• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제17권9호
• /
• pp.27-33
• /
• 2016

페놀수지는 열경화성 수지로서 우수한 내열성 및 기계적 물성을 가지고 있다. 하지만 열경화 특성으로 인해 사용 후 재활용이 어렵고, 전체 생산량의 15~20%가 스프루와 런너 형태로 폐기되고 있다. 4만 톤의 페놀수지 스프루와 런너가 버려지고 있으며 폐기된 페놀 스프루와 런너 처리비용은 연간 200억원으로 추정된다. 본 실험에서는 폐기되는 스프루와 런너를 분쇄하고 폴리에틸렌과의 표면접착력 향상을 위해 실란 표면처리를 하였다. 분쇄된 입자의 크기는 100~1000um의 분체와 1~100um의 미분으로 나누어 실험하였다. 분쇄된 페놀은 실란 작용기에 따른 특성을 평가하기 위해 3-(Methacryloyloxy) propyltrimethoxysilane 과 Vinyltrimethoxy silane으로 처리되었다. 입자의 크기를 분석하기 위해 입도분석기를 사용였다. 열적 특성은 DSC(Differential Scanning Calorimetry)와 HDT(heat deflection temperature)를 통하여 분석하였다. 기계적 물성의 측정은 UTM(universal testing machine)과 notched izod impact tester로 평가하였다. 전처리한 페놀수지 파우더를 첨가시, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 열변형온도가 $77^{\circ}C$에서 최대 $96^{\circ}C$까지 향상되었으며, 결정화도와 결정화 온도가 증가하였다. 결론적으로, 실란 전처리 하지 않았을 경우와 비교했을 때 충격강도는 50%가 인장강도는 20%가 상승하였다.

• 유기물자원화
• /
• 제32권1호
• /
• pp.39-47
• /
• 2024

본 연구에서는 반도체 제조공정에서 발생한 실리콘 슬러지(SS)를 재활용하여 라이다 센서에 인식 가능한 검은색 소재(SS/bTiO₂)로 제조하고, 두 종류의 라이다 센서(MEMS 및 Rotating LiDAR)를 활용하여 제조한 소재의 인식률을 확인하였다. 상세히는, SS 표면의 금속 불순물을 제거하여 이산화티타늄을 도입하고 화학적 환원을 통해 SS/bTiO₂ 소재를 제조하였다. SS/bTiO₂는 투명 페인트와 혼합하여 친수성 검은색 도료로 제조하고 스프레이 건을 사용하여 유리 기판에 도포하였다. SS/bTiO₂ 기반의 도료는 상용화된 카본 블랙 기반의 도료와 유사한 명도(L^*=15.7)를 가짐과 동시에 우수한 근적외선 반사율(26.5R%, 905nm)을 나타내었다. 더불어, MEMS 및 Rotating 라이다를 통해서도 성공적으로 인식이 되는 것을 확인하였다. 이는 프레넬 반사 원리에 의해 검은색 이산화티타늄과 실리콘 슬러지 간의 계면에서 높은 반사가 일어났기 때문이다. 본 연구를 통해, 반도체 제조공정에서 발생하는 실리콘 슬러지를 효과적으로 재활용할 수 있는 새로운 응용 방안에 대하여 제시하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제43권4호
• /
• pp.487-494
• /
• 2005

자동차, 기계금속, 전자 등 여러 산업에서는 부품 가공 중의 세정 과정에서 금속가공유와 각종 세정첨가물이 함유된 많은 폐수를 발생시킨다. 본 연구에서는 수용성 또는 비수용성 금속가공유로 오염된 수계 및 준수계 세정폐수를 한외여과막시스템을 이용하여 처리하고자 하였다. 이 실험에서 막을 친수성인 polyacrylonitrile(PAN)을 사용하고 막의 크기 및 오염물의 농도 변화에 따른 한외여과막 투과수량과 유수분리 성능(COD제거율)을 측정하여 한외여과법 처리의 적정성 여부를 조사 분석하였다. 그 결과 수계 또는 준수계세정제와 수용성 가공유로 오염된 가공폐수의 경우 한외여과막의 크기가 10 kDa에서 100 kDa로 증가함에 따라 COD 제거율은 90 wt％-95 wt％로 거의 일정하지만 투과플럭스는 4배 이상 증가하였다. 그리고 금속가공폐수의 오염물 농도가 3 wt％에서 10 wt％로 증가할수록 한외여과막의 COD 제거율은 증가하지만 투과플럭스는 감소하였다. 그러나 수계 또는 준수계세정제와 비수용성 오일로 오염된 가공폐수의 경우 오염물의 농도가 증가할수록 COD 제거율은 거의 일정하지만 투과플럭스는 급격히 감소함을 보여 주었다. 이러한 현상은 한외여과막 재질이 친수성인 PAN이기 때문에 비수용성 오일이 막을 통과하지 못하고 막의 기공을 막기 때문인 것으로 추론된다. 따라서, 수용성 오일이 함유된 세정액은 막재질이 PAN이고 세공크기가 100 kDa인 한외여과법 처리가 적정한 것으로 판단되었다. 이러한 기초실험 결과를 활용하여 PAN 재질의 막(MWCO=100 kDa)을 사용한 한외여과 pilot 시스템을 설치 운전하여 수용성 인발유로 오염된 알칼리 세정 폐액을 처리하고 알칼리세정제와 인발유를 재활용하고자 하였다. 현장 실험 결과 한외여과 공정은 수계세정제와 수용성오일을 효과적으로 분리하여 재활용할 수 있었고 기존 공정에 비하여 세정제 사용수명을 12배 이상 증가시킬 수 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제17권4호
• /
• pp.379-388
• /
• 2006

Two mesophilic trickling bed bioreactors filled with two different types of media, hydrophilic- and hydrophobic-cubes, were designed and conducted for hydrogen production under the anaerobic fermentation of sucrose. Each bioreactor consisted of the column packed with polymeric cubes and inoculated with heat-treated sludge obtained from anaerobic digestion tank. A defined medium containing sucrose was fed by the different hydraulic retention time(HRT), and recycle rate. Hydrogen concentrations in gas-phase were constant, averaging 40% of biogas throughout the operation. Hydrogen production rate was increased till $10.5\;L{\cdot}h^{-1}{\cdot}L^{-1}$ of bioreactor when influent sucrose concentrations and recycle rates were varied. At the same time, the hydrogen production rate with hydrophobic media application was higher than its hydrophilic media application. No methane was detected when the reactor was under a normal operation. The major fermentation by-products in the liquid effluent of the both trickling biofilters were acetate, butyrate and lactate. In order to run in the long term operation of both reactor filled with hydrophilic and hydrophobic media, biofilm accumulation on hydrophilic media and biogas produced should be controlled through some process such as periodical backwashing or gas-purging. Four sample were collected from each reactor on the opposite hydrogen production rate, and their bacterial communities were compared by terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analysis of PCR products generated using bacterial 16s rRNA gene primers (8f and 926r). It was expressed a marked difference in bacterial communities of both reactors. The trickling bed bioreactor with hydrophobic media demonstrates the feasibility of the process to produce hydrogen gas. A likely application of this reactor technology can be hydrogen gas recovery from pre-treatment of high carbohydrate-containing wastewaters.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제53권1호
• /
• pp.71-77
• /
• 2015

D염색공단의 폴리에스테르 알카리 감량폐수가 혼합된 실제 혼합염색폐수를 처리하기 위하여 Pseudomonas sp. 및 Bacillus cereus/thuringiensis를 고정한 폐타이어담체를 충전한 유동상 바이오필터를 운전하였다. 또한 유동상 바이오필터와 450 W의 UV/광촉매반응기를 결합한 하이브리드 재순환시스템을 구축하여 stage I에서는 UV/광촉매반응기를 바이패스하고 유동상 바이오필터만을, stage II-i, ii, iii에서는 하이브리드 재순환시스템을 각각 운전하였다. 유동상 바이오필터만을 사용하였을 경우에 $COD_{Cr}$ 및 색도 제거효율은 각각 75~80% 및 67%를 나타내었다. 한편 하이브리드 재순환시스템 운전에서 stage I에서 stage II-i로 전환되었을 때에 UV/광촉매산화공정의 $COD_{Cr}$ 제거율이 20~30%에 달하여 총 $COD_{Cr}$ 제거율은 75%로부터 80~85%까지 제고되었다. 한편 stage I에서 stage II-i로 전환되었을 때에 UV/광촉매산화공정의 색도제거율은 0~5%에 불과하였으나 총 색도제거율은 45~65%로부터 65~70%까지 제고되었다. 색도 제거에서는 $COD_{Cr}$ 제거와 다르게 UV/광촉매산화공정에 의하여 유동상 바이오필터의 효율이 제고되어서 하이브리드 재순환시스템의 시너지효과가 나타났다. 또한 색도제거에서는 $COD_{Cr}$ 제거와 다르게 반송비 증가에 따른 광촉매 비활성화가 관찰되지 않았고, $COD_{Cr}$ 제거에서 반송비 증가에 따른 광촉매 비활성화는 비가역적으로 관찰되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제53권2호
• /
• pp.181-192
• /
• 2015

본 연구는 Liquid Crystal Display (LCD) 세척 후 발생하는 Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate (PGMEA)폐액 재활용을 위한 2기 증류탑을 사용하는 공정의 최적 조건을 산출하였다. 공정조건 최적화 기법으로 다중회귀분석을 이용하여 1차 증류 시 Bottom 온도(BTM 온도), Reflux 량, Feed 량 및 Feed 온도에 따라 PGMEA 함량에 대한 최적 조건과 2차 증류 시 BTM 온도, Reflux 량, Feed 량에 따른 PGMEA 함량에 대한 최적 조건과 공정인자를 산출하였다. 1차 증류탑의 공정인자 중 Reflux 량, Feed 온도 및 Feed 량이 중요한 인자로 산출되었다. 본 연구의 공정조건 범위에서는 BTM 온도범위가 PGMEA함량에 크게 영향을 주지 못하였다. 따라서 최적 공정 조건은 Feed 량 $5,700{\ell}$, Reflux 량 $2,500{\ell}$, BTM 온도 $165^{\circ}C$ 및 Feed 온도 $130^{\circ}C$이며 이때 예측된 PGMEA 함량은 92.12~94.62%로 산출되었다. 2차 증류탑에서는 Reflux 량이 함량에 많은 영향을 미치고 있으며, Feed 량과 BTM 온도도 영향을 미치는 인자로 산출되었다. 다중공선성(Multicollinearity)이 Reflux 량과 BTM 온도 간에 강한 양의 상관관계가 있어, 두 인자 중 다중회귀식에 영향이 지배적인 인자 하나를 선택하였으며, 최적조건은 BTM 온도 $199^{\circ}C$ 기준에서 최적 공정 조건은 Feed 량 $4,275{\ell}$ 및 Reflux 량 $6,200{\ell}$이며, 이때 예측 PGMEA 함량은 99.0~99.5%로 산출되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제45권3호
• /
• pp.249-257
• /
• 2007

사각파 모형은 회분식 공정-저장조 망구조의 최적설계에 성공적으로 적용되었다. 설계된 망구조는 재순환 흐름을 포함하는 회분식의 모든 생산 재고 및 분배 체계를 내포한다. 본 연구에는 사각파 모형의 적용범위를 연속 또는 회분식 공정 뿐 만 아니라 반연속 공정에 까지 확대하려 한다. 이전의 연구에서는 원료조성이나 제품수율은 알려진 상수로 취급되었다. 본 연구에서는 이러한 제약이 완화되어 원료조성이나 제품 수율이 최적화 되어져야 하는 독립변수로 취급된다. 이러한 수정은 정유공장에서 흔히 접하는 최적제품 배합문제를 취급할 수 있게 한다. 원료조성과 제품수율이 독립변수일 때 발생하는 많은 문제의 복잡성에도 불구하고 사각파 모형은 여전히 해석적인 최적용량 공식을 제공한다. 최적공장설계에 적용되는 본 연구의 유용성은 고밀도 폴리에틸렌 공장설계의 예를 통해 나타내었다. 연구결과를 토대로 모든 공정의 최적성을 비교할 수 있는 척도를 제시하였다. 이 척도는 다수의 공정의 성능을 직접 비교할 수 있게 하므로 공정의 상태를 진단하는 유용한 도구가 될 것이다. 공정의 비용이 유속의 제곱근에 비례한다는 결과는 공장설계에서 늘리 알려진 6/10 경험법칙과 유사하다.

• 멤브레인
• /
• 제21권1호
• /
• pp.22-29
• /
• 2011

중전기의 유지 보수 및 교체 과정에서 절연체로 사용된 $SF_6$ 가스는 교체 충전과 정제과정에서 유입되는 공기와의 아크 방전에 의해 많은 종류의 부산물($N_2$, $O_2$, $CF_4$, $SO_2$, $H_2O$, HF, $SOF_2$, $CuF_2$, $WO_3$ 등)이 발생된다. 부산물 중에서도 대부분을 차지하는 것이 $N_2$, $O_2$, $CF_4$이며, $SF_6$가스를 재사용하기 위해서는 이들을 효과적으로 분리 회수하는 공정이 필요하다. 주요 부산물인 $N_2$, $O_2$, $CF_4$와의 분리 효율 측면에서 분리막법은 기존의 흡착, 심냉법에 비하여 상대적으로 높은 효율을 보이고 있어 이에 대한 관심 또한 증가하고 있다. 따라서 본 논문에서는 중전기 산업에서 발생되는 $SF_6$ 가스 함유 농도 90 vol% 이상의 가스에 대하여 분리막법을 적용하여 $N_2$, $O_2$, $CF_4$와 $SF_6$ 가스의 온도와 배출유량의 변화에 따른 분리 회수 가능성을 관찰하였다. PSF와 PC 중공사 분리막을 이용하여 고농도 $SF_6$에 대한 분리 회수 실험 결과, PSF 분리막의 최대 회수율은 압력 0.3 MPa, 온도 $25^{\circ}C$, 배출유량 150 cc/min에서 92.7%를 나타내었으며, PC 분리막에서는 압력 0.3 MPa, 온도 $45^{\circ}C$, 배출유량 150 cc/min 일 때 74.8%의 최대 회수율을 나타내었다. 또한, 사용된 두 가지 분리막과 운전 조건에서 주요 부산물인 $N_2$, $O_2$, $CF_4$의 최대 제거율은 각각 약 80%, 74%, 그리고 58.9%가 관찰되었다. 이로부터 분리막 공정은 고농도 폐 $SF_6$ 가스에서 주요 부산물로부터 $SF_6$의 효과적인 분리 및 회수가 가능한 공정으로 적용할 수 있는 가능성을 파악 할 수 있었다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제17권6호
• /
• pp.68-78
• /
• 2008

국내에서 대표적으로 버려지는 폐벌목인 잣나무와 리기다소나무를 이용하여 고부가가치 제품으로 활용할 수 있는 활성탄 개발을 위해 활성탄 제조의 최적조건을 측정하였다. 폐벌목 활성탄 제조에 관한 연구는 저온열분해 공정에 의한 폐벌목의 목탄 제조공정과 화학적 활성화 반응을 이용한 목탄의 활성탄 제조공정으로 나누어지며 본 논문은 화학적 활성화 반응을 이용한 목탄의 활성탄 제조공정을 다루고 있다. 일반적으로 활성화제는 알칼리 약품을 이용하고 있으며 본 연구에서는 탄소와 활성화 반응이 잘 이루어지는 KOH와 NaOH를 사용하였다. 실험결과, KOH로 제조된 활성탄이 NaOH로 제조된 활성탄 보다 요오드 흡착력과 비표면적(BET) 등 물성이 우수하였으며 이는 세정공정 후 활성탄의 잔류물이 KOH는 검출되지 않았으나 NaOH는 $3{\sim}4%$의 잔류물이 있는 것으로 보아 목탄과 KOH의 반응이 더 활발함을 알 수 있었다. 일반적으로 잣나무를 이용하여 제조된 활성탄의 물성치가 리기다소나무를 이용한 활성탄 보다 우수함을 알 수 있었다. 목탄과 활성화제의 최적 침적비율은 400 wt.%임을 알 수 있었다 세정방법은 5M 염산용액으로 세척하여 중화시킨 후 증류수로 세정하는 방법이 활성탄의 물성을 높일 수 있었다. 본 연구의 최적 실험조건에서 잣나무를 이용하여 제조된 활성탄의 경우 BET값이 약 $2400\;m^2/g$에 이르렀다.

• 청정기술
• /
• 제19권2호
• /
• pp.156-164
• /
• 2013

본 연구에서는 등온반응기와 단열반응기로 구성된 0.25 MW 메탄합성 파일롯 공정 실험을 통한 운전 특성을 분석하였다. 등온반응기는 메탄합성 반응을 통해 발생하는 열을 포화수의 유량과 압력을 통해 강제적으로 제어할 수 있는 반응기로 등온반응기와 단열반응기를 조합할 경우 기존 단열반응기만으로 구성된 메탄합성 공정에 비해 반응기 개수를 줄일 수 있다. 또한 합성가스 재순환이 불필요하기 때문에 단열반응기 조합으로 구성된 메탄합성 공정에서 비용의 약 15~20%를 차지하는 재순환 압축기를 제거할 수 있다. 등온반응기로 유입되는 합성가스의 $H_2$/CO 비가 3보다 낮은 경우에는 튜브에 충진된 촉매에 탄소 침적 현상이 일어나 반응기의 차압이 증가하였으며, $H_2$/CO 비가 3으로 공급되는 경우에는 탄소 침적 현상이 일어나지 않고 메탄합성 반응이 안정적으로 유지되어 CO 전환율 99% 이상, $CH_4$선택도 97% 이상, $CH_4$생산성 최대 $695ml/h{\cdot}-cat$를 얻을 수 있었다.