초록 ▼

□ 연구개요
○ 유해화학물질을 취급하는 사업장은 공정 가동 또는 비상시(설비 내 과압 형성 등) 인화성 및 독성물질이 대기로 배출(vent)될 수 있으며, 이 경우에는 사업장의 인적·물적 피해뿐 아니라 심각한 사회적 문제를 초래할 수 있음
○ 이를 방지하기 위해 안전밸브 등을 통해 방출되는 유해물질은 물질의 특성(화재 및 폭발 위험성, 유해성 등)을 사전에 파악하여 연소·소각·흡수·대기 벤트 등의 적절한 방법으로 처리해야 함
○ 그 중에서도 물에 잘 녹고 인화성 및 폭발성이 큰 물질은 Scrubber와 같은 흡수 처

□ 연구개요
○ 유해화학물질을 취급하는 사업장은 공정 가동 또는 비상시(설비 내 과압 형성 등) 인화성 및 독성물질이 대기로 배출(vent)될 수 있으며, 이 경우에는 사업장의 인적·물적 피해뿐 아니라 심각한 사회적 문제를 초래할 수 있음
○ 이를 방지하기 위해 안전밸브 등을 통해 방출되는 유해물질은 물질의 특성(화재 및 폭발 위험성, 유해성 등)을 사전에 파악하여 연소·소각·흡수·대기 벤트 등의 적절한 방법으로 처리해야 함
○ 그 중에서도 물에 잘 녹고 인화성 및 폭발성이 큰 물질은 Scrubber와 같은 흡수 처리 장치를 이용할 수 있지만 부지확보, 설치 및 운전비용 등의 한계로 중소규모 사업장에서는 활용에 어려움을 겪고 있음
○ 따라서 본 연구에서는 Bubble Column을 활용한 유해화학물질 습식처리 방법을 개발하고, 이를 현장에 적용하기 위한 방안을 마련함
- CO₂를 활용한 유해가스 흡수 성능 연구
- Bubble Column의 현장 적용성 연구

□ 연구 목표대비 연구결과
○ CO₂를 활용한 유해가스 흡수 성능 연구
- (연구목표) Bubble column 유해가스 흡수실험에서 이산화탄소(CO₂)를 사용한 실험 결과를 바탕으로, 물질 특성상 실험이 어려운 다양한 유해가스에 적용성 검토(Aspen plus 프로그램 활용)
- (연구결과)
· 실험 조건과 유사한 열역학 모델식(NRTL, NRTL-HOC, NRTL-NTH) 중, 실제 실험 결과값과 가장 비슷한 결과가 도출된 NRTL을 최적의 모델식으로 선정
· 본 연구결과를 바탕으로 환경부 사고대비물질(97종) 중 수용성, 인화성 및 독성을 가지며, 상온에서 기체인 암모니아, 산화에틸렌, 메틸아민을 우선 선정
○ Bubble Column의 현장 적용성 연구(1) (동결방지를 위한 최적 Brine 선정)
- (연구목표) 겨울철 흡수액의 동결방지를 위해 사용하는 Brine(NaCl, CaCl₂, MgCl₂)의 흡수성능을 분석하여 최적 Brine 도출 및 해당 Brine 사용 시 예측 가능한 설계 데이터(흡수액 순환시, 흡수 가스의 유량 등) 도출
- (연구결과) 초기 흡수성능, 가격 및 특성, 농도에 의한 흡수성능 편차 등을 고려하여 CaCl₂를 최적의 Brine으로 선정
○ Bubble Column의 현장 적용성 연구(2) Brine(CaCl₂)의 설계 데이터 도출
- (연구목표) CaCl₂ Brine을 사용할 경우, 흡수성능을 비교하고 흡수액 교체시기와 흡수액 순환 시 유효한 설계 데이터를 도출하여 현장 적용성 방안을 마련
- (연구결과)
· 5 ℓ/min의 유속으로 흡수액을 순환시켰을 때, 약 46~47%의 효율을 유지
· 실험결과, 화학사고 발생 시 흡수액 교체시간은 40분 이내이며, 효과적인 성능을 확보할 수 있는 시간은 20분 이내임을 확인함
○ Bubble Column의 현장 적용성 연구(3) (Aspen Plus를 활용, 유해가스에 적용)
- (연구목표) Tap water와 Brine을 사용할 경우, Bubble Column에서의 주요 유해가스 (암모니아, 산화에틸렌, 메틸아민)의 흡수성능 예측
- (연구결과) CaCl₂ Brine을 흡수액으로 사용할 경우, 순수한 물에서의 용해도에 비해 CO₂는 약 25%, Ammonia는 약 20%, Ethylene oxide는 약 1%, Methylamine는 약 33%가 감소

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ Bubble Column을 활용하여 유해가스를 처리하는 공정에 대한 설계인자 도출 및 겨울철 흡수액의 동결을 방지를 위한 Brine(CaCl₂) 적용 방안에 대한 연구 결과를 통해 유해가스를 취급하는 사업장에서 적용 가능한 시스템을 개발하였고 실 테스트를 거치면 사고예방 및 대응 목적으로 활용이 가능할 것으로 기대됨
○ 본 연구는 Bubble Column을 유해가스 흡수에 적용한 첫 결과물이라는 점에서 큰 의미가 있으며, 현장 적용성을 위해 다양한 설계 인자를 제시하였다는 것이 중요함

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2-1. 1차년도 수행과정 ... 5
• 2-2. 2차년도 수행과정 ... 6
• 2-3. 3차년도 수행과정 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 22