폐(廢) 자동차(自動車) 재활용(再活用) 과정의 경제성(經濟性) 평가(評價)에 관한 연구(硏究)

백미화,안혜성,김동수,Baek, Mi-Hwa,Ahn, Hye-Seong,Kim, Dong-Su 한국자원리싸이클링학회 2009 資源 리싸이클링 Vol.18 No.2

국내 자동차 보유대수는 정차 증가하고 있으며 2007년도에 1,600만대를 초과하였다. 자동차 보유대수의 증가는 결국 폐 자동차 발생의 증가로 이어지고 있으며 폐 자동차의 재활용 필요성은 더욱 강조되고 있다. 폐 자동차의 재활용은 폐 자동차 처리를 용이하게 함과 동시에 환경파괴는 물론 부족한 자원을 대체할 수 있는 효과를 가진다. 본 연구는 폐 자동차를 재활용 했을 때의 편익과 폐 자동차를 처리했을 때의 비용을 비교하는 경제성 평가를 하였다. 비용편익 분석결과에 의하면, 폐 자동차의 부품, 철, 비철 금속 스크랩을 재활용 하였을 경우 편익이 발생하는 것으로 나타났다. 즉, 본 연구의 결과는 폐 자동차를 재활용함으로써 얻을 수 있는 경제적인 이득을 시사하고 있다. 따라서 정부는 폐 자동차 및 소재의 재활용을 의무화하여야 하고 기업은 효율적인 폐 자동차의 해체 및 재활용 방법 개발 등을 고려해야 한다고 사료된다. Number of vehicles in Korea is gradually increasing and it exceeded 16 million in 2007. Holding of vehicles is connected to disposal, owing to this reason the importance of ELVs recycling has been emphasized. The recycling of ELVs makes the disposal of ELVs easier as well as protects environment and it has the alternative effect economizing the insufficient resource. This study was carried out to evaluate the economic effect of recycling of ELVs compared with disposal of ELVs. The analysis showed that recycling process makes a profit in comparison to the disposal of ELVs. Therefore the government has to consider establishing the regulation related to recycling of ELVs or materials and car manufactures have to develop the efficient dismantling and recycling methods.

고정(固定) 흡착층(吸着層)에서 망간단괴(團塊)의 $SO_2$ 가스 흡착(吸着) 특성(特性)에 관한 연구(硏究)

백미화,김동수,정선희,박경호,Baek, Mi-Hwa,Kim, Dong-Su,Jung, Sun-Hee,Park, Kyoung-Ho 한국자원리싸이클링학회 2006 資源 리싸이클링 Vol.15 No.4

망간단괴를 흡착제로 활용하고자 망간단괴에 대한 아황산가스의 흡착실험을 수행하였다. EGME 흡착법에 의해 측정한 망간단괴의 비표면적은 약 $221.5m^{2}/g$ 정도의 수치를 보였으며, 망간단괴의 화학조성을 살펴본 결과 58% 이상을 Mn이 차지함을 알 수 있었고 아황산가스 흡착 후 S의 함량은 15.4%로 증가함을 알 수 있었다. 아황산가스로 흡착된 망간단괴를 증류수 및 메탄올로 세척하여 EPMA를 분석한 결과 S의 함량이 각각 14.7% 및 13.1%로 약간 감소하는 것으로 조사되었다. 망간단괴의 X-선 회절 스펙트럼을 통해 망간단괴는 망간 산화물인 Todorokite 와 Bimessite 그리고 실리콘 산화물인 Quartz 및 칼슘 알루미늄 산화물인 Anorthite 로 판명되는 약한 peat 만이 나타나는 것으로 파악되었다. 아황산가스로 흡착시킨 후 망간단괴의 X-선 회절 스펙트럼은 약간의 변화를 나타냈으며 $MnSO_{4}$로 판명되는 약한 피크를 확인할 수 있었다. 타흡착제로 사용한 석회석에 대한 아황산가스의 흡착반응은 $CaSO_{4}$의 생성을 야기하지 않는 것으로 판단되었다. 흡착제의 입자 크기가 증가할수록 파과시간은 감소하고 망간단괴에 대한 아황산가스의 흡착량 또한 감소하는 것으로 관찰되었다. 아황산가스의 유량이 증가할수록 흡착량은 감소함을 보였고, 타흡착제로 사용한 석회석은 망간단괴에 비해 단위 g당 흡착되는 양이 작았으며 석회석과의 혼합은 망간단괴에 대한 아황산가스의 흡착량 향상에 영향을 미치지 않은 것으로 조사되었다. 반응온도가 증가할수록 같은 반응시간동안 망간단괴에 흡착된 아황산가스의 양은 감소하는 것으로 조사되었다. The feasibility for the employment of manganese nodule as an adsorbent for $SO_{2}$ gas has been investigated. The specific surface area of manganese nodule particle, which used in the experiments, was ca. $221.5m^{2}/g$ and the content of sulfur in manganese nodule was observed to significantly increase after $SO_{2}$ was adsorbed on it. The EPMA for the distilled water-washed and methanol-washed manganese nodule particle after $SO_{2}$ adsorption showed that its sulfur content was slightly decreased to 14.7% and 13.1% respectively, from 15.4% before washing. The XRD analysis of manganese nodule showed that todorokite and birnessite, which are manganese oxides, and quartz and anorthite were the major mineralogical components and weak $MnSO_{4}$ peaks were detected after $SO_{2}$ was adsorbed on manganese nodule. For an comparative investigation, limestone was also tested as an adsorbent for $SO_{2}$, however, no peaks for $CaSO_{4}$ were found by XRD analysis after the adsorption of $SO_{2}$. As the size of adsorbent increased, time for breakthrough was decreased and the adsorbed amount of $SO_{2}$ was also diminished. The $SO_{2}$ adsorption was hindered when its flow rate became high and the adsorption capacity of manganese nodule was observed to be superior to that of limestone. In addition, the mixture of manganese nodule and limestone did not show an increase in the adsorption of $SO_{2}$. Finally, as the temperature was raised, the adsorbed amount of adsorbate on manganese nodule was found to be decreased.

니켈 함유(含有) 폐수(廢水)의 망간단괴(團塊) 고정층(園定層) 연속(連續) 흡착(吸着) 처리(處理)

백미화,신명숙,김동수,정선희,박경호,Baek, Mi-Hwa,Shin, Myung-Sook,Kim, Dong-Su,Jung, Sun-Hee,Park, Kyoung-Ho 한국자원리싸이클링학회 2006 資源 리싸이클링 Vol.15 No.3

망간단괴 제련 과정에서 니켈 이온의 회수량을 높임과 동시에 니켈 폐수를 제거하기 위한 기초 연구를 수행하기 위해 인공니켈 폐수와 실폐수에 대해 흡착제로 망간단괴를 사용하여 고정층 연속 흡착 실험을 하였다. 인공니켈폐수에 대한 고정층 흡착 칼럼의 충전층 높이, 유입수의 유량, 그리고 유입되는 니켈폐수의 농도를 변화시키면서 흡착 특성의 변화양방을 검토하였다. 흡착실험의 결과를 Bohart-Adams식에 적용하여 고정층 칼럼에서의 흡착량 및 흡착속도상수를 계산하여 비교하였다. 또한 고정 흡착층 파과곡선으로부터 유입수의 유량과 흡착질의 초기농도의 변화에 따른 각 칼럼의 흡착량의 변화를 검토하였다. 직렬 연결 칼럼들에 대해 초기 칼럼에서 최종 칼럼으로 흡착이 진행됨에 따라 흡착량은 상승하는 것으로 파악되었다. 실폐수를 고정층 칼럼에 유입하여 흡착특성을 살펴 본 결과, 충전층 높이에 따른 흡착양상의 변화가 인공폐수와 달리 뚜렷하게 관찰되지 않았는데 이는 인공폐수에 비해 실폐수 중의 $Ni^{2+}$의 농도가 현저히 높기 때문인 것으로 판단되었다. 실폐수의 흡착율에 미치는 망간단괴 입자크기의 영향에 대한 검토에서는 흡착제 입자가 작아질수록 니켈 이온의 흡착율이 다소 상승하는 것으로 파악되었다. Continuous column adsorption experiments have been conducted fur artificial and actual wastewater which containing $Ni^{2+}$ by using manganese nodule as an adsorbent for the purpose of wastewater treatment along with an increased $Ni^{2+}$ recovery in the refining of manganese nodule. The adsorption features of $Ni^{2+}$ artificial wastewater were examined by taking the height of fixed bed, influent flow rate, and the initial concentration of adsorbate as the influential parameters. The adsorption capacity of manganese nodule and the rate constant for $Ni^{2+}$ adsorption were estimated employing Bohart-Adams equation. In addition, the variation of the adsorbed amount of adsorbate for each column according to the influent flow rate and the initial concentration of adsorbate was investigated based on the breakthrough curves fur each column. For serially connected columns, the adsorbed amount of $Ni^{2+}$ for each column was observed to increase gradually as the adsorption proceeded from the initial column to the final column. The variation of the breakthrough curve for actual wastewater with the height of fixed bed was not so significant as that for artificial wastewater, which was considered to be due to the high concentration of $Ni^{2+}$ in actual wastewater. Regarding the effect of the particle size of manganese nodule on adsorption, the adsorbed amount of adsorbate was found to somewhat increase as the particle size became smaller.

질소 도핑 TiO₂의 Methylene Blue 광분해 제거에의 적용

백미화,최수아,김동수,Baek, Mi-Hwa,Choi, Su-A,Kim, Dong-Su 한국물환경학회 2010 한국물환경학회지 Vol.26 No.4

Nitrogen-doped $TiO_2$ particles have been successfully prepared using titanium tetraisopropoxide as the Ti source and urea as the nitrogen source. As-prepared nitrogen-doped $TiO_2$ was characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Brunauer-Emmett-Teller method (BET) and ultraviolet-visible light (UV-vis) absorption spectra techniques. Photocatalytic degradation of Methylene Blue (MB) has been carried out in both solar light (UV-vis) and the visible region (${\lambda}=420nm$). Nitrogen-doped $TiO_2$ exhibits higher activity than the commercial $TiO_2$ photocalyst, particularly under visible-light irradiation because bandgap of nitrogen-doped $TiO_2$ becomes remarkably decreased.

폐(廢)알칼리망간전지(電池) 분말(粉末)의 니켈 이온 흡착제(吸着劑)로서의 활용(活用)에 관한 연구(硏究)

백미화,김동수,손정수,Baek, Mi-Hwa,Kim, Dong-Su,Sohn, Jeong-Soo 한국자원리싸이클링학회 2008 資源 리싸이클링 Vol.17 No.2

폐알칼리망간전지 분말에 대한 $Ni^{2+}$의 흡착 거동을 살펴보기 위하여 흡착제의 양, 홉착질의 초기농도 및 반응온도를 변화시켜 가며 그 특성을 조사하였다. $Ni^{2+}$의 흡착반응은 유사이차반응속도를 잘 따르는 것을 알 수 있었으며 $Ni^{2+}$의 초기농도가 증가함에 따라 유사이차반응속도상수($k_2$)는 감소하는 것으로 나타났다. 흡착평형을 표현하는데 널리 이용되는 Langmuir와 Freundlich 흡착 모델에 평형흡착 결과를 적용하였으며 Freundlich isotherm모델에 적합한 것으로 나타났다. 반응온도가 증가함에 따라 평형흡착량이 증가하여 흡착반응은 흡열반응의 양상을 보였으며 온도의 변화에 대한 실험결과로부터 ${\Delta}H^{\circ},\;{\Delta}G^{\circ}$ 그리고 ${\Delta}S^{\circ}$ 열역학적 변수를 도출하였다. The adsorption features of $Ni^{2+}$ onto spent alkaline manganese batteries powder have been investigated with the adsorbent dose, initial concentration of adsorbate and temperature as the experimental variables. The adsorption reaction of $Ni^{2+}$ ion followed the pseudo-second order rate model, and the adsorption rate constants($k_2$) decreased with increasing initial concentration of nickel ion. The equilibrium adsorption data were fitted to the Langmuir and Freundlich models. The Freundlich model represents the equilibrium data better than the Langmuir model in this initial adsorbate concentration range. As the temperature increased, the adsorbed amount of nickel ion at equilibrium was also increased, which indicated that the adsorption reaction was endothermic. Based on the experimental results obtained along with temperatures, thermodynamic parameters such as ${\Delta}H^{\circ},\;{\Delta}G^{\circ},\;and\;{\Delta}S^{\circ}$ were calculated.

이산화망간 미립자(微粒子)의 니켈이온 흡착(吸着) 거동(擧動)

백미화,김민경,김동수,손정수,Baek, Mi-Hwa,Kim, Min-Kyung,Kim, Dong-Su,Sohn, Jeong-Soo 한국자원리싸이클링학회 2008 資源 리싸이클링 Vol.17 No.1

본 연구에서는 폐건전지에 함유되어 있는 이산화망간을 재활용하는 방안을 검토하고자 니켈함유 폐수의 흡착 처리시 흡착제로서 이산화망간을 사용하여 그 특성을 조사하였다. 수중에서 니켈 이온의 거동을 MINTEQ프로그램을 이용하여 조사하고, 흡착질의 초기농도, 반응온도, 그리고 흡착제의 양 및 pH변화에 따른 흡착 특성의 변화양상을 검토하였다. 흡착실험의 결과로부터 흡착질인 $Ni^{2+}$의 초기농도가 증가할수록 흡착량이 감소함을 알 수 있었고, 온도에 따른 $Ni^{2+}$의 흡착특성을 열역학적으로 고찰하였다. 또한 흡착제인 이산화망간의 양이 증가함에 따라 흡착량이 증가하는 것으로 나타났으며, pH가 증가함에 따라 평형흡착량은 증가하는 것으로 조사되었다. The adsorption features of nickel ion in wastewater on manganese dioxide from spent batteries were investigated for its usage as an adsorbent. The aquatic behavior of nickel ion was characterized by MINTEQ program and the considered influential variables on the adsorption of nickel ion were its initial concentration, reaction temperature, the amount of adsorbent, and pH. The adsorption ratio of nickel ion decreased with increasing its initial concentration and thermodynamic estimation has been carried out based on the adsorption characteristics of nickel ion depending on temperature. In addition, the adsorption of nickel ion was shown to be promoted according to the amount of manganese dioxide and a lot of nickel ions were adsorbed as the solution pH was raised.

고지(古紙) 재생(再生) 과정(過程)에서 발생(發生)하는 폐(廢)펄프를 흡착제(吸着劑)로 이용(利用)한 니켈 폐수(廢水) 처리(處理) 특성(特性)

백미화,신현영,김동수,Baek, Mi-Hwa,Shin, Hyun-Young,Kim, Dong-Su 한국자원리싸이클링학회 2006 資源 리싸이클링 Vol.15 No.3

폐펄프를 흡착제로 $Ni^{2+}$가 함유된 폐수의 흡착 처리시 흡착제로 활용하는 방안을 검토하고자, 흡착질의 초기 농도, 온도, 흡착제인 폐펄프의 양, pH 등을 변화시키고, 공존물질의 농도 및 전처리의 영향 등의 요인을 고려하여 실험하였다. pH 에 따른 폐펄프의 Electrokinetic Potential pH 7.8 보다 낮은 영역에서는 양의 전하를 나타내고, 그 이상의 pH에서는 음의 전하를 나타내었다. 본 연구에서 폐펄프에 대한 $Ni^{2+}$의 흡착은 4시간 이내에 평형에 도달하였고, 흡착질인 $Ni^{2+}$의 초기 농도가 증가할수록 흡착량 역시 증가함을 보였다. 온도가 증가함에 따라 흡착량이 감소하여 흡착반응은 발열반응의 양상을 보였으며 이를 열역학적으로 고찰하였다. 또한 흡착제인 폐펄프의 양이 증가함에 따라 흡착량이 증가하였으며, pH $3{\sim}6$ 영역에서 pH 가 증가함에 따라 흡착량이 증가함을 보였는데 이는 폐펄프의 표면전위의 pH에 따른 변화양상과도 일치하는 결과였다. 공존물질인 $KNO_3$의 농도가 증가함에 따라 $Ni^{2+}$ 흡착량이 감소함을 보였고, NaOH 로 페펄프를 전처리한 후 흡착실험을 한 결과 전반적으로 NaOH 의 농도가 상승함에 따라 흡착률이 증가하는 것으로 관찰되었으나 그 값이 어느 한도 이상일 경우 오히려 흡착률이 감소하는 것으로 파악되었다. The applicability of the waste pulp which produced in the paper recycling process as an adsorbent for the treatment of $Ni^{2+}$ ion in wastewater has been investigated taking the initial concentration of adsorbate, temperature, the amount of adsorbent, and solution pH as the experimental variables. In addition, the effect of the concentration of coexisting solute and pre-treatment of adsorbent on the adsorbability of $Ni^{2+}$ ion were also examined. The electrokinetic potential of waste pulp was observed to be positive below pH 7.8 and negative above this pH. The adsorption reaction of $Ni^{2+}$ ion reached its equilibrium within 4 hours after the reaction was initiated and the adsorbed amount of adsorbate was found to increase with its initial concentration. The adsorbability of $Ni^{2+}$ was raised with temperature so that its adsorption reaction was considered to be exothermic, which was substantiated by thermodynamic calculation. Also, the adsorbed amount of $Ni^{2+}$ was raised with the amount of waste pulp and with pH in the range of pH $3{\sim}6$. This behavior of the adsorption of $Ni^{2+}$ according to the solution pH was well agreed with the electrokinetic characteristics of waste pulp in solution. The amount of coexisting solute was observed to reversely affect on the $Ni^{2+}$ adsorption onto waste pulp under the experimental conditions. With regard to the pre-treatment of adsorbent with NaOH, the adsorbability of $Ni^{2+}$ was increased with the concentration of NaOH to a certain extent. However, it was found to decrease contrarily when the concentration of NaOH became too high.

수돗물 가열시 형성되는 흑색 침전물의 성분 분석

백미화 ( Mi Hwa Baek ),김동수 ( Dong Su Kim ) 한국물환경학회 2007 한국물환경학회지 Vol.23 No.2

활성탄과 유리섬유를 흡착제로 이용한 아조염료 함유 폐수의 처리

백미화 ( Mi Hwa Baek ),전혜인 ( Hye In Jeon ),이지애 ( Ji Ae Lee ),김동수 ( Dong Su Kim ) 한국물환경학회 2009 한국물환경학회지 Vol.25 No.3

폐알칼리망간전지 분말을 이용한 폐수 중 니켈 제거

백미화 ( Mi Hwa Baek ),김동수 ( Dong Su Kim ),손정수 ( Jung Su Shon ) 한국물환경학회 ( 구 한국수질보전학회 ) 2008 공동 추계학술발표회 Vol.2008 No.-