굴은 한국뿐만 아니라 전 세계 곳곳에서 매년 지속적으로 생산되고 있다. 그에 따라 발생하는 부산물인 굴 패각은 처리하기 위한 방안이나 기술적인 한계점으로 인하여 사회, 환경적으로 문제가 되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 버려지는 굴 패각을 재활용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 특히 저렴한 친환경 소재가 될 수 있어 최근까지 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 전 세계적으로 발생하는 굴 패각의 현황을 분석하고, 굴 패각의 물리, 화학적인 특성을 분석하였으며, 현재까지 전 세계적으로 연구되어 온 굴 패각을 활용한 지속 가능성 있는 자원화 방안에 대하여 최근 연구 동향에 대하여 논의하였다.
국내 해안에는 양식업에서 부산물로 다량 발생되는 굴, 홍합, 대합 등의 패각들이 해안에 야적되어 연안어장의 오염, 공유수면 관리상의 지장, 자연경관의 훼손 및 보건 위생상의 문제 등으로 환경오염을 초래하고 있다(정종현 등, 1998). 현재 폐 패각의 총발생량은 355,000톤 정도이며, 이 중 종묘채묘용으로 재사용되는 양을 제외하면, 토지개량제로서의 이용 등을 포함한 재활용율은 약 30%정도로 낮은 실정이다. (굴수협전국조합, 1999). 더구나 처리비용이 비싸기 때문에 발생되는 폐 패각은 대부분 방치되고 있는 실정이다. (중략)
본 연구에서는 대표적인 산업부산물인 굴패각과 플라이애쉬를 활용한 흡착제를 개발하여 중금속 이온의 제거 기작을 평가하였다. 1차적으로 연구된 중금속 이온은 카드뮴, 납, 구리이며, 산업부산물을 활용하여 흡착특성을 평가하였고, 동시에 현장 적용성을 모사하기 위해 점성토와 화강풍화토에 대한 흡착실험도 함께 수행하여 각각의 흡착특성을 비교ㆍ평가하였다. 실험 결과를 등온흡착식으로 분석하여본 결과 굴패각의 경우 카드뮴, 납, 구리이온의 용액 내 제거율이 해성점토나 화강풍화토를 사용한 흡착제에 비해 우수하므로 흡착제로서의 사용 가능성을 확인할 수 있었다.
바다숲 복원과 함께 굴 패각의 새로운 자원화를 위해 굴 패각을 피복시킨 콘크리트 기질을 부산광역시 기장군 일광면 동백리 연안에 설치하여 약 1년간(2020년 1월~11월) 해조류 피도 변화를 모니터링하였다. 1월 모니터링 결과, 대조구인 일반 콘크리트 기질에는 해조류가 출현하지 않았다. 이에 반해 굴 패각을 10 ~ 90 % 피복시킨 실험구에는 해조류가 약 10 ~ 80 %의 피도로 착생한 것을 확인하였다. 또한, 11월 실험구의 피도는 대조구 대비 최대 49 % 높게 나타났다. 이상의 결과로부터 콘크리트 기질의 인공어초에 굴 패각 피복을 통해 인공어초의 해조류 착생을 촉진할 수 있으며, 수산 부산물인 굴 패각의 새로운 자원화 방안을 제시하였다.
본 연구에서는 인천북항 인근 Pb, Zn 및 Cu로 오염된 해양퇴적물에 대하여 산업부산물인 적니와 굴패각을 안정화제로 선정하여 안정화 처리를 수해하였다. 안정화제는 적니와 굴패각으로 오염토 함량대비 각각 5%, 10%, 15%를 사용하여 15일간 습윤양생 하였다. 연속추출 실험결과를 통해 미처리오염퇴적물에서 큰 비중을 차지하고 있었던 산화물 형태와 유기물 형태 중금속이 안정화제에 의해 유기물 형태 및 잔류물 형태로 안정화되고 있음을 알 수 있었다. 또한, 안정화효율 평가를 위해 TCLP를 수행한 결과, 대조군과 비교해서 안정화 처리 퇴적물인 경우 중금속의 용출량이 확연하게 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로부터, 산업부산물을 이용한 안정화제가 오염퇴적물처리에 활용 가능함을 나타내고 있다.
The oyster shells of about 240,000 tons have been annually produced in south coast of South Korea. However, about 25% of the oyster shells (60,000tons) was recycled as oyster seeding and fertilizer due to the limited amount of consumption for such purposes. The stored amount of oyster shell in the fertilizer manufacturing company is overfilled, and thus cannot accept any more of the waste oyster shells. As a result, landfill and illegal dumping of waste oyster shells have become an increasingly serious issue since 2011. In this research, the problems generated by the oyster shells were investigated through surveying activities. One of the possible alternative solutions that can process large amount of waste economically was found to be the application of oyster shells as a construction materials.
본 연구는 하수처리를 위한 VF-HF 조합형 인공습지에서 굴패각이 인공습지 수명에 미치는 영향을 조사하기 위해, 6년간 인공습지에서 총인의 농도 변화를 장기간 모니터링 한 후 이를 토대로 굴패각이 인공습지의 수명 연장에 미치는 영향을 종합적으로 평가하였다. 왕사만 사용한 system A에서 인이 실제 포화에 도달하는 시간은 최대 인 흡착능력에 기반한 이론적 포화치에 비해 4배 이상 긴 것으로 평가되었으며, 특히 인의 포화패턴은 운영 초기에는 일정농도 수준으로 유지되다가 흡착에서 파과점과 같은 지점을 통과하면서 서서히 포화가 진행되어가면서 최종적으로 포화에 도달하였다. 굴패각과 왕사를 혼합한 여재를 사용한 system B에서도 이론적 포화예상시간을 초과하여 안정적으로 인이 처리됨을 확인하였고, 굴패각의 첨가로 system A에 비해 인의 포화시기가 연장됨을 확인하였다. 이상의 결과를 미루어 볼 때 실제 인공습지 여재에 굴패각을 혼합하면 여재의 인 흡착량을 증가시켜 이론적인 포화치보다 인의 포화시기를 더 늘릴 수 있으며, 최종적으로 인공습지의 수명을 연장 시킬 수 있다고 판단된다. 또한 굴패각을 사용하는 것은 굴 양식장에서 발생하는 부산물인 굴패각을 재활용하는 것으로서 폐기물의 재활용 측면에서 환경오염을 줄이기 위한 방안으로도 활용될 수 있을 것이다.
지난 수십 년 동안 건축 분야에서 발생하는 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 방법으로 다른 산업계의 폐기물 및 부산물을 시멘트의 대체재로 접목하기 위해 많은 노력이 있었다. 양식 산업에서 발생하는 굴 패각 폐기물은 특정 지역에서 대량으로 발생하며, 적절한 처리 방법의 부재로 인하여 일반적으로 매립되어지고 있다. 본 연구에서는 시멘트 대체재로 사용되어지고 있는 석회석 소성 점토 시멘트(LC3)의 주원료인 석회석의 대체재로써 굴 패각의 재활용 가능성을 평가하였다. 굴 패각 소성 점토 시멘트(OC3) 페이스트의 화학적·기계적 특성을 규명하기 위해 X-선 회절 분석, 등온 열량 측정, 압축강도 시험 및 열 중량 분석을 실시하였다. 결과적으로, OC3 페이스트는 LC3와 동일한 포졸란 반응에 의해 유사한 강도 발현 및 반응성을 보여주었으며, 이를 통해 굴 패각이 LC3의 주 원료인 석회석의 대체재로써 사용할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
굴 양식의 부산물인 패각과 혼합 폐플라스틱을 이용하여서 패각의 함유 및 패각 표면 재질에 따른 물성과의 상관관계에 관한 연구를 하였다. 먼저 패각과 순수 LDPE를 twin screw extruder를 시용하여 40 wt%의 마스터배치(masterbatch, M/B)를 제조한 후, 다시 이를 순수 LDPE와 섞어서 패각 함유 10 wt%에서 40 wt%까지의 사출용 시편을 제조하였다. 한편 순수 LDPE 대신에 혼합 폐플라스틱을 이용하여 상기와 동일한 방법으로 사출용 시편을 제조하였고, 패각과 혼합 폐플라스틱과의 상용성을 향상시키기 위해서 패각의 표면을 양이온과 양이온성 계면활성제로 치환하였다. 표면 개질 패각을 이용하여 혼합 폐플라스틱과의 혼입을 통해 상기와 동일 함량을 갖는 사출 시편을 제조한 후 기계적 물성을 측정하였다. 측정 결과 표면을 개질한 패각을 함유한 혼합 폐플라스틱은 미개질 패각 함유 시편에 비해 매트릭스와의 상용성 증가로 인해 굴곡강도, 압축강도, 열변형 온도 등의 물성 향상을 나타내었다. 따라서 패각을 함유시 혼합 폐플라스틱의 기계적 물성의 향상으로 인해 새로운 용도 개발이 가능한 것을 확인하였다.
In this paper, bending strength and permeability tests were conducted on concrete permeable blocks manufactured by recycling industrial by-products of oyster shell and blast furnace slag to measure and compare bending strength and permeability coefficient, and present experimental research results. To this end, a total of 54 specimens with a size of 200x200x60mm for surface layer and base layer were manufactured, and bending strength and permeability test were carried ourt accoridng to KS F 4419. Eighteen types of mixing designs were implemented by varying the mixing and replacement rates of oyster shells and blast furnace slag. As a result of the experiment, the higher the mixing ratio of oyster shell, the lower the bending strength and the permeability coefficient. Thereafter, a total of three permeable blocks with dimensions of 200x200x60mm were manufactured and subjected to bending strength and permeability tests according to KS F 4419. As a result of the test, the bending strength satisfies the standard of KS F 4419, and the permeability coefficient is 12 times higher than the standard of KS F 4419. It seems that the proper mixing of oyster shells and blast furnace slag increases the amount of air, and further research on durability and economic feasibility of materials used to manufacture permeable blocks is required.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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