초록 ▼

□ 개발 목적 및 필요성
온실가스인 폐냉매를 고온에서 분해하여 인체와 환경에 무해하도록 처리하는 기술과 공정 개발 및 국산화를 통해 대기로 배출 중인 온실가스의 배출 저감 및 신규 폐기물 처리 시장 활성화 / 환경기술 수출 사업화 추진

□ 연구개발 결과
세부주관 (씨이테크㈜)
국내외 HFCs를 연소시켜 무해화 하는 기술 및 핵심특허 조사 결과를 바탕으로 독자적인 폐냉매 연소기를 설계하고 제작, 설치하였다, 1단계 연구에서는 폐냉매 열적 처리 기술 중 상용화 실적이 가장 많은 LNG-Burning 기술이

□ 개발 목적 및 필요성
온실가스인 폐냉매를 고온에서 분해하여 인체와 환경에 무해하도록 처리하는 기술과 공정 개발 및 국산화를 통해 대기로 배출 중인 온실가스의 배출 저감 및 신규 폐기물 처리 시장 활성화 / 환경기술 수출 사업화 추진

□ 연구개발 결과
세부주관 (씨이테크㈜)
국내외 HFCs를 연소시켜 무해화 하는 기술 및 핵심특허 조사 결과를 바탕으로 독자적인 폐냉매 연소기를 설계하고 제작, 설치하였다, 1단계 연구에서는 폐냉매 열적 처리 기술 중 상용화 실적이 가장 많은 LNG-Burning 기술이 가진 에너지 효율의 한계를 높이기 위해 연소기 내부에 내화물을 시공하는대신 연소공기로 냉각하는 이중구조 연소기 기술과 HFCs 열적 처리 공정에 대한 연구를 수행하였다.

1. Test Bed 폐냉매 처리 Full System 구축/시운전
-폐냉매 열적 파괴 및 대기오염물질 처리 시스템 설계/제작/설치
-폐냉매 전용 이중구조 연소기 운전 조건 결정
2. 상업운전을 위한 연속운전 및 설비 수정/보완
-폐냉매 전용 이중구조 연소기, 연소가스 냉각설비 및 대기오염물질 제어설비 최적운전조건 도출
-HFCs 처리용량 50kg/hr 이상, HFCs 제거 효율 99.99% 이상, 연소가스 중 CO 농도 50ppm이하, NOx 농도 70ppm이하, HF 농도 2ppm 이하로 정량적 연구목표 달성
3. 상용규모(200kg/hr) 폐냉매 열적 처리 시스템 상세설계
-국내 보급 확대를 위한 상용규모 시스템 P&ID, Lay out 및 General Drawing 작성
4. 폐냉매 분리/정제, 재활용 및 처리 기술 경제성 분석
-폐냉매로부터 재생냉매 생산 및 정제 부산물 열적파괴처리 사업의 초기투자비,운영비 및 사업타당성 평가

세세부1주관 (한국화학연구원)
본 연구에서는 냉매의 분해실험, 모델 용액 또는 냉매 분해 후 불화수소의 처리과정에서 얻어지는 용액을 이용한 CaF₂ 제조 실험, 관련법규에서 규제하는 최대배출 허용 기준 이하의 불소 이온 농도를 유지하기 위해 CaF₂ 제조 후 발생하는 폐수로부터 불화수소를 제거하는 흡착 공정에 대한 연구를 수행하였으며 이를 바탕으로 50 kg/h 규모의 폐냉매 분해설비에서 발생하는 불화수소 함유 배출가스로부터 97% 이상의 순도를 갖는 불화칼슘을 제조하기 위한 설비를 설계, 설치 및 운전함. 각 단위 공정별 주요 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
○ 냉매의 분해 실험
- 전기로를 사용한 냉매의 분해 장치를 설치하여 시간 당 2kg 이상의 유량에서 냉매의 분해율 100% 달성함
- 냉매의 분해 메카니즘에 있어 산소의 역할이 중요하다는 것을 발견하였고 냉매 1몰 당
1.5몰 이상의 산소를 함께 투입하면 900 ℃의 온도에서 냉매의 분해율을 100 %로 유지할 수 있음
- 분해된 냉매의 질량과 이때 생성된 불화수소를 알칼리성 중화제로 처리하여 얻어진 무기불화물의 질량으로부터 이론적인 양의 90% 이상 불화수소가 생성됨을 확인
○ CaF₂ 합성 반응
- 종래의 방법대로 수산화칼슘을 사용하여 무해화할 경우 열분해 부산물인 이산화탄소의 영향으로 고순도의 CaF₂를 얻는 것이 불가능
- 불화수소 포함 배출가스를 먼저 알칼리 수용액을 사용하여 중화한 후 이를 CaF₂ 제조의 원료로 사용해야 고순도의 CaF₂를 제조
- 제조된 CaF₂는 순도 99% 이상
- 불화칼슘 제조 시 반응온도와 고분자 응집제의 농도를 최적화함으로써 입자의 직경 50㎛ 이상으로 연구목표를 달성함
- 불화칼슘 제조 후 배출되는 최종 처리수의 불소 이온 농도는 연구목표인 3 mg/L 이하로 유지 가능
○ 흡착에 의한 불소 이온 제거
- 최종 배출수의 불소 이온 농도를 3 mg/L 이하로 유지하기 위한 목적으로 흡착 공정을 검토함
- Mg 기반 무기 흡착제와 아민으로 관능화된 다공성 고분자 수지의 합성과 불소 이온의 흡착실험 수행

세세부2주관 (㈜오운알투텍)
- 폐냉매 회수전용장비 시제품 제작 : 3종 (CFC-12, HCFC-22, HFC-134a)
- 회수율 99% 이상 회수기술 개발, 회수율 평가 절차 개발
- 혼합냉매 및 대용량 공조설비용 냉매회수 전용장비 제작
- 저온응축 방식을 이용한 비응축가스 성분 및 오염냉매 제거기술 확보 및 수분제거 성능 향상 공정 기술 확보
- 정제재생 시스템 설치
- 가스크로마토그래피를 이용하여 정제재생설비의 공정간 냉매 분석/관리시스템 구축

□ 성능사양 및 기술개발 수준
본 연구를 통해 세계 최고 수준의 냉매 회수, 분리/정제, 처분 및 재활용에 관한 통합 기술을 개발하고 사업화 추진함
냉매 사용기기 유지/보수 및 폐기 과정에서 발생하는 폐냉매를 단시간에 높은 효율(99% 이상)로 회수하여 원 제품과 동일한 성능을 가지는 재생냉매를 생산하고 혼합된 냉매의 종류, 불순물 함량 등에 의해 Reclamation이 불가능하거나 재생냉매 생산 과정에서 발생하는 부산물은 열적으로 99.99% 이상 파괴함으로써 인간과 자연에 무해하도록 처리

또한 폐냉매 열적 파괴 처리 과정에서 발생하는 고순도 불화수소를 이용하여 불소화학 산업의 원료로 사용되는 형석(CaF₂)으로 재활용함으로서 사업장 폐기물인 폐냉매 처리 기술 및 자원순환 체계 확립

폐냉매 열적 파괴 처리량 : 50kg/hr, 폐냉매 파괴 처리 효율 : 99.99% 이상 폐냉매 열적 파괴 시 대기오염물질 배출농도 : 배출허용 기준의 70% 이내 냉매 열적 파괴 과정에서 얻어지는 배출가스에 포함된 불화수소를 사용하여 다음의 정량적 목표를 달성함
- CaF₂순도 97% 이상 (전구체인 NaF 순도 99% 이상)
- 폐냉매의 CaF₂전환율 90% 이상
- CaF₂제조 후 배출수의 불소 농도 3 mg/L 이하
- CaF₂입경 50㎛ 이상

□ 활용계획
Test Bed에서 폐냉매 처리업 인허가 완료 → 폐냉매 처리 사업 추진
불화수소의 재활용을 위한 방안을 검토하여 CaF₂를 비롯한 다양한 금속 불화물의 고순도 합성 공정기술을 개발하였으며 연구개발 종료 후 관련기업에 기술이전 추진
- 국내배출 폐냉매(HFCs계열)의 처리를 통한 연간 200만톤 이상의 온실가스 저감
- 폐냉매 회수 및 고순도 정제재생 등의 연구개발기술로 회수/정제재생 산업 활성화
- 폐냉매의 고순도 정제재생기술로 정제재생량의 HFCs의 수입대체효과
- 국외 폐냉매 회수장비 판매 및 정제재생냉매처리 기술 수출 또는 현지화를 통한 온실가스 상쇄량 창출

( 출처 : 요약서 6p )

Abstract ▼

Ⅳ. Results
- Design, manufacturing and installation of combustor of commercial scale thermal destruction process for used refrigerants(HFCs) only
• Optimization of thermal destruction furnace.
• Development of operating technology for
- Performance Evaluation of thermal destruction of HF

Ⅳ. Results
- Design, manufacturing and installation of combustor of commercial scale thermal destruction process for used refrigerants(HFCs) only
• Optimization of thermal destruction furnace.
• Development of operating technology for
- Performance Evaluation of thermal destruction of HFCs
• Final stage research objective achievement ; Removal efficiency of HFC 134a is more than 99.99%, CO concentration is less than 50ppm and NOx concentration is less than 170ppm in the combustion gases

( 출처 : SUMMARY 18p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출서 ... 2
• 제출문 ... 4
• 요약서 ... 6
• 요약문 ... 13
• SUMMARY ... 17
• 목차 ... 19
• 그림목차 ... 20
• 표목차 ... 25
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 27
• 1-1. 연구개발 목적 ... 27
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 28
• 1-3. 연구개발 범위 ... 31
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 33
• 2-1. 국내 기술개발 동향 ... 33
• 2-2. 국외 기술개발 동향 ... 35
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 40
• 3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표 ... 40
• 3-2. 연구개발 결과 및 토의 ... 45
• 가. 씨이테크(주) (세부주관기관) ... 45
• 나. 한밭대학교 (위탁1연구기관) ... 129
• 다. 충남대학교 (위탁2연구기관) ... 160
• 3-3. 연구개발 결과 요약 ... 233
• 4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 237
• 4-1. 목표달성도 ... 237
• 4-2. 관련분야 기여도 ... 241
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 243
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 248
• 7. 연구개발결과의 보안등급 ... 273
• 8. 국가과학기술종합정보시스템(NTIS)에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 274
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 275
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 275
• 11. 기타사항 ... 275
• 12. 참고문헌 ... 276
• 끝페이지 ... 280