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(국문) 고기능성 활성탄 흡착제를 이용한 악취저감 흡착제 개발 (영문) Preparation and Characterization of High Performance Activated Carbon to remove VOC and odor

연구사업구분 산학연협력 고유번호 00-4-40-44
연구기간 주관기관 명지대학교
연구책임자 김명수
연구목적 산업화와 더불어 대기오염 배출원과 그 종류가 다양해져서 점차 인체에 유
해한 대기오염 물질에 대한 관심도가 높아지고 있다.
VOC(volatile organic compound)는 대기 중에서 태양광선에 의해 질소 산
화물과 광화합적 반응을 일으켜 지표면의 오존 농도를 증가시키고 스모그
(smog) 현상을 일으킨다.
최근 국내에서는 매년 오존 오염도가 증가하고 환경기준치를 초과하는 사
례가 빈번히 발생함에 따라 VOC에 대한 규제가 실시될 계획이므로 VOC 배
출원에 대한 정화시스템의 개발이 요구된다.
국내 환경기초시설 중 하수종말처리장의 주요 악취 물질로는 황화수소와
암모니아로 보고되고 있다.
이와 같은 악취기술을 탈취하기 위한 방법 중에서 흡착기술이 가장 발달하
였으며, 흡착제로는 활성탄과 첨착 활성탄이 등이 개발되어 사용되고 있
다.
활성탄은 다양한 세공구조를 가진 탄소재료로 오래 전부터 대표적인 흡착
제로 사용되어 왔으며, 날로 심각해지는 수질 및 대기오염을 해결하기 위
하여 활성탄의 수요는 최근 급속히 증가하고 있다.
국내의 활성탄 소비량은 약 3만 톤/년이며, 약 2만 톤 정도는 국내에서 제
조하고 나머지는 외국에서 수입하고 있다.
국내에서 생산되는 활성탄 원료의 대부분은 외국에서 수입되는 야자 껍질
이며, 수입되는 제품의 원료는 리그나이트(lignite), 역청탄(bituminous)
등으로 이 또한 국내에 부존 되어 있지 않다.
따라서, 국내에 부존량이 풍부하며 값이 싼 원료를 이용한 활성탄 제조기
술을 확립하는 것이 필요하다.
활성탄은 비표면적이 크고 세공구조가 미세하게 발달되어 있고, 표면의 화
학적 특성이 소수성이기 때문에 수증기에 대한 흡착 친화도가 낮으며, 저
농도 가스에 대해 흡착의 친화도가 높기 때문에 공기 중에 유해가스를 제
거하는 데 유리하다.
활성탄에 대한 흡착 친화도가 낮은 가스에 경우에는 화학적 첨착물질을 첨
가한 첨착활성탄을 사용함으로써 탈취효과도 증대시키고 탈취조작 운전시
간을 연장시켜 경제적인 탈취조작이 가능하다.
흡착속도와 흡착탑을 설계하기 위해서 일반적으로 파과곡선을 이용하는
데, 대상 기체의 농도가 ppm 또는 ppb 정도이기 때문에 탈취조작에서 파과
곡선을 측정하는 것은 실험실 조건에서도 많은 시간을 요구한다.
이러한 이유로 탈취기술의 개발은 진전되지 않았고, 흡착탑을 설계하기 위
한 자료는 일부 있으나 실제 흡착탑 설계에 유용한 동적 흡착거동 자료는
거의 없다고 볼 수 있다.
따라서 본 사업에서는 주요 악취 물질인 황화수소와 암모니아 및 VOC를 제
거하기 위하여 높은 비표면적의 활성탄을 제조하고, 각각의 흡착물질에 따
른 첨착시약을 조사하여 선택한 후, 첨착 활성탄에 대한 첨착시약의 첨착
율 영향과 고정층 흡착실험을 통해 유해가스의 등온흡착평형, 파과곡선 그
리고 흡착제의 특성을 파악하기 위한 흡착에너지 분포를 제시하고자 한다.
연구내용 고기능성 활성탄 흡착제를 이용한 악취저감 흡착제 개발
활용계획

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