초록 ▼

□ 연구개요
하수슬러지, 축산폐수 및 음폐수는 고농도 유기성폐수 중에서도 그 처리가 매우 곤란한 난분해성 폐기물로 분류되고 일반적인 생물학적 처리가 매우 곤란하다. 기존에는 유기성폐기물을 간편한 해양투기를 통해 처분하였으나 2012년부터는 국제협약에 의해 슬러지와 가축분뇨의 해양투기가 금지되었으며, 2013년부터는 음폐수까지 해양투기가 금지되어 육상에서의 고농도 유기성폐수의 효율적인 처리가 절실히 필요한 실정이다. 최근에는 수계의 부영양화 문제와 지구 온난화에 따른 환경문제가 심각하게 대두되고 있어 하수처리장 내에서 인 제거와

□ 연구개요
하수슬러지, 축산폐수 및 음폐수는 고농도 유기성폐수 중에서도 그 처리가 매우 곤란한 난분해성 폐기물로 분류되고 일반적인 생물학적 처리가 매우 곤란하다. 기존에는 유기성폐기물을 간편한 해양투기를 통해 처분하였으나 2012년부터는 국제협약에 의해 슬러지와 가축분뇨의 해양투기가 금지되었으며, 2013년부터는 음폐수까지 해양투기가 금지되어 육상에서의 고농도 유기성폐수의 효율적인 처리가 절실히 필요한 실정이다. 최근에는 수계의 부영양화 문제와 지구 온난화에 따른 환경문제가 심각하게 대두되고 있어 하수처리장 내에서 인 제거와 온실가스를 줄이기 위한 많은 연구들이 진행되고 있으며 환경보전과 고농도 유기성 폐수의 자원화를 동시에 해결할 수 있는 융합기술의 개발이 절실히 요구되고 있다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구개발에서는 High Efficiency Digestion (HED) 공정을 이용하여 하수슬러지 및 음폐수를 동시에 처리하고 HED 공정으로부터 배출되는 방류수를 Calcium Silicate Hydrate (CSH) 결정화공법을 통해 고농도의 인산염을 처리하여 바이오에너지 생산 및 고부가가치 비료 생산 통합공정을 개발하고, 공정 내에서 발생하는 이산화탄소의 효율적인 저감을 위해 최적의 이산화탄소 저감공정 개발을 목표로 하였다.
[1차 년도 연구결과]
-최적 고농도폐수 처리 및 메탄가스 생성조건 도출함.
-잉여슬러지의 내부반송을 통해 복합 슬러지 처리 공정의 제거 효율과 메탄 생성량 극대화 조건 확립함.
[2차 년도 연구결과]
-효율적인 인 제거를 위한 seed material 선정하여 CSH pallet 제작 및 이를 통한 인 제거 최적 조건 도출함.
-실험결과를 Psedo-second-order 속도식과 Langmuir 등온 모델식에 적용하여 인의 제거가 화학흡착(chemisorption)과 CSH 단일층에서의 흡착임을 규명함.
[3차 년도 연구결과]
-복합시스템에서 방출되는 CO₂의 효율적인 저감을 위해 생물학적 CA 효소를 개량한 Zn을 함유하는 다양한 Metal-Organic Frameworks (MOFs) 촉매를 개발함.
-개발된 Zn과 Cr을 함유하는 다양한 MOFs 촉매를 활용하여 CO₂에서 중탄산염으로의 전환을 위한 최적조건을 확립함.

□ 연구개발결과의 중요성
√ 환경적 측면에서 그 처리방법이 매우 곤란했던 고농도 유기성폐수를 다른 부작용 없이 효과적으로 처리하였으며, 이에 대한 우수한 원천기술을 확보함과 동시에 새로운 자원화 기술을 개발함.
√ 개발된 CSH pallet을 이용한 인의 회수는 하수에 포함된 고농도의 인산염을 효율적으로 처리하고, 고품질의 CSH 인산염 비료의 생산을 통해 국내 농업발전에도 이바지 할 수 있음.
√ 최근 온난화 문제가 갈수록 심각성을 더하고 있어 CO₂ 전환촉매에 대한 수요가 더욱 높아질 것으로 예상해 볼 때, CA 효소를 개량한 MOFs 촉매기술은 획기적인 CO₂ 저감을 현실화하는 중요한 기반기술임.
√ 본 연구를 통해 개발된 통합시스템은 고농도 유기성폐수 처리 및 온실가스 저감 등 환경적 측면에서 효과적인 결과를 창출할 것이며, 바이오가스 생산 및 인산염 회수를 통해 자원 순환 및 친환경 생산 공정 분야의 획기적인 기반기술을 확립할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개발의 필요성 ... 4
• 나. 연구의 최종목표 ... 4
• 다. 연구의 범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• 가. 1차년도 개발목표 및 연구결과 ... 6
• 나. 2차년도 개발목표 및 연구결과 ... 8
• 다. 3차년도 개발목표 및 연구결과 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 16
• 대표적 연구실적 ... 17
• 끝페이지 ... 26