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초임계수산화공정을 이용한 난분해성 할로겐 화합물 함유 폐수처리 기술 개발 |
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[초록]
Ⅰ. 제목
초임계수 산화 공정을 이용한 난분해성 할로겐 화합물 함유 폐수처리 기술개발
Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
초임계수 산화(SCWO) 공정은 높은 효율을 가지고 있어 난분해성 물질의 처리 및 나노입자 제조 분야에서 높은 관심을 받고 있으나 고온, 고압의 조건으로 생기는 위험성 및 반응기의 부식문제 때문에 상용화에 어려움을 가지고 있다. 또한 중화제를 첨가하는 경우 초임계수 상태에서 무기염이 생성되어 유입구 및 배출구의 막힘(fouling) 현상이 발생한다.
때문에 이러한 현상을 억제할 수 있는 내부식성 반응기의 개발 및 막힘 현상 등의 한계를 극복할 수 있는 기술이 필요하다. 본 연구는 내부식성 반응기를 이용한 초임계수 산화 장치를 개발하고, 할로겐 화합물의 분해 및 나노입자 제조가 가능한 시스템을 확보하여 기존에 불안정한 공정보다 안전한 공정을 확보하고 Plant 설계 요소 기술을 확보하는데 있다.
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
초임계수 산화 반응 시스템의 상용화를 위해 고온/고압의 강산 조건에서 반응시스템의 부식이 없고, 투입된 중화제로 인한 막힘 현상이 해결된 초임계수 산화 반응 시스템을 Lab scale과 Bench scale로 설계 제작하였다.
그리고 제작된 장치를 이용하여 2-chlorophenol 이 함유된 난분해성 할로겐 화합물의 처리기술을 개발하고, 장시간 운전을 통한 안전성을 확보하였으며, 초임계수 산화 공정을 이용한 나노입자 제조기술을 개발하였다. 이러한 개발기술을 기반으로 산업에 적용될 수 있는 Plant 설계 요소 기술을 검토하였다.
Ⅳ. 연구개발 결과
본 연구는 초임계수 산화 공정에서 발생할 수 있는 반응기의 부식문제와 막힘 현상을 해결하기 위하여 상향류식 반응기를 이용한 공정을 개발하여 Lab scale, Bench scale의 장치를 개발하여 반응기의 안정성을 확보하고 반응기 재질의 부식 현상 및 부식이 반응효율에 미치는 영향을 검토하였다.
그리고 제작된 장치를 이용하여 할로겐 화합물의 분해기술을 개발하고, 금속의 부식이 할로겐 화합물의 분해에 미치는 영향 등을 연구하였다. 또한 초임계수 산화 공정을 이용하여 나노입자 제조에 성공하였다. 이러한 검토 등을 통하여 산업에 적용될 수 있는 Plant규모의 초임계수 산화 공정에 대한 설계 요소 기술을 확보하였다.
Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획
개발된 초임계수 산화 공정 및 비부식성 반응기의 제작 경험을 통하여 할로겐 화함물을 포함한 폐수 및 난분해성 산업폐수 처리가 필요한 업체에 적용할 수 있도록 할 것이다. 그리고 난분해성 폐수처리가 필요한 업체에 장치를 대여 또는 테스트를 진행하여 실제 공정에 적용하였을 때의 효율 및 성능을 검토하여 Pilot 및 Plant에 적용할 수 있는 기반을 확보하고자 한다.
또한 초임계수를 이용한 나노입자 공정이나 추출 등의 공정 장치를 설계 제작하여 납품하고자 한다. 본 과제를 진행하는 동안 (주)일신오토클레이브는 초임계수를 이용한 Lab scale 추출장치를 설계/제작하여 납품하였으며, 장치를 이용한 테스트 공정이 진행 중에 있다.
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