초록 ▼

□ 최종목표
- TPA 제조공정 폐기물을 이용하여 콘크리트의 분산성, 유지성과 강도증진을 향상시킨 콘크리트용 기능성 혼화제 제조기술을 개발하여 고부가가치를 창출할 수 있는 친환경적인 폐기물 재활용기술을 확립하고 사업화를 추진하고자 한다.
- TPA 제조공정 폐기물의 발생 전량을 재활용 및 자원화 할 수 있는 화석연료 대체자원을 개발하기 위해 수분함량 및 저위발열량 등의 환경부 고시 폐기물 에너지 품질 기준을 만족하고 악취가 제거된 고형연료 제조기술을 개발하고자 한다.

□ 개발내용 및 결과
1. 콘크리트용

□ 최종목표
- TPA 제조공정 폐기물을 이용하여 콘크리트의 분산성, 유지성과 강도증진을 향상시킨 콘크리트용 기능성 혼화제 제조기술을 개발하여 고부가가치를 창출할 수 있는 친환경적인 폐기물 재활용기술을 확립하고 사업화를 추진하고자 한다.
- TPA 제조공정 폐기물의 발생 전량을 재활용 및 자원화 할 수 있는 화석연료 대체자원을 개발하기 위해 수분함량 및 저위발열량 등의 환경부 고시 폐기물 에너지 품질 기준을 만족하고 악취가 제거된 고형연료 제조기술을 개발하고자 한다.

□ 개발내용 및 결과
1. 콘크리트용 기능성 혼화제 제조기술 개발내용
- TPA 제조공정 폐기물을 이용한 콘크리트용 기능성 혼화제 제조를 위한 산화반응 반응 기구는 다음과 같다.

Fe²⁺ + H₂O₂ → OH + OH ............... (1)
OH + RH → R. + H₂0 ........................ (2)
R + OH → ROH ........................ (3)
R + H₂O₂ → ROH + OH ..................... (4)
ROH + l/2Osub>2 → ROOH ..................... (5)

상기 반응의 반응조건에 따라 TPA 제조공정 폐기물의 작용기 중
(-OH)를 알테히드( -COH), 케톤( - C0R) 또는 카르복실기( - COOH)로 전환 유도하여 기능성을 부여하고 제품화하기 위해 고형분을 높이고 부가적인 기능성을 향상시키기 위해 첨가물(유기산류，당류，아민류)등을 혼합하여 콘크리트의 분산성, 유지성능과 강도증진 등의 기능성 부여
: -0H/-CH → -0H/ -C0H ： 유지 및 지연성 향상
: -0H/ -C0H → -COR, -C00H ： 분산성 향상
: -0H/ -C0H/-C0R → -C00H ： 강도 증진성 향상
→ 시멘트 페이스트, 모르타르 및 콘크리트 물성 테스트(분산성，응결시간 및 압축강도 등 측정)

2. 고형연료화 기술 개발 내용
- TPA 제조공정 발생폐기물을 이용하여 고형연료를 제조할 때 환경부 고시 폐기물에너지 품질 기준을 만족하고, 사용에 문제가되는 악취를 제거하여 화석연료 대체에너지원인 고형연료를 제조하기 위한 공정은 다음과 같다.
- 화석연료화 기술 개발 결과
- 제조된 고형연료의 악취를 관능에 의한 풍미 검사법(KS A 7002)을 이용하여 측정한 결과 악취의 강도는 5단계(없다 : 5점, 약간 있다 : 4점, 보통이다 : 3점 , 심하다 : 2점, 매우 심하다 : 1점)에서 4.3 - 4.9 나와 사용에 문제가 없는 것으로 나타났다.

□ 기술개발 배경
국내의 경우 약 2.5만 톤/년, 국외 31.5만 톤/년의 TPA 제조공정 폐기물 즉 고농도 방향족화합물을 함유한 생물학적 난분해성 폐기물이 발생되어 소각 및 매립 처리되고 있다. 소각뿐만 아니라 매립된 폐기물에서도 온실가스로 국제적으로 규제하고 있는 메탄가스가 발생하는 문제가 있어 소각 및 매립하지 않고 부가가치가 높은 유용한 제품으로 재활용 및 자원화 하는 기술이 절실히 요구되고 있다.

국제적인 환율변동 및 원료수급 불안과 온실가스 저감과 자연보호측면에서 생산규제 등의 시장변화가 심한 건설현장의 필수품인 콘크리트용 혼화제를 개발·생산하는 것이 부가가치가 높은 재활용 방법이라 할 수 있다. 특히 저가의 기능성 콘크리트용 혼화제는 건설현장에서 그 필요성이 요구되고 있는 상황이다.

산업이 발전하면서 산업에 필요한 에너지의 수요량이 늘어나고 있다. 이에 필요한 에너지의 상당 부분이 화석연료률 사용하며 주로 석탄에 의존하고 있다. 그러나 대부분 수입에 의존하고 있는 석탄을 대체할 수 있는 폐기물의 자원화는 반드시 필요한 상황이다. 또한 TPA 제조공정 폐기물의 발생 전량(100% )을 재활용 및 자원화 하기 위해서는 부가가치가 높으나 성수기와 비수기가 있어서 그 재활용률이 제한적인 콘크리트용 혼화제로 재활용하는 방법과 부가가치 창출효과는 콘크리트용 혼화제 제조보다는 낮으나 전량자원화 할 수 있는 고형연료화 제조기술을 병행하여 개발하는 방법이 반드시 요구된다.

□ 핵심 개발 기술의 의의
본 개발과제는 TPA 제조공정 발생 폐기물을 이용한 콘크리트용 기능성 혼화제를 개발·제조하는 재활용 기술과 화석연료 대체에너지원인 고형연료를 개발·제조하는 자원화 기술로 나누어진다.
이상의 TPA 제조공정 발생 폐기물의 재활용 기술과 자원화 기술을 통해서 제조되는 제품은 국내 및 세계 최초이다.
차후 콘크리트용 기능성 혼화제의 시장적용 후 긍정적인 평가를 받는다면 개발제품(CHPC- 400SN/450SN)의 국내 매출확대 뿐만 아니라 해외수출도 가능할 것으로 판단된다.
공정슬러지 및 폐수발생 슬러지의 고형연료화는 그 동안 폐기물 관리법에 의해 제한되었으나 2016년 7월부로 자원순환에 관한 폐기물 관리법이 개정되어 환경성평가 후 고형연료화가 가능해져 이 분야 사업화 시도는 전무한 상태이다.
그리고 본 개발과제의 결과물과 같이 공정슬러지와 폐수발생 슬러지를 동시에 전량 고형연료화 하는 기술은 국내 및 세계최초이어서 국내 실증화 및 사업화 후 본 기술의 해외수출이 가능하리라 본다.
또한 이러한 성과는 공정슬러지 및 폐수발생 슬러지 재활용 및 자원화 기술은 TPA 제조공정에 국한되지 않고 여타 석유화학 공정에서 발생하는 폐기물에도 확대 적용 가능하여 기술의 적용확대. 해외수출 및 매출증가 가능성은 TPA 제조공정에 한정된 본 개발과제와 비교해볼 때 막대할 것으로 추정된다.

□ 적용 분야
본 개발과제의 TPA 제조공정 발생 폐기물의 재활용화 및 자원화 기술의 적용분야는 TPA 제종공정에 한정하지 않고 여타 석유화학 공정 발생 폐기물에 적용가능하다.

( 출처 : 초록 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1산단R&BD역량강화사업 지원사업 최종보고서 ... 2제 출 문 ... 3산단R&BD역량강화사업 최종보고서 초록 ... 4기술개발사업 주요 연구성과 ... 16목차 ... 19표목차 ... 20그림목차 ... 22제 1 장 서 론 ... 25 제 1 절 과제의 개요 ... 25제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 27 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 27 제 2 절 개발 내용 및 개발 범위 ... 29 1. 콘크리트용 혼화제 재활용 기술 ... 29 2. 고형연료화 자원화 기술 ... 64 3. TPA 제조공정 발생 폐기물의 특성 ... 71 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 73 제 4 절 유형적 발생품 (연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 73제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 74 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 74 1. 연구개발 추진 일정 ... 74 2. 연구개발 추진 실적 ... 75 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 75 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 76 1. 연구개발 추진체계 및 내용 ... 76 제 3 절 시장현황 및 사업화 전망 ... 77 제 4 절 고용 창출 효과 ... 78 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 79부 록 ... 80끝페이지 ... 81