| 초록 |
□ 연구개요 ○ 유해화학물질을 취급하는 사업장은 공정 가동 또는 비상시(설비 내 과압 형성 등) 인화성 및 독성물질이 대기로 배출(vent)될 수 있으며, 이 경우에는 사업장의 인적·물적 피해뿐 아니라 심각한 사회적 문제를 초래할 수 있음 ○ 이를 방지하기 위해 안전밸브 등을 통해 방출되는 유해물질은 물질의 특성(화재 및 폭발 위험성, 유해성 등)을 사전에 파악하여 연소·소각·흡수·대기 벤트 등의 적절한 방법으로 처리해야 함 ○ 그 중에서도 물에 잘 녹고 인화성 및 폭발성이 큰 물질은 Scrubber와 같은 흡수 처리 장치를 이용할 수 있지만 부지확보, 설치 및 운전비용 등의 한계로 중소규모 사업장에서는 활용에 어려움을 겪고 있음 ○ 따라서 본 연구에서는 Bubble Column을 활용한 유해화학물질 습식처리 방법을 개발하고, 이를 현장에 적용하기 위한 방안을 마련함 - CO<sub>2</sub>를 활용한 유해가스 흡수 성능 연구 - Bubble Column의 현장 적용성 연구 □ 연구 목표대비 연구결과 ○ CO<sub>2</sub>를 활용한 유해가스 흡수 성능 연구 - (연구목표) Bubble column 유해가스 흡수실험에서 이산화탄소(CO<sub>2</sub>)를 사용한 실험 결과를 바탕으로, 물질 특성상 실험이 어려운 다양한 유해가스에 적용성 검토(Aspen plus 프로그램 활용) - (연구결과) · 실험 조건과 유사한 열역학 모델식(NRTL, NRTL-HOC, NRTL-NTH) 중, 실제 실험 결과값과 가장 비슷한 결과가 도출된 NRTL을 최적의 모델식으로 선정 · 본 연구결과를 바탕으로 환경부 사고대비물질(97종) 중 수용성, 인화성 및 독성을 가지며, 상온에서 기체인 암모니아, 산화에틸렌, 메틸아민을 우선 선정 ○ Bubble Column의 현장 적용성 연구(1) (동결방지를 위한 최적 Brine 선정) - (연구목표) 겨울철 흡수액의 동결방지를 위해 사용하는 Brine(NaCl, CaCl<sub>2</sub>, MgCl<sub>2</sub>)의 흡수성능을 분석하여 최적 Brine 도출 및 해당 Brine 사용 시 예측 가능한 설계 데이터(흡수액 순환시, 흡수 가스의 유량 등) 도출 - (연구결과) 초기 흡수성능, 가격 및 특성, 농도에 의한 흡수성능 편차 등을 고려하여 CaCl<sub>2</sub>를 최적의 Brine으로 선정 ○ Bubble Column의 현장 적용성 연구(2) Brine(CaCl<sub>2</sub>)의 설계 데이터 도출 - (연구목표) CaCl<sub>2</sub> Brine을 사용할 경우, 흡수성능을 비교하고 흡수액 교체시기와 흡수액 순환 시 유효한 설계 데이터를 도출하여 현장 적용성 방안을 마련 - (연구결과) · 5 ℓ/min의 유속으로 흡수액을 순환시켰을 때, 약 46~47%의 효율을 유지 · 실험결과, 화학사고 발생 시 흡수액 교체시간은 40분 이내이며, 효과적인 성능을 확보할 수 있는 시간은 20분 이내임을 확인함 ○ Bubble Column의 현장 적용성 연구(3) (Aspen Plus를 활용, 유해가스에 적용) - (연구목표) Tap water와 Brine을 사용할 경우, Bubble Column에서의 주요 유해가스 (암모니아, 산화에틸렌, 메틸아민)의 흡수성능 예측 - (연구결과) CaCl<sub>2</sub> Brine을 흡수액으로 사용할 경우, 순수한 물에서의 용해도에 비해 CO<sub>2</sub>는 약 25%, Ammonia는 약 20%, Ethylene oxide는 약 1%, Methylamine는 약 33%가 감소 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) ○ Bubble Column을 활용하여 유해가스를 처리하는 공정에 대한 설계인자 도출 및 겨울철 흡수액의 동결을 방지를 위한 Brine(CaCl<sub>2</sub>) 적용 방안에 대한 연구 결과를 통해 유해가스를 취급하는 사업장에서 적용 가능한 시스템을 개발하였고 실 테스트를 거치면 사고예방 및 대응 목적으로 활용이 가능할 것으로 기대됨 ○ 본 연구는 Bubble Column을 유해가스 흡수에 적용한 첫 결과물이라는 점에서 큰 의미가 있으며, 현장 적용성을 위해 다양한 설계 인자를 제시하였다는 것이 중요함 (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
