부유선별을 이용한 석탄 화력 발전소 Bottom Ash의 미연탄소 회수연구

남정흠,김민식,김소연,황민수,김홍기,강헌찬 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

석탄 화력발전은 국내의 전력생산의 40% 이상을 차지하고 있으며, 산업의 발전 등으로 전력의 수요가 늘어남에 따라 전력생산 및 발전설비가 증가추세에 있다. 이에 따라 국내의 석탄 화력 발전소에서 발생하는 석탄회의 양은 연간 900만톤 이상 발생되고 있으며, 향후 추가적인 화력발전소의 건설을 고려할 때 석탄회의 양은 더욱 증가 할 것으로 예상된다. 석탄의 연소과정에서 발생하는 석탄회 중 보일러 상부에 발생하는 Fly Ash의 경우 콘크리트 혼화재 등으로 대부분 재활용 되고 있으나, 보일러 하부에서 발생되는 Bottom Ash는 Fly Ash에 비해 재활용률이 낮고, 대부분 매립·폐기처리 되고 있어 주변 토양 오염 및 매립지 확보 등의 문제를 유발하고 있어 대책 마련이 시급한 실정이다. 한편 Bottom Ash내에는 석탄의 연소 과정에서 타지 않고 남아 있는 미연탄소가 존재함에 따라 건축재료로써 재활용 시 강도 저하의 문제 등을 유발할 수 있어 미연탄소 제거 공정이 필수적이다. 또한 Bottom Ash내에 미연탄소만을 농축시켜 분리 선별 할 경우 자원연료로써 활용할 수 있을 것이라 판단된다. 따라서 본 연구자들은 Bottom Ash내에 존재하는 미연탄소를 부유선별을 통하여 회수함으로써 자원 연료로써 재활용 하고자 한다. 본 연구에 사용 된 시료는 경상남도 하동군 금성면에 위치한 하동 화력발전소 매립지에서 채취 하였으며, Bottom Ash의 성분조성을 알아보기 위해 XRF분석을 실시한 결과, Si-, Fe-, Al-계 화합물이 대부분을 차지하고 있었다. 미연탄소 함량 분석 결과 원광 내에 10%이상의 미연탄소가 존재하고 있었으며, 부유선별에 사용된 시료는 체가름 하여 50mesh의 이하의 시료 대상으로 Denver Sub-A부선기를 이용하여 부유선별을 실시하였고, pH, 포수제 첨가량, 기포제 첨가량, rpm변화에 따른 미연탄소 회수 경향을 알아보았다.

화력발전소 바닥재의 중금속 및 미연탄소 분포 특성 연구

남정흠,김민식,강헌찬 한국자원공학회 2014 한국자원공학회지 Vol.51 No.6

화력발전소 바닥재로부터 중금속 및 미연탄소를 제거하여 활용 가능성을 평가하는 목적으로 H 화력발전소 바닥재의 중금속 및 미연탄소 분포 특성 연구 실시하였다. 중금속 함량을 분석한 결과, Cr이 5.26 mg/kg으로 1지역 우려기준을 초과하고 있었다. 자력분리에 따른 바닥재 시료 특성을 알아본 결과, 철분은 주로 적철석과자철석의 형태로 존재하고 있었다. 비중에 따라 바닥재내에 미연탄소를 분석한 결과, 비중 2.1 이상에서는 미연탄소가 나타나지 않았으며, 비중이 낮아질수록 미연탄소 함량이 많아지는 것을 알 수 있었다. 바닥재내에 중금속형태를 알아보기 위해 중액선별을 실시한 결과, 침강물에서 티탄철석, 적철석, 자철석, 황화니켈, 황철석 등이존재하는 것을 확인하였고, SEM/EDS결과, Cr이 황철석에 고용되어 있는 것을 알 수 있었다. The distribution and characteristics of heavy metals and unburned carbon in bottom ash from the coal-fired power plant have been investigated. The purpose of this study is to evaluate the recycling application of bottom ash after removal of heavy metals and unburned carbon. When the bottom ash was analyzed by the Standard Method of the Soil Environment Conservation, the concentration of Cr was 5.26 mg/kg, exceeding the warning standard (5 mg/kg). According to the magnetic separation, it found that iron was present in the form of magnetite or hematite. The result of unburned carbon concentration according to the specific gravity, showed that the concentration of unburned carbon increases as the specific gravity decreases. After Heavy-liquid separation was performed to identify the minerals of heavy metals, the sinks were then analyzed by the XRD method. The sinks mainly consist of ilmenite, hematite, magnetite, nickel sulfide, pyrite. From the result of SEM/EDS analysis, it found that chromium is contented in pyrite.

믹서 종류에 따른 굳지 않은 콘크리트의 물성 변화 및 강도 특성

남정흠(Nam, Jeong Heum),하태봉(Ha, Tae bong),임대웅(Im, Dae Woong),양훈(Yang, Hoon) 한국콘크리트학회 2018 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.30 No.2

IMT-2000 직접 대역 확산 모뎀 구현

이상흠(Sang-humn Lee),김준우(Jun-woo Kim),남정길(Joung-gil Nam),원신희(Tae-youl Yoon),윤태열(Shin-hee Won),박판종(Pan-jong Park) 한국통신학회 2000 한국통신학회 학술대회 및 강연회 Vol.2000 No.5

부산 영도남항 준설토의 물리적 중금속 제거연구

김홍기,김소연,남정흠,강헌찬 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

국내에서는 매년 약 1900만 톤가량의 항만준설토가 발생하고 있다. 항만공사과정에서 발생되는 준설토는 대부분 투기장 매립재로 활용되고 있으나, 정기적인 항로유지 준설 및 오염해역 준설사업에서 발생되는 준설토는 육상 투기장에 매립하거나 외해에 투기하는 방법으로 처분하고 있다. 이러한 투기장은 반면, 국제적으로 폐기물의 외해투기가 해양생태계에 미치는 악영향으로 인하여 금지되는 추세를 보이고 있으며 육상의 매립지 조성이 곤란하기 때문에 준설토의 적절한 재활용 방안 및 투기 시 해양생태계에 미치는 영향을 정량적으로 검토하는 연구가 수행되고 있다. 그러나 우리나라의 경우 아직까지 준설토의 오염현황 파악 및 정부 차원의 준설토재활용을 위한 정책 및 오염 준설토의 유효한 관리 방안이 없는 실정이다. 따라서, 본 연구자들은 준설토의 중금속 제거를 위하여 각 해역 중에서도 중금속의 함량이 비교적 높은 영도 남항의 준설토를 대상으로 연구를 진행하였다. 먼저, 중금속의 제거를 위하여 비중선별을 실시한 결과, 비중이 작아질수록 중금속 제거율이 높아지는 경향이 나타났다. 이 후 중액선별을 이용하여 중금속이 농축된 부분을 대상으로 XRD 분석을 실시한 결과 Fe₂O₃, CuFe₂O₄ 등 중금속이 철과 공존하여 존재하는 것으로 나타나 500~5000Gauss로 자력의 세기를 변화하여 자력선별을 실시한 결과, 자력의 세기가 증가할수록 제거효율이 증가하는 것으로 나타났고, 효율이 가장 높은 5000Gauss일 때 Fe, Cu, Pb, Zn의 제거율이 각각 약 30, 27, 28, 16%로 나타났다. 사사: 본 연구는 국토교통부 건설교통기술 지역특성화사업 연구개발사업의 연구비지원(과제번호: 13RDRP -B066470)에 의해 수행되었습니다.

비소 오염토양에서 비소제거를 위한 산화환원전위 연구

황민수,김소연,남정흠,강헌찬 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

폐광산 주변의 토양은 가까운 거리에 위치하고 있는 폐광산 지역 혹은 광물찌꺼기 적치장으로부터 광물찌꺼기나 폐석들이 유입되어 중금속에 오염되는 경우가 많으며 그 중 비소로 인한 오염이 가장 심각한 것으로 알려져 있다. 현재 환경부, 농림축산식품부 및 지자체 등에서 토양오염 개량 및 복원사업 요청이 지속적으로 증가하고 있는 추세이며 오염토양 복원 기술로는 토양오염도에 따라 표토 삭토, 심토 안정화처리 및 차단층 설치 등의 토양안정화 기술이 사용되어지고 있다. 그러나 본 연구자들은 토양으로부터 원천적인 중금속제거를 위해 부유선 별법을 적용하였으며 부유선별에 앞서 오염토양의 산화환원전위 연구를 진행하였다. 본 연구에서 사용된 시료는 주변 광미댐으로부터 광물찌꺼기가 유입되면서 FeAsS(Arsenopyrite)가 함께 유입되어 비소로 오염된 토양을 대상으로 하였다. 따라서 FeAsS의 Eh-pH Diagram을 통하여 FeAsS표면의 존재형태를 예측하고 부유선별에 적용하기 위하여 부유선별시 광액의 산화환원전위의 변화를 관찰하였다. pH별 부유선별 결과, Fe-As-S-H₂O pH-Eh Diagram 상에서 FeAsS의 표면이 Fe²⁺에서 Fe³⁺로 변화하고 Fe(OH)₃로 침전되는 경계선에 위치한 구간에서 실시한 부유선별의 비소제거율이 각각 83.41%와 83.24%로 제거효율이 높았으며 반면에 FeAsS의 표면이 완전히 Fe(OH)₃이 되는 구간에서의 부유선별은 비소제거율이 50% 이하로 크게 감소하는 경향을 확인하였다. 포수제로 사용한 K.A.X 첨가량에 따른 부유선별에서는 K.A.X첨가량이 증가할수록 Eh값이 감소하였으며 FeAsS표면에 Fe²⁺와 H₃AsO₃가 존재하는 pH 6, Eh -62mV 구간에서 비소제거율이 87.67%로 가장 높았다. 최종적으로 토양 내에 존재하는 FeAsS(Arsenopyrite)의 제거를 위한 부유선별에서 FeAsS표면이 Fe²⁺에서 Fe³⁺로 변화하여 Fe(OH)₃로 변하는 경계구간에서 Xanthate음이온의 표면흡착이 잘 이루어짐에 따라 비소제거효율이 증가한 것으로 사료되어진다. 사사: 본 연구는 국토교통부 건설교통기술 지역특성화사업 연구개발사업의 연구비지원(과제번호: 13RDRP B066470)에 의해 수행되었습니다.

비소 오염토양에서 비소제거를 위한 산화환원전위 연구

황민수,김소연,남정흠,강헌찬 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2014 No.11

폐광산 주변의 토양은 가까운 거리에 위치하고 있는 폐광산 지역 혹은 광물찌꺼기 적치장으로부터 광물찌꺼기나 폐석들이 유입되어 중금속에 오염되는 경우가 많으며 그 중 비소로 인한 오염이 가장 심각한 것으로 알려져 있다. 현재 환경부, 농림축산식품부 및 지자체 등에서 토양오염 개량 및 복원사업 요청이 지속적으로 증가하고 있는 추세이며 오염토양 복원 기술로는 토양오염도에 따라 표토 삭토, 심토 안정화처리 및 차단층 설치 등의 토양안정화 기술이 사용되어지고 있다. 그러나 본 연구자들은 토양으로부터 원천적인 중금속제거를 위해 부유선 별법을 적용하였으며 부유선별에 앞서 오염토양의 산화환원전위 연구를 진행하였다. 본 연구에서 사용된 시료는 주변 광미댐으로부터 광물찌꺼기가 유입되면서 FeAsS(Arsenopyrite)가 함께 유입되어 비소로 오염된 토양을 대상으로 하였다. 따라서 FeAsS의 Eh-pH Diagram을 통하여 FeAsS표면의 존재형태를 예측하고 부유선별에 적용하기 위하여 부유선별시 광액의 산화환원전위의 변화를 관찰하였다. pH별 부유선별 결과, Fe-As-S-H2O pH-Eh Diagram 상에서 FeAsS의 표면이 Fe2+에서 Fe3+로 변화하고 Fe(OH)3로 침전되는 경계선에 위치한 구간에서 실시한 부유선별의 비소제거율이 각각 83.41%와 83.24%로 제거효율이 높았으며 반면에 FeAsS의 표면이 완전히 Fe(OH)3이 되는 구간에서의 부유선별은 비소제거율이 50% 이하로 크게 감소하는 경향을 확인하였다. 포수제로 사용한 K.A.X 첨가량에 따른 부유선별에서는 K.A.X첨가량이 증가할수록 Eh값이 감소하였으며 FeAsS표면에 Fe2+와 H3AsO3가 존재하는 pH 6, Eh -62mV 구간에서 비소제거율이 87.67%로 가장 높았다. 최종적으로 토양 내에 존재하는 FeAsS(Arsenopyrite)의 제거를 위한 부유선별에서 FeAsS표면이 Fe2+에서 Fe3+로 변화하여 Fe(OH)3로 변하는 경계구간에서 Xanthate음이온의 표면흡착이 잘 이루어짐에 따라 비소제거효율이 증가한 것으로 사료되어진다.

상동광산 광물찌꺼기를 이용한 경량기포콘크리트에서 Al분말에 의한 기공의 분포 특성

황민수,김소연,남정흠,김홍기,강헌찬 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

강원도 영월군에 위치한 상동광산은 1916년부터 약 80년간 가행되었으며 단일광산 생산량으로는 국내 최대 규모로 개발되어진 중석광산으로 연간 60만톤의 광석을 처리 할 수 있는 선광시설을 보유하고 있던 광산이다. 이에 발생한 광물찌꺼기는 현재 두 개의 폐재댐에 약1200만톤이 적치되어 있으며 다양한 중금속들이 함유되어 있어, 주변 수계 및 토양, 농경지로의 유입으로 인한 심각한 환경문제를 유발하고 있다. 또한 최근 상동광산 재개발이 진행됨에 따라 대량의 광물찌꺼기가 다시 발생할 것으로 예상되어지므로 그에 따른 적치장 부지의 부족 등 광물찌꺼기 처리의 문제를 해결하기 위한 재활용 방안이 시급한 실정이다. 본 연구자들은 상동광산 광물찌꺼기의 화학조성이 건축재료에서 사용되어지는 규산질원료인 모래와 유사한 점을 활용하여 건식경량벽체로서의 재활용을 고려하였다. 현재 국내 건식경량벽체는 건물의 초고층화 현상과 맞물려 건축물의 자중을 줄이기 위해 사용되어지고 있으나 단열 및 흡음재로서의 성능 부족으로 인하여 화재 발생시, 화재 확산의 원인과 유해가스 발생 및 층간소음으로 인한 주민들간의 분쟁을 유발하는 등, 성능의 증대가 요구 되고 있다. 반면, 경량기포콘크리트에서 Al분말 첨가를 통해 생성된 기공은 단열 및 흡음효과와 경량화를 극대화 시킬 수 있는 요소이기 때문에 광물찌꺼기를 이용한 경량기포콘크리트에서 Al분말에 의한 생성된 기공의 분포 특성에 대한 연구를 진행하였다. 먼저 시료의 입도 분석을 실시한 결과 500mesh 이하의 미립입자의 양이 전체의 54%이상으로 다른 금속광산 광물찌꺼기들에 비해 상당히 다량의 미립입자들이 포함되어 있음을 확인했다. 다음으로는 Al분말 첨가에 따른 기공 크기 분석에 앞서 다른 화학 혼화제들의 첨가량을 선정하기 위해 각 혼화제 첨가에 따른 flow 실험을 진행하였고 측정 결과, 기본 배합비는 각각 시멘트 대비 물량 70%, Al분말 0.1%, 멜라민 0.4%, S.D.S 0.3%, 광물찌꺼기 함량 120%로 선정하였다. 선정 후 Al분말 첨가량에 변화를 주며 샘플을 제작하였고 제작한 샘플의 기공의 크기를 측정하기 위해 Image Analysis Program을 사용하여 각 샘플별 기공의 분포특성 분석을 진행하였다.

부산 영도남항 준설토의 물리적 중금속 제거연구

김홍기,김소연,남정흠,강헌찬 한국폐기물자원순환학회 2014 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2014 No.11

국내에서는 매년 약 1900만 톤가량의 항만준설토가 발생하고 있다. 항만공사과정에서 발생되는 준설토는 대부분 투기장 매립재로 활용되고 있으나, 정기적인 항로유지 준설 및 오염해역 준설사업에서 발생되는 준설토는 육상 투기장에 매립하거나 외해에 투기하는 방법으로 처분하고 있다. 이러한 투기장은 반면, 국제적으로 폐기물의 외해투기가 해양생태계에 미치는 악영향으로 인하여 금지되는 추세를 보이고 있으며 육상의 매립지 조성이 곤란하기 때문에 준설토의 적절한 재활용 방안 및 투기 시 해양생태계에 미치는 영향을 정량적으로 검토하는 연구가 수행되고 있다. 그러나 우리나라의 경우 아직까지 준설토의 오염현황 파악 및 정부 차원의 준설토 재활용을 위한 정책 및 오염 준설토의 유효한 관리 방안이 없는 실정이다. 따라서, 본 연구자들은 준설토의 중금속 제거를 위하여 각 해역 중에서도 중금속의 함량이 비교적 높은 영도 남항의 준설토를 대상으로 연구를 진행하였다. 먼저, 중금속의 제거를 위하여 비중선별을 실시한 결과, 비중이 작아질수록 중금속 제거율이 높아지는 경향이 나타났다. 이 후 중액선별을 이용하여 중금속이 농축된 부분을 대상으로 XRD 분석을 실시한 결과 Fe2O3, CuFe2O4 등 중금속이 철과 공존하여 존재하는 것으로 나타나 500~5000Gauss로 자력의 세기를 변화하여 자력선별을 실시한 결과, 자력의 세기가 증가할수록 제거효율이 증가하는 것으로 나타났고, 효율이 가장 높은 5000Gauss일 때 Fe, Cu, Pb, Zn의 제거율이 각각 약 30, 27, 28, 16%로 나타났다.

콘크리트 조기강도 혼화제 타입에 따른 압축강도 및 수화열의 변화

하태봉(Ha, Tae Bong),남정흠(Nam, Jeong Heum),임대웅(Lim, Dae Woong),양훈(Yang, Hun) 한국콘크리트학회 2018 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.30 No.2