기농도 48 ~ 128 ppm으로 공급하여 제거특성을 비교해본 결과 체류시간이길수록 높은 제거율을 나타내었고, 초기농도가 증가할수록 제거율은 감소하였다. 초기 농도 48 ppm, 공탑체류시간 26 sec에서 약 96%의 제거율을 보였다. 톨루엔의 경우 초기농도 54 ppm, 공탑체류시간 26sec에서 약 94%의 제거율을 나타내었다. 촉매가 반응에 참여함으로서 벤젠 및 톨루엔의 제거율은 높게나타났다.
3) 실험결과를 토대로 현장적용 pilot plant를 제작하여 음식물자원화시설에 적용하여 제거 특성을 확인해 본 결과 오존 단독공정에서 전혀 제거가 되지 않는 암모니아의 제거율이 약 35%로 나타났고, 황화수소는 약 62%, 메틸메르캅탄은 완전히 제거되었다. 메틸황화물의 경우도 90% 이상의 제거율을 나타내었다. 현행 공해공정시험법상에서 희석관능법으로 규정하고 있다. 각 물질별 최소감지농도를 감안하여 예상희석배율을 산정하고 악취제거율로 환산할 경우 전체 물질의 예상희석배율이 2,731 배에서61배로 감소되어 약 98%의 악취제거율을 나타내었다.
3. 사업성과
○ 기술적 성과
1) 방전관 기능 개선
기존의 오존발생기의 방전관은 공기 중의 유기물이 고전압하에서 산화되어 방전관 내부에 침착되어 오존 생성량을 저하시키는 문제점을 내포하고 있었다. 본 기술개발을 통하여 방전관의 양전극을 분해하여 세척할 수 있도록 구조를 개선함으로서 전극에 부착된 오염물질을 제거하여 오존의 발생량 및 방전관의 수명을 연장하도록 하였다.
2) 오존/촉매의 개발
오존은 산화력이 우수하지만 일부 물질에 대하여 선택성과 반응성이 낮아 분해효율이 저하되었다. 이를 보완하기 위해서 조립활성탄에 코발트를 담지시켜 오존이 분해되어 생성되는 라디칼로의전환율을 증가시켜 반응성이 낮은 물질을 산화시키는 능력을 향상시켰다.
3) 악취제거 장치 개발
오존/촉매 공법을 이용한 pilot plant를 제작하여 음식물자원화시설의 악취물질에 대한 제거 실험에서 오존단독으로 반응성이 낮은 암모니아의 제거율을 향상시키는 결과를 얻었다. 또한 악취물질의 희석관능법에 적용한 제거율은 약 98%의 획기적인 제거율을 나타내었다.
○ 경제적 성과
1) 저가의 촉매 개발
기존의 오존/촉매공정에서 사용된 금속은 백금 및 팔라듐 등의 고가의 전이금속을 사용하였으나, 본 연구개발을 통하여 비교적 저가인 코발트 촉매를 사용하여 오존단독공정에 비하여 악취 및VOCs 물질의 제거율을 향상시킴으로서 가격경쟁력을 갖게 되었다.
2) 악취제거 장치의 상업화
본 연구와 관련한 기초 실험자료를 근거로하여 pilot plant을 제작하였고, 이를 이용하여 음식물자원화시설의 고질적인 악취를 효과적으로 제거할 수 있는 콤펙트한 공정을 개발하게 되었다. 기존의 악취 및 VOCs 물질을 제거하는 공정은 설치비 및 운영비가 많이 소요되는 비경제적인 공정이었으나, 본 과제에서 개발된 악취제거 장치는 저가이면서 다양한 공정에 적용할 수 있으므로 시장경쟁력을 가지게 되었다.
○ 활용성과 등
현장적용 실험이 완료되어 제품의 안정성이 확보되면 이를 근거로 하여 악취제거 장치의 상업적 생산을 실시하고, 다양한 악취유발 공정으로 시장을 확보하여 기업의 경쟁력을 확보한다.
4. 향후추진계획
1) 촉매 효율 향상
오존을 단독으로 이용한 유기오염물질 분해반응은 오존의 선택성에 의해 일부물질은 분해가 되지 않고, 산화력도 약하다. 이러한 단점을 보완하기 위해서 전이금속 촉매를 이용하여 라디칼 생성시켜 활성을 높인다. 본 연구에서는 코발트를 활성탄에 담지시켜 제조하였으나, 촉매의 효율을향상시키기 위해 여러 가지 저가의 전이금속을 담지시킨 복합촉매를 지속적으로 개발한다.
2) 현장 적용실험을 통한 제품 보완
본 연구 결과물인 pilot plant를 울주군에 소재한 음식물자원화시설 현장적용 실험결과 악취제거에 양호한 효과를 지닌 것으로 나타났다. 음식물자원화시설에서 발생하는 악취는 음식물의 종류와 처리방법에 따라 현저한 차이를 나타내고 있다. 악취물질의 종류에 따른 처리율을 재확인하기위해 도시 음식물자원화시설인 울산광역시 북구에 소재한 음식물자원화시설에서 추가적인 실험을실시하고 제품이 가지는 문제점을 해결하고 한다.
3) 악취제거 장치의 상업화
현장적용 실험이 완료되어 제품의 안정성이 확보되면 이를 근거로 하여 악취제거 장치의 상업적 생산을 실시하고, 다양한 악취유발 공정으로 시장을 확보하여 기업의 경쟁력을 확보한다.

목차 Contents

• 3. 과제별 세부 집행내역(과제별 작성) ...1
• Ⅰ. 조성 금액 ...1
• Ⅱ. 과제개발비 집행내역 ...1
• 개발결과의견서 ...3
• 최종보고요약서(초록) ...4
• 목 차 ...6
• 제 1 장 서 론 ...7
• 제 1 절 연구 배경 ...7
• 제 2 절 연구 목적 ...8
• 제 3 절 오존촉매 기술 ...8
• 제 4 절 오존 방전관 ...10
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ...16
• 제 1 절 재료 및 촉매제조 ...16
• 제 2 절 실험장치 및 실험방법 ...17
• 제 3 장 사업성과 ...21
• 제 1 절 기술적 성과 ...21
• 제 2 절 경제적 성과 ...21
• 제 3 절 산학 연구 결과의 중요성 ...22
• 제 4 장 결 론 ...23
• 제 1 절 촉매의 특성 ...23
• 제 2 절 오존/촉매 악취제거 장치의 효율 ...31
• 제 2 절 결 론 ...33
• 제 3 절 향후계획 ...34
• 참고문헌 ...35