• 한국미생물·생명공학회지
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• 제50권4호
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• pp.501-507
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• 2022

대표적인 플라스틱 소재인 PET (Polyethylene terephthalate)는 높은 내구성, 경제성과 같은 유용한 물리화학적 특성으로 병, 섬유, 용기 등 다양한 산업 분야에 사용되고 있다. 최근 일회용품을 비롯한 플라스틱 사용량 증가로 인해, 이를 처리하기 위한 방법이 필요한 상황이다. 기존의 매립, 소각 등과 같이 자연상태에 노출되는 방법과 달리 최근 미생물을 이용한 친환경적인 방법이 주목받고 있다. 본 연구에서는 PETase 유전자를 가지고 있는 토양 유래 방선균 Streptomyces. javensis Inha503를 선별하고, agar plate diffusion assay를 통해 PU (Polyurethane) 가수분해 능력을 확인하였다. 해당 균주를 PET과 함께 한달 간 배양하였고, 주사전자현미경을 통해 PET 분해능력을 확인하였다. 또한, S. javensis Inha503 유전체 탐색에서 선별된 PETase 유전자를 PET 분해능이 없는 이종숙주 S. lividans와 S. coelicolor 균주에 도입하여 PET 분해능을 확인함으로써, 방선균 유래 PETase 유전자의 활성을 최초로 확인하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제10권3호
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• pp.51-59
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• 2001

본 연구는 폐 카본 슬러지로부터 불순물을 제거하여 고품위 수성 카본을 제조하고자 수행되었다. 수성 카본 슬러지는 NH$_3$를 제조하기 위해서 물의 불꽃 반응에 의해 수소가스를 생산하는 동안 부산물로써 다량 발생된다. 발생된 카본 슬러지는 황, 철, 애쉬 등의 다량의 불순물을 함유하고 있어 탈수 후 일부 저품위 카본 원료로 사용되고, 나머지는 소각되어지고 있다. 고품위 수성 카본은 기능성 카본 블랙으로써 제조가 어려울 뿐만 아니라 제조시 환경오염문제와도 밀접한 관련이 있기 때문에 오일블랙에 비해 3~5배의 가격이 비싸다. 고품위 수성 카본은 일반적으로 밧데리, 플라스틱 착색제, 전선피복 고무 첨가제 등에 사용되어지고 있다. 수성카본 슬러지를 전도체로써 사용하기 위해서는 99%이상의 탄소와 매우 낮은 불순물을 함유하고 있어야한다 따라서 제품에 막대한 영향을 미치게되는 불순물의 제거가 필수적으로 이루어져야 한다. 본 연구는 폐카본슬러지로부터 불순물을 제거하기 위해서 분쇄, 자력선별. 부유선별, 초음파처리 등을 포함한 불순물 정제실험을 수행하였다. 실험결과 전도체로써 사용하기 위한 조건을 만족하는 애쉬0.01%, 철 0.01%, 황 0.3%이하로 대부분의 불순물을 제거하였고, 비표면적은 930 m$^2$/g을 나타냈다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제24권4호
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• pp.747-761
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• 2015

본 연구에서는 2006-2013년 기간의 생활폐기물 관련 자료를 사용하여 종량제봉투 가격이 각 처리유형별 생활폐기물의 수거서비스 수요에 미치는 영향을 조사하였다. 생활폐기물 수거서비스 수요에 영향을 미치는 다른 변수들을 통제하고 관찰되지 않는 지역 및 시간적 특성들의 영향을 통제하기 위해 지역 및 시간 고정효과모형으로 각 처리유형별 수거서비스 수요함수를 추정하였다. 추정결과 종량제봉투 가격의 상승은 비탄력적이지만 종량제봉투에 의한 비음식물류 생활폐기물의 수거서비스 수요를 감소시키는 것으로 나타났다. 또한 종량제봉투 가격의 상승은 음식물쓰레기 배출량을 증가하도록 하고 상대적으로 다른 수거서비스 수요에 비해서 재활용품 배출량의 증가에 강하게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 종량제봉투 가격의 상승에 따른 비음식물류 생활폐기물에 대한 수거서비스 수요의 감소는 음식물쓰레기와 재활용품의 분리수거의 증가에 기인하는 것임을 시사한다. 그러나 종량제봉투 가격의 상승이 1인당 총생활폐기물 발생량을 증가시키는 것으로 나타나고 있어 음식물쓰레기 및 재활용품의 분리배출 증가와 잠재적인 불법투기 및 소각을 고려한 피드백 효과로 인해 생활폐기물의 발생을 원천적으로 감소하도록 하기보다는 오히려 증가하도록 하는 결과를 낳고 있는 것으로 보인다.

• 환경영향평가
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• 제28권3호
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• pp.312-331
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• 2019

해상최종처리장은 육상에서의 폐기물 처리 공간 부족 문제 해소와 친환경적인 해양공간 조성 및 개발을 목적으로 육 해상 폐기물 소각재 등 안정화된 무기성 고형 폐기물을 해상에서 최종 매립하는 폐기물 처리장을 의미한다. 본 연구의 목적은 현재까지 국내 조성 사례가 없는 해상최종처리장의 건설 시 해양환경에 어떠한 영향을 미치는지를 조사 예측 평가하고 환경영향에 대한 저감과 피해를 최소화하여, 사업 초기단계에서부터 충분한 환경적 고려가 반영된 해상최종처리장 건설 환경영향평가 가이드라인을 마련하고자 한다. 이를 위하여 국내 외 유사사례 환경영향평가서 및 기존 환경영향평가 가이드라인 사례 분석과 포럼 운영을 통한 전문가 검토 및 합의과정을 거쳐 해상최종처리장 건설에 특화된 가이드라인을 도출하였다. 국내 유사사례 환경영향평가서 검토를 위해서 총 17건의 준설토 투기장 및 발전소 회처리장 조성사업 환경영향평가서(2005~2016년)를 대상으로 해양 동 식물 및 해양수질 및 해양저질, 해양물리 항목의 조사현황을 분석하고 문제점과 개선안을 도출하였다. 본 가이드라인을 통해 과학적이고 체계적인 절차에 따라 환경영향평가가 수행될 수 있도록 지원함으로써 해양환경 피해를 최소화하고, 사업과 관련한 협의기간 단축 및 사회적 갈등 해소와 제반 경제적 비용 절감 등에 기여하고자 하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.409-415
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• 2021

COVID-19 대유행으로 인해 병원, 진료소, 검역소 및 의료 연구 기관을 포함한 의료 시설에서 매일 수많은 의료 폐기물이 발생함에 따라 의료폐기물 처리가 심각한 문제가 되고 있다. 이전에는 전통적인 소각방법이 사용되었지만 매립지 부족 및 관련 환경 문제로 인해 공중 보건이 위험에 처해 있다. 이런 문제를 극복하기 위해 멸균분쇄용 파쇄기를 개발하였다. 본 연구에서는 유해 및 감염성 의료폐기물에 대한 작동 성능을 결정하기 위해 분쇄용 파쇄 시스템의 설계 및 수치해석을 수행하였다. 파쇄기의 부품은 CAD 소프트웨어를 이용하여 모델링하였으며, ABAQUS를 사용하여 유한요소해석을 수행하였다. 정적, 동적 및 피로하중 조건 하에서 파쇄기 절단 날의 해석을 수행하였으며, 의료 폐기물을 분쇄하는데 필요한 절단력을 기반으로 절단 날의 형상이 효과적임을 입증하였다. 모달 해석을 통해 구조물의 동적 안정성을 검증하였다. 또한, 절단 날의 수명을 예측하기 위해 고주기 피로해석을 통해 S-N 선도를 생성하였다. 이를 통해 적절한 분쇄용 파쇄 시스템이 멸균 장치와 통합되도록 설계하여 의료 폐기물의 양과 처리 시간을 줄임으로써 환경 문제와 잠재적인 건강 위험을 극복하는 방안을 제시하였다.

• 청정기술
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• 제15권3호
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• pp.154-164
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• 2009

2007년을 기준으로 울산에 위치한 사업장으로부터 발생된 유기성 폐수슬러지의 94%가 해양처분되었다. 유기성 슬러지의 해양처분은 2012년에는 완전 금지될 예정이다. 그러나 아직까지 울산에 위치한 사업장으로 부터의 유기성 슬러지는 소각 이외에 다른 대안이 없는 실정이며, 현재 울산석유화학산업단지의 사업장들은 슬러지의 육상처리 및 처분기술의 확보가 매우 중요한 과제이다. 본 연구에서는 울산의 석유화학사업장 슬러지와 하수처리 슬러지를 연료로 활용하기 위해 건조슬러지와 탄화슬러지의 재료적 측면에 대한 평가를 실시하였다. 연구결과 저위발열량 3,000 kcal/kg이상을 초과하는 테레프탈산, BTX, 프로필렌, 화학섬유 등을 생산하는 사업장으로부터의 건조슬러지와 탄화슬러지는 연료로서의 가능성이 높지만 건조할 경우 2,100 kcal/kg 이하, 탄화할 경우 1,100 kcal/kg 이하인 좀 더 무기성분이 많은 펄프, 제지, 메틸아민, 아마이드 등을 생산하는 사업장의 폐수슬러지는 연료로서의 가치가 적은 것으로 나타났다. 연구결과 대부분의 슬러지들이 에너지 측면에 있어서 탄화보다는 건조가 더 좋은 결과를 보여주었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제19권4호
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• pp.322-331
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• 2016

연안 및 해양에 유출된 기름의 자연적 또는 인위적 제거 경로와 양을 파악하고 방제활동이 필요한 잔류기름 양을 산정하는 것을 유출유 수지분석이라 한다. 2010년 멕시코만 딥워터 호라이즌호 사고 시 개발된 유출유 수지분석 모델은 현장 방제기술 분석 수단의 하나로서 미국 국가사고지휘본부에 방제전략 수립를 위한 핵심적인 정보를 제공하였고 방제활동의 언론 및 대국민 홍보 등에 성공적으로 활용되었다. 본 연구에서는 유출유 수지분석 기법의 이론적 내용을 분석하고 향후 국내 적용 가능성을 검토하였다. 국내외의 재난적 해양오염사고들의 유출유 수지분석 결과를 비교해보면, 유회수기를 활용한 기계적 수거로 유출량 대비 3~8%, 소각 1~5%, 유처리제에 의한 화학적 분산으로 4.8~16%의 기름이 제거되었고, 자연적 풍화작용(증발, 용해, 자연분산 등)에 의해서 37~56%가 제거된 것으로 분석되었다. 이는 유회수기와 함께 소각 및 화학적 분산이 효과적인 해상방제 기술로 적용될 수 있으며, 자연적인 풍화작용 또한 유출유 제거에 효과적임을 보여준다. 유출유 수지분석 모델이 국내 방제활동에 활용되기 위해서는 국내의 계절적 해양환경, 유류 및 방제장비 특성, 방제방법 등을 고려한 최적화된 매개변수 설정연구가 선행되어야 하며, 해안방제에 의한 유출유 제거량 산정 기법이 새로이 개발되어야 한다. 향후 국내 환경에 최적화된 유출유 수지분석 모델을 개발하여 방제 현장에 적용할 경우 보다 체계적이며 신뢰성 있고 일관성 있는 방제전략 수립, 방제작업 현장관리, 대국민 홍보 및 언론 보도 등에 유용하게 활용가능 할 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.245-245
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• 2010

우리나라 생활폐기물 중 음식물쓰레기는 가장 많은 부분을 차지하고 있다. 또한, 음식물쓰레기에서 발생되는 음폐수의 발생량은 8,926톤/일에 달하고 있지만, 이 중 극히 일부만이 하수처리장 등에서 병합 처리되고 있고 대부분은 해양 투기되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 독일 GBU사로부터 중온/습식/이상 혐기성 소화 기술을 도입하여 HADS Pilot Plant를 설치하였고, 2008년 3월부터 국내 음폐수 및 음식물쓰레기에 적합한 최적의 운전기술을 확보하기 위한 Pilot Test를 실시하였다. 본 실험에 사용된 HADS Pilot Plant는 산발효조($6m^3$), 메탄발효조($50m^3$), 안정화조/가스저장조($40m^3$)그리고 가스 소각기로 구성되어 있다. 그리고 적용 음폐수 및 음식물쓰레기는 경기도 Y군에 위치한 사료화 시설에 반입되는 것을 이용하였는데 음폐수는 평균 TS 13.5%, VS 80%, pH $3.7{\pm}0.2$의 성상을 나타내었다. 이를 이용해 계단식으로 유기물 부하를 증가시키면서 $4kgVS/m^3/d$까지 적용하며 중온 상태에서 혐기성 소화를 실시한 결과, $0.8Nm^3/kgVS_{rem}/d$의 바이오가스 회수 및 85%의 VS 감량이 가능함을 확인하였다. 그리고 음식물쓰레기는 음폐수와 달리 1차 파쇄/선별기 및 배관상에 설치되는 2차 미세파쇄/선별기를 통한 전처리를 실시하였고, 1차 파쇄/선별 후 평균적으로 TS가 17.4%, VS는 81%, pH는 $3.85{\pm}0.2$의 성상을 나타내는 음식물쓰레기를 2차 미세파쇄/선별기를 거쳐 Pilot Plant의 산발효조에 투입하여 중온상태에서 혐기성 소화를 실시하였다. 음폐수 적용시와 마찬가지로 계단식으로 유기물 부하를 증량하면서 $4kgVS/m^3/d$까지 적용하여 운전하였고, 그 결과 약 $0.9{\sim}1.2Nm^3/kgVS_{rem}/d$의 바이오가스 회수와 85~87%의 VS 감량 효율을 확인하였다. 음폐수와 음식물쓰레기의 혐기성 소화 실험 결과, 제거된 VS량을 기준으로 보았을 때, 음식물쓰레기에서 더 많은 바이오가스 발생하였는데 이는 음식물쓰레기에 존재하는 고형물이 미생물들의 서식 공간으로 활용됨에 따라 혐기성 소화 과정에서 일어나는 혼합 발효 및 공영양 대사가 음폐수 대비 좀 더 수월하게 일어날 수 있게 된 데에 따른 결과라고 생각된다. 당사의 HADS Pilot Plant test에서는 계단식의 순차적인 유기물 부하 증량과 총VFA/총 알카리도 비율을 0.3~0.4 수준이하로 유지하며 운전함에 따라 음폐수와 음식물 모두에서 안정적으로 $4kgVS/m^3/d$까지의 유기물 부하 적용이 가능하였다. 또한, 생산된 바이오가스 내 메탄의 함량은 60~65%를 유지하였으며, 메탄발효조의 pH는 별도의 조절이 없이도 운전기간 동안 평균 7.8~7.9 수준을 유지하였다. 이처럼 pH 3.7~3.8의 음폐수 또는 음식물쓰레기의 투입에도 안정적인 완충능력을 보여준 것은 소화조 내에서 기질로부터 분해되어져 나오는 암모니아와 이산화탄소가 강력한 버퍼 시스템을 구축하고 있음에 따른 결과로 사료된다. 그리고 음폐수와 음식물쓰레기의 경우 모두 85%이상의 높은 VS 제거율을 보여주었는데 이는 당사의 HADS Pilot Plant 소화조의 구조가 내통과 외통으로 구분되어져 있음에 따라 plug flow + CSTR의 특징을 가짐에 따른 결과로 판단된다. 상기한 결과를 바탕으로 향후에는 $5kgVS/m^3/d$ 수준의 유기물 부하 적용운전도 계획하고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.259-260
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• 2012

산업화가 발달됨에 따라 대기 오염 물질은 점차 증가하고 있는 추세에 있고 특히 기름 및 석탄 연소 보일러, 자동차, 제철, 시멘트 플렌트, 소각로 등은 미세 분진을 발생시키는 주원인이 되어 왔다. 최근 대기환경법은 오염 분진의 중량 규제로부터 $10{\mu}m$ 미만의 PM10에서 $2.5{\mu}m$ 미만의 PM2.5의 미세 분진에 대한 규제로 점차 심화되고 있으나, 이러한 미세분진은 고전적인 제거 방법으로는 매우 어려우며 고가의 HEPA 필터를 사용하여야 한다. 한편 코로나 방전을 이용하는 전기 집진은 미세 먼지 제거에 매우 효율적이어서 $1{\mu}m$ 미만의 미세 분지도 99%까지 제거가 가능하다는 장점이 있지만 입자크기가 클 경우에는 효율이 떨어지는 단점이 있다. 한편 사이클론 집진기는 매우 오래전부터 개발되어 사용되어 왔는데 가격이 저렴하고 운영비가 적게 들며 $10{\mu}m$ 이상의 먼지는 99% 이상 제거가 가능하여 산업현장에서 오랜 기간 사용되어 왔지만 입자크기가 $10{\mu}m$ 미만으로 가면 집진율이 급격히 떨어지는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 기존의 사이클론 집진기의 구조를 기본으로하여 사이클론 집진기 내부에 플라즈마 방전을 설치하여 원심력에 의한 집진과 코로나 방전에 의한 전기 집진을 동시에 수행할 수 있도록 하이브리드 사이클론 집진기를 제작하였다. 제작된 사이클론 집진기는 직경 30 cm 높이 120 cm의 사이클론 구조를 가지고 있으며 1 hp의 터보송풍기를 장착하여 $20m^3$/min 이상의 유량을 처리할 수 있도록 설계 제작되었다. 제작된 하이브리드 사이클론 집진기의 성능을 평가하기 위하여 $10m^3$의 체적을 가지는 테스트 챔버 내부에 사이클론 집진기를 설치하고 향을 태워 미세 먼지를 발생시킨 후 다양한 조건에서 집진 성능을 측정하여 보았다. 미세 먼지의 경우 사이클론을 작동시키지 않아도 테스트 챔버 벽면에 흡착되어 초기에는 급격히 감소하는 경향을 보여주나 일정 시간이 경과한 후에는 매우 느리게 감소하는 현상이 관찰 되었다. 코로나 방전을 하지 않고 오존 파괴기에 활성탄만 충진한 상태에서 사이크론을 작동시킬 경우 지속적으로 천천히 감소하는 경향을 보여주었으며, 코로나 플라즈마를 방전시킨 경우 미세 먼지는 HEPA filter를 장착한 것보다도 조금 빠르게 미세먼지를 제거하였다. 챔버 내부의 미세먼지가 초기 값의 1/10에 도달하는 시간은 코로나 방전 전류가 증가할수록 짧아지는 경향을 보여주었으며 최적 조건에서 100초 이내에 90% 이상 제거가 가능하였다. 하이브리드 사이클론 집진기는 집진 뿐 만 아리라 VOC 성분도 분해가 가능하여 유해물질을 제거하는 능력이 있다. 유해 가스 제거 능력을 실험하기 위하여 분진제거 실험에 사용된 챔버 안에 아세톤을 증발시켜 50 ppm이 되도록 한 후 다양한 조건에서 유해물질 제거 실험을 수행하였다. 미세먼지와는 달리 장비를 작동하지 않을 경우 매우 느리게 아세톤 농도가 감소하였다. 이는 미세 먼지와는 달리 흡착이 발생하지 않고, 측정 챔버 자체가 완전한 밀폐가 이루어지지 않아 자연적으로 조금씩 외부로 누출되기 때문으로 판단된다. 코로나 플라즈마만 방전시켰을 경우 초기 농도의 80%가 제거되는데 걸리는 시간은 약 28분 정도로 코로나 플라즈마가 VOC 제거에 효과가 있음은 확인하였으나 제거율이 그리 높지 않음을 알 수 있었다. 한편 오존 파괴를 위해 활성탄으로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우는 약 12분 경과 후 80%가 제거됨을 확인할 수 있었으나 그 이후에는 VOC의 감소가 매우 느리게 진행됨을 알 수 있었다. 한편 활성탄 대신 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과한 경우 약 3분 정도 경과 후 80%의 아세톤이 제거됨을 관찰할 수 있었으며 코로나 플라즈마를 작동시키면서 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우 약 2분 정도 경과 80% 이상의 아세톤이 제거되어 코로나 플라즈마와 복합촉매를 사용할 경우 VOC 성분이 효과적으로 제거됨을 알 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제10권4호
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• pp.47-54
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• 2010

지정폐기물인 폐페인트를 이용한 단열골재 개발을 위한 자료를 제시하기 위하여 이를 위한 실험으로 함수비, 진밀도, 액성한계, 소성한계, 마모감량, 모래당량, 체가름 시험을 진행하였다. 함수비 시험은 80:20의 배합이 1.4이고, 쇄석 골재만 사용한 것은 1.0으로 폐페인트 단열골재의 용적비가 증가하면서 함수비의 증가도 많았다. 또한, 진밀도 시험은 혼입율의 증가에 따라 점점 상승하였고, 흡수율도 증가하였다. 이는 골재와 폐페인트의 특성상 발생되는 공극분포의 차이로 인한 현상으로 판단된다. 모래당량과 마모감량 실험에서는 마모감량은 쇄석골재만 사용한 경우는 13.5이고 20% 혼입한 경우는 14.4로 증가하지만, 이는 단열골재의 약한 조직으로 인한 현상이라 판단된다. 이러한 실험으로 볼 때, 도로공사 시방서의 동상방지층은 모래당량 20, CBR 10으로 만족하도록 규정하고 있어 본 실험은 전 배합에서 모두 품질기준에 만족하는 결과를 보였다. 현재 폐페인트는 단순 매립용하거나, 소각 처리되는 현 실정에서 골재로 활용할 수 있게 됨으로써 천연골재의 부족이나 자원의 낭비를 해소할 수 있을 것으로 파악된다. 기존의 자갈보다 단열효과가 뛰어나고, 가벼우며, 단단한 단열골재를 사용함으로써 재활용이 활발할 것으로 예상된다.