2004년 이후 EPR 제도의 시행과 더불어 폐플라스틱을 함유한 물질의 소각과 매립을 법으로 규제함에 함에 따라 폐플라스틱 재활용의 필요성이 가중되고 있다. 본 연구는 생활계 폐플라스틱 재활용을 위한 정전선별 기술개발로써, 하전물질과 하전장치 개발에 따라 선별효율을 높일 수 있다. 따라서 우리는 대상 플라스틱의 하전효율과 재질분리에 적합한 하전장치와 마찰하전형정전선별기 개발하여 2종 혼합 플라스틱으로부터 PVC를 99% 이상 제거하였으며, PET와 같이 PVC 함량을 규제하는 경우 최적 실험조건에서 PET 회수율 80%로 PVC를 99.99% 까지 제거할 수 있는 기술도 개발하였다. 또한 3종 혼합 플라스틱은 98%이상으로 분리하여 플라스틱의 재활용을 높일 수 있는 재질분리 기술을 확립하였다.

대량 발생되어 환경 문제를 유발하는 폐플라스틱의 처리방법으로 열분해에 의한 대체 연료유 생산 기술이 부각되고 있다. 본 연구에서는 폐플라스틱의 발생 현황, 국내 외 유화 기술 현황, 유화의 기본적인 공정 기술과 문제점, 그리고 한국에너지기술연구원에서 개발된 유화의 신기술을 소개하였다. 이 공정의 특징은 열가소성 폐플라스틱이 혼합된 원료에 대해 공정 운전이 자동화에 의한 연속 운전이 가능하고, 반응 공정이 무촉매이지만 왁스 생성을 최소화한 순환식 분해 반응 공정이며, 또한 생성 가스의 재 사용과 슬러지의 오일 회수에 의한 배출 잔사물의 양을 줄이는 등의 특징을 가진 경제적, 환경적으로 많은 장점을 가지고 있다. 파이롯트 플랜트 실험 결과는 정상 운전이 3일 이상의 연속 운전에 의해 오일 수율이 81% 정도 얻었다. 증류탑 상단과 하단에서 얻은 생성유는 각각 가솔린과 디젤인 경유보다 조금 높은 끊는점 분포를 보였다.

온도변화에 따른 볏짚의 열분해 생성물의 분포와 생성물의 화학적 구성을 알아보기 위하여 볏짚의 열분해 실험을 진행하였다. 열분해 온도는 약 466, 504, $579^{\circ}C$사이에서 진행하였다. 유동화 가스로는 생성가스를 사용하였으며 유량은 30L/min을 사용하였다. 볏짚의 열분해 결과 기체, 액체, 고체 물질을 얻을 수 있었다. 기체물질은 GC(TCD, FID)를 이용하여 성분 조성을 분석하였다. 액체물질은 상등액과 tar로 분리하여 발열량, 원소분석, 수분, GC/MS를 통해 화학구성성분을 분석하였다. 고체물질은 원소분석, 발열량을 측정하였다. 액체물질의 화학특성 분석결과 연료뿐만 아니라 화학 원료물질로서의 사용가능성을 볼 수 있었다.

일본의 농림수산성은 ${\ulcorner}$농업용 폐플라스틱${\lrcorner}$으로 호칭하고 있다. 연간배출량은 약 16 만톤에 이르고 있고, 이의 처리내용은 재생 38%, 매립 32%, 소각 11%, 등이다. 재생처리단계는 민간사업자가 기본으로, 처리내용은 일반적으로 PVC가 바닥재로써 쓰이고 PE가 서멀(연료)로써 쓰인다. 그러나 최근에 와서 비닐에 혼합되어 있는 이물질을 완전제거해 일정량의 버진과 배합함으로써 비닐을 반영구적으로 순환해 사용할 수 있는 기술이 개발되어 졌다. 이 싸이클시스템은 21 세기의 절약형사회에 적합한 것으로, 버진제품보다 저가에 공급되어 농업경영의 안정화에도 기여하고 있다. 한번 사용한 농업용 생산자재를 회수해 다시 생산자재로서 활용, 끝없이 순환한다는 개념이 뒷받침하는 이 기술은 향후 환경과 자원의 문제해결이라는 주목할 만한 가치가 있다.

최근에 국내에서 활발히 보급되기 시작한 폐기물 고형연료(Refuse-Derived Fuel : RDF)에 적합한 HCl 배출 저감설비의 개발에 필요한 기본적인 자료를 확보하기 위한 첫 번째 단계로서 RDF 연소시의 HCl 생성 및 저감 특성에 대한 실험실적인 기초 실험을 수행하였다. 개당 무게가 $2{\sim}3\;g$ 정도인 RDF 시료는 실험실적 방법으로 제조하였고, Ca 계통의 흡수제를 선택하여 RDF 중의 Cl 함량 및 원료 조성에 따른 HCl 배출농도 및 흡수제 사용량, Ca/Cl 몰비에 따른 HCl 제거효율, 연소 조건별 생성물질, 반응온도별 HCl 배출농도 및 회재의 Cl 함량, 흡수제별 HCl 저감효율 변화 등을 살펴보았다. 또한 40 kg/hr과 200 kg/hr의 용량을 가진 RDF 연소용 실험설비에서 측정된 HCl 배출농도, RDF의 Cl 함량, 회재 종류별 Cl 함량 분포 등을 기초실험 결과와 비교분석하였다.

바이오매스 열분해는 에너지와 가치있는 화학물질의 원료를 얻을 수 있는 유망한 방법 중의 하나이다. 열분해 반응기의 최적운전조건을 결정하기 위하여 기포유동층 반응기에서 상수리나무와 낙엽송의 열분해를 수행하였다. 온도, Uo/Umf, L/D가 생성물의 수율과 조성에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 상수리나무와 낙엽송 톱밥으로 유동층 급속열분해를 수행하였다. 반응온도, Uo/Umf, L/D, 원료주입량의 효과를 결정하였고, 최적조건은 다음과 같다 : $T\;=\;400^{\circ}C,\;U_o/U_{mf}\;=\;3.0,\;L/D\;=\;2.0$. 바이오오일의 최대 수율은 약 55%이었고, 주요 조성은 carbohydrate류, guaiacol류, furan류, phenol류, syringol류 화합물이었다. 생성가스는 CO, $CO_2$, 저분자 탄화수소이었고, 조성을 이용하여 측정한 가스수율은 계산치와 일치하였다.

열가소성수지인 PVC는 우수한 물성을 가지고 있어 다양한 용도로 사용되지만 높은 염소함량으로 인하여 폐기할 때 환경문제를 야기한다. PVC로부터의 탈염소반응이 기타 플라스틱열분해 반응보다 낮은 온도에서 일어나는 점을 이용하여 전처리공정으로의 탈염소반응 연구를 수행하였다. 반응기는 교반능력이 우수한 2축 스크류반응기를 사용하였다. 실험변수는 1차반응기온도, 2차 반응기온도, 혼합플라스틱의 PVC농도, 혼합플라스틱 점도, 공급량, 2차반응기의 스크류회전수이다. 적절한 공정조건하에서 탈염율은 90%이상이었으며 탈염소공정에서 배출되는 염소가스를 물에 흡수하여 염산으로 회수가 가능하였다. 염소 물질수지를 취하여 스크류반응기 전후의 염소 흐름을 분석하였다.

현재 우리나라에서만 연간 약 26만들이 발생되고 있는 농업용 폐비닐은 재생원료로 재활용되어지면 국내외에서 그 용도가 매우 많으나 멀칭용으로 사용되었던 폐비닐은 그 오염도가 워낙 심하여 쉽게 재활용할 수 없는 처지이다. 즉 공급과 수요는 많으나 재생기술의 한계가 병목으로 작용하고 있는 현실이다. 따라서 간단하고 경제적인 방법으로 재활용할 수 있는 습식 및 건식 재생기술의 개발이 계속되어 요구되어 왔다. 강제 세척, 회전분리, 열풍 건조 및 압착성형을 이용한 새로운 간이습식공정을 통하여 멀칭용 농업용 폐비닐을 순도 95% 이상의 탄화 및 열화가 적은 압착 펠렛을 경제적으로 제조할 수 있었다. 이들의 재생 수지는 인장강도 $168.6{\pm}3.9kgf/cm^2$, 파단신을 315.8%, 인장탄성을 $2,551.8{\pm}50.1kgf/cm^2$, 굴곡강도와 굴곡탄성을 $166.7{\pm}7.4kgf/cm^2,\;5,716.2{\pm}242.2kgf/cm^2$ 그리고 충격강도는 $49.2kgf\;cm/cm$을 각각 보여 연질수지로써 기능하기 위한 충분한 성능을 보유하고 있음을 알 수 있었다. 또한 이들의 응용분야 확대를 위하여 fly ash 및 탄산칼슘을 배합하여 이들의 물성변화를 살폈다.

폐플라스틱과 건조 슬러지를 원료로 제조한 RDF (Refused Plastic Fuel)를 순환유동층 보일러에서 연소 하는 새로운 개념의 기술이 개발 중이다. 연소시험을 통해 RDF의 연소특성과 배연특성을 연구하여 설계 자료를 확보하였다. 연소성은 양호하였으며 중요한 공해물질인 HCl 발생은 150ppm 미만으로 나타났다. 기존의 석탄용 순환유동층 보일러와 RDF 전용 순환유동층 보일러의 차이점을 분석하고 순환유동층 RDF 전용 보일러 공정의 개념 설계를 수행하였다.

동일한 추출제가 함유된 3종의 추출레진을 대상으로 중희토류인 Gd의 추출특성을 비교하였다. 실험조건은 $20^{\circ}C$에서 평형 pH, Gd 농도, 추출시간으로 하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 추출레진에서 추출시간 5분이내에 $Gd^{3+}$ 이온이 90%이상 추출되며, 추출시간 30분 이후에 변화가 거의 없어 추출반응이 종결된 것으로 판단된다. 평형 pH. 2.2이하에서 분배비는 평형 pH에 대해 선형적으로 감소하였다. Freundlich's 흡착등온식을 도입하여 3종의 추출레진에 대해 적용해 본 결과 결정계수$(R^2)$ 0.95이상으로 나와, Freundlich's 흡착등온식에 부합됨을 알 수 있었다.

리튬이온 2차전지(Lithium ion battery, LIB)는 기존에 사용되던 전지에 비해 에너지 밀도가 높고 충방전 사이클이 우수하다. 이 때문에 휴대전화와 노트북 등에 수요가 급속하게 증가하고 있으며 1995년 LIB의 생산량은 4천만 개에서 2004년에는 약 8억 개로 20배 이상 증가하였다. 이에 따라 폐LIB도 급속하게 증가하게 되어 전국적인 재활용 시스템의 확보가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 폐LIB에 함유되어 있는 유가금속 중에서 리튬코발트옥사이드(이하 $LiCoO_2$)를 회수하기 위하여 분쇄기(orient vertical cutting mill)와 진동 Screen을 사용하여 유기분리막, 금속류(Aluminium foil, Copper foil, case 등) 그리고 전극물질(lithium cobalt oxide와 graphite 등의 혼합 분말)로 분리하였다. 전극물질에서 $LiCoO_2$와 graphite 분리를 위한 전처리 단계로서 $500^{\circ}C$ 정도의 열처리를 하여 $LiCoO_2$의 표면 성질을 변화시켜 부유선별에 의해 $LiCoO_2$와 graphite의 분리가 가능하도록 하였다. 부유선별 실험 결과 93% 이상의 순도를 가지는 $LiCoO_2$를 92% 이상 회수할 수 있었다.

본 연구에서는 콘크리트 잔골재 대체 골재로써의 재활용을 위한 재강슬래그의 특성을 조사하였다. 화학조성과 중금속 용출, 재강슬래그의 soundness 및 모르타르의 압축강도를 측정하였다. 그 결과, 중금속 용출과 soundness는 한국 산업 기준(Korean Industrial Standard)과 한국 환경 기준(Korean Environmental Limit)에 적합하였다. 모르타르의 압축 강도는 재강슬래그의 대체 비율이 커질수록 증가하였다.

본 연구에서는 생활폐기물 소각장에서 발생하고 있는 바닥재를 이용하여 각 입도에 대해 자력의 세기에 따라 철/비철선별 하였다. 자력의 세기에 따른 분리량과 분리된 산물의 철함 유량을 조사함으로써 자력 및 비철 효율을 파악하고자 하였다. 또한, 비철 선별기를 사용하여 비철 선별 효율을 조사하였다. 자력선별결과, 자력의 세기가 증가할수록 자력선별에 의해 분리량이 증가하였으나, 분리된 산물의 철함유량은 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 자력세기의 증가가 철회수량의 증가보다는 불순물의 혼입량을 증가시키는 것으로 생각된다. 비철의 경우, 입자크기가 커짐에 따라 분리율이 높았으며, 4.75mm이상에서는 대부분의 비철이 회수되었다.

본 연구에서는 화력발전소 바닥재를 중금속 흡착제로 활용하기 위한 기초연구로서 수열합성법에 의해 제올라이트를 합성하였다. 화력발전소 바닥재를 분쇄하여 반응온도$(80{\sim}150^{\circ}C)$ 및 NaOH 농도$(1{\sim}5M)$를 변화시키면서 알칼리 수열합성법으로 반응시킨 결과, NaP1, hydrxoy-sodalite, tobermorite 등이 생성되었으며, 양이온 교환 능력이 높은 NaP1은 $120^{\circ}C$ 이하의 온도와 2M 이하의 NaOH 농도에서 주로 합성되었다.

마그네슘은 자동차 엔진 경량화재료, 휴대폰케이스 등 기능성 경량재료로서의 용도개발과 함께 수요가 증가하고 있다. 마그네슘 제련법은 원료광의 특성에 따라 달라지는데 크게 용융염전해법과 열환원법 두 가지로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 염화마그네슘을 사용하여 용융염전해법에 의해 전해 마그네슘을 얻고자 하였다. 전해전압 7V로 일정한 전극침지 깊이에서 두 가지 염욕을 비교 실험하였으며, $KCl/NaCl/MgCl_2$ 혼합 염욕을 $760^{\circ}C$에서 전해한 결과 약 47%의 전류효율을 달성할 수 있었다. 회수된 전해 마그네슘의 순도는 98% 이상이었다. 본 연구를 통하여 용융염 전해장치를 스케일엎하거나 상용화시에 장치설계 등에 필요한 기초 자료들을 축적할 수 있었다.

본 연구는 Ta, Nb, Zr, 및 희토류 등을 복합적으로 함유한 복합광을 대상으로 사염화탄소에 의한 염화반응을 알아보기 위한 기초연구로서 각 산화물의 염화반응 특성을 알아보고 이를 토대로 복합광의 염화반응을 비교하여 보았다. 실험결과 산화물 상태의 Nb, Ta 및 Zr은 비교적 낮은 온도에서 염화반응이 일어나고 염화물이 휘발됨을 알 수 있었다. 복합광을 반응 온도 $400^{\circ}C,\;CCl_4$ 분압 0.28 일때 반응시간이 10분에서 60분으로 변함에 따라 니오븀 및 탄탈륨은 $91%{\sim}99%$의 높은 회수율을 나타내었으나 지르코늄은 각각 16.5%에서 27.5%로 약간 증가하는 경향을 나타내었다. 희토류의 경우 세륨은 반응율이 71.7에서 73% 정도였고 란타늄은 51%에서 54% 정도의 반응율을 나타내었다.

수용액으로부터 중금속의 제거에 소나무수피, 배추, 게 껍질을 이용하였다. 흡착과 이온교환에 의한 중금속의 제거를 조사하기 위해서 시간, 초기농도변화, 흡착제량 변화에 따른 흡착 효율을 조사하고 각각의 실험마다 pH 변화를 측정하였다. 그 결과 배추가 가장 우수한 흡착력을 보였고, 그 다음으로 게 껍질이 우수한 흡착력을 보였다. 특이할 만 한 사항은 배추와 소나무수피의 흡착 실험시 pH는 감소하나 게 껍질의 경우에는 pH가 오히려 증가하는 경향을 보였다.

실리콘웨이퍼 제조공정에서 발생되는 초산, 불산 및 질산을 함유한 폐혼산으로 부터 각 산을 분리한 후 재활용하기 위하여 기초 실험을 실시하였다. 용매추출 법을 이용하여 초산, 불산 및 질산을 분리하기 위해 최적 추출제를 선정 하였고, 단일 성분에서의 추출 및 탈거특성에 관해 조사하였다. 또한, 이성분계 혼합산에서 분배비를 조사하여 상호 분리성에 대해 검토하였다. 실험 결과 인산염계 추출제는 고급 알코올에 비해 각 산의 추출 능력이 높다는 것을 확인하였다. 초산과 질산의 이성분 혼합액에서는 고급 알코올을 사용하면 초산이 분배비가 높아 선택적으로 추출되는 것을 확인하였고, 초산과 불산의 이성분 혼합액에서도 인산염계 추출제 보다 고급 알코올 사용시 초산의 분배비가 높아 선택적으로 추출됨을 확인하였다. 한편, 질산과 불산의 혼합액에서는 인산염계 추출제를 사용하여 질산이 선택적으로 추출됨을 확인하였다.

Printed circuit boards (PCBs) of the printer are composed of various organic and inorganic compounds as well as metals and alloys. This study was conducted to recover valuable metals from used PCBS by physical separation and leaching. The PCBs was crushed, sieved, classified by zig zag classifier and magnetic constituents were removed by the magnetic separation. The non-magnetic constituents of sizes between 1.2 and 0.6 mm especially containing high quantity of Cu (e.g. 83% on metal base and 31% on total base) were used for the leaching experiment. The effect of the nature and concentration of acids and reaction temperature were investigated. The Cu leaching rate to 98.5% in 2M nitric acid, pulp density 100g/L, $90^{\circ}C$, 300rpm, 1hr leaching.

실리콘 잉고트의 절단공정에서 발생하는 폐실리콘 슬러지는 실리콘과 실리콘카바이드 등의 유가자원이 함유되어 있으며, 이 중 실리콘 분말은 실리콘 화합물인 알콕시실란 등을 제조하는데 원료로 사용이 가능하다. 본 연구에서는 폐실리콘 슬러지로부터 분리, 합성된 사에 톡시실란(TEOS)을 원료로 이용하여 실리카 나노분말을 합성하였다. TEOS 원료물질을 외부 혼합형 이류체 노즐을 이용하여 미세액적으로 분무하고 화염 속으로 도입시키고 화염열분해 반응을 진행시켜 실리카 나노분말을 합성하였다. 합성된 실리카 나노입자의 특성은 투과형 전자현미경 및 BET에 의하여 입자형상 및 평균 입자크기가 분석되었다. 주요 공정변수인 분산공기의 압력, 반응가스의 조성을 변화시켜 실험한 결과 평균크기가 $9{\sim}68nm$인 실리카 나노분말을 제조하였다.

본 연구에서는 유해 중금속을 다량 함유하고 있는 산업폐기물의 고화 처리에 사용되는 칼슘설포알루미네이트(4CaO $3Al_2O_3\;SO_4$ 이후부터 CSA로 기입)의 제조를 위해 철강부산물인 압연 슬러지를 활용하여 그 특성에 대해 조사하였다. 본 연구에서는 철강 부산물인 압연슬러지 외에 석회석 미분물, 인산부산 석고를 혼합하여 칼슘알루미네이트 상을 합성하였다. 합성 결과 소성온도 $1250^{\circ}C$에서부터 CSA가 합성되었고, 이와 함께 칼슘실리케이트$(2CaO\;SiO_2)$와 칼슘알루미노페라이트($4CaO\;Al_2O_3\;Fe_2O_3$)도 함께 합성되었다. CSA 합성에 미치는 중금속 영향을 관찰한 결과 원료의 중금속이 CSA 합성 온도를 낮추는 효과가 있는 것으로 나타났다. CSA를 이용한 철강산업 폐기물의 중금속 고용 처리 연구에서도 본 실험에서 합성된 CSA가 폐기물의 중금속 고화 처리에 효과가 있는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 건설폐기물에 포함되어있는 폐콘크리트를 사용하여 $200^{\circ}C,\; 300^{\circ}C,\;400^{\circ}C,\;500^{\circ}C$로 각 온도에 따라 열화 처리한 후 분쇄하여 시멘트 페이스트 분리량과 골재의 물리적 특성을 파악하였다. 열화 처리의 온도가 높아질수록 시멘트 페이스트의 분리율은 높아졌으며, 압축강도는 낮아지는 경향을 보였다.

본 연구에서는 OPC 및 hauyne 클링커의 비산재에 대한 고화특성을 검토하였다. 비산재에 대해 OPC 및 OPC에 hauyne 클링커를 20%까지 대체하였을 때의 압축강도, 길이변화율, 중금속 용출량 등을 조사하였다. 결과로서, hauyne 클링커의 첨가량에 따라 고화체의 압축 강도가 증가하였다. hauyne 클링커의 첨가량은 10%내외가 적합하였으며, 그 이상에서는 길이변화율이 증가하며 팽창하였다. 고화체의 중금속 용출시험결과 모든 배합조건에서 환경기준치이하의 값을 나타내었다.

PMMA는 우수한 물성으로 인하여 각종 소재 및 건축자재로 널리 활용되고있다. PMMA는 열 분해시 모노머 단위가 일정하게 이탈하는 unzip reaction을 나타내어 모노머로의 회수가 용이한 특징을 가지고있다. PMMA를 열분해하여 MMA를 회수하기 위한 기초연구로써 본 연구에서 TGA를 이용한 열분해특성을 조사하였다.