2020-02-28 14:23

2021년

굴패각으로 부터의 구연산칼슘 제조 및 이를 이용한 탈황 응용

- 국내 해안가의 굴패각 방치에 따른 악취 및 환경오염의 문제가 심각함.
- 그 해결책으로 패각을 매립제나 건설용 자재 및 비료로 활용하여 처리하려는 노력을 하고 있지만 극히 일부만 처리되고 있고 각각의 문제점과 수요 부족으로 인해 더욱 근본적인 해결책이 필요.
- 패각의 처리 및 자원 재활용 부분에서 가장 큰 비중을 차지하는 것은 제철소나 발전소 등에서의 탈황재료(건식과 습식탈황)로 소비되는 것임.
- 기존에 패각으로부터 탄산칼슘, 산화칼슘을 얻기 위해서는 600℃ 및 900℃ 이상의 온도로 열처리하여 얻는 방법들이 있으나 이 과정에서 에너지의 소비가 크고 많은 양의 이산화탄소 가스가 발생하는 문제점이 있음.
(예를들면 제철소에서 건식탈황재료로 사용되는 중조(NaHCO3)의 경우 가격이 320,000원/톤으로 열처리를 통한 굴패각의 이용은 절대로 이 단가를 맞출 수 없고, 중조의 경우 탈황반응 후 발생하는 Na2SO4는 산업적으로 재활용되지 못하고 전량 폐기)
- 또한 염산을 이용하여 패각을 녹이고 용액에 이산화탄소 가스를 불어넣거나, 탄산나트륨(Na2CO3)을 넣어 탄산칼슘을 얻는 방법들이 있으나 염산 같은 강산은 환경적으로 좋지 않음.
- 현재 발전소의 습식탈황공정에 대부분은 탄산칼슘, 산화칼슘 등을 사용하고 있고, 탈황공정 후 발생되는 석고(CaSO4·2H2O)는 시멘트나 석고보드의 재료로 사용됨.
- 그러나 최근 고품질의 탄산칼슘 및 산화칼슘의 고갈에 따라 저품질의 탄산칼슘 및 산화칼슘이 공급되다보니 최종 석고의 품질 또한 떨어지고 있는 상황임.
- 본 제안에서 굴패각의 처리 및 자원의 재활용(탈황재료 응용)을 환경친화적이고 효과적으로 처리하는 기술을 소개하고자 함.

※ 기술의 개요
- 굴패각의 용해를 물과 구연산이 섞여 있는 용액으로 처리하여 반응 중 발생하는 이산화탄소의 발생을 최소화시키고, 구연산의 양을 조절해줌으로써 굴패각의 용해 후 석출물을 유도하여 여과 및 건조를 통해 간편하게 구연산칼슘을 제조함.
- 본 기술의 장점
① 복잡한 장비가 필요 없고 한 시간 이내 반응 종료
② 굴패각으로부터 제조되는 구연산칼슘의 수율은 99% 이상
③ 환경친화적이고 생태독성이 전혀 없음
④ 굴패각의 용해 및 석출에 따른 반응으로 최종 염분의 농도가 낮고, 반응 시 이산화탄소의 발생이 최소화됨
⑤ 습식탈황 선행실험을 통한 탈황재료로써의 응용 가능성 확보, 반응 시 이산화탄소의 최소화 및 거의 100%의 순수 탈황 석고 확인

※ 목표
- 굴패각으로부터 구연산칼슘 제조의 최적화 작업과 스케일-업을 통한 양산화 대비 선행결과 확보
- 실험 및 원료의 최적화를 통한 생산단가 절감 (400,000원 이하/ton)
- 건식 및 습식탈황 응용연구를 통한 탈황재로써의 세부 문제점 파악 및 개선연구

※ 방법
- 제조의 최적화 작업 (물/구연산/굴패각의 비율 및 반응시간)
- 스케일-업 (현 1kg/batch → 100kg 이상/batch)
- 포스코 산하 미세먼지연구센터의 전문그룹과 공동연구를 통한 건식탈황재료 응용연구 및 사업화 추진
- 서해안 화력발전소와의 공동연구를 통한 습식탈황재료 응용연구 및 사업화 추진
- 서해수산연구소와의 생태독성시험 추진 (반응 후 용액의 방류)

※ 기대효과
- 굴패각을 용해시킴과 동시에 석출물(구연산칼슘)을 유도하고, 이를 탈황에 사용함으로써 해안지역의 현안문제인 굴패각 처리 문제해결 및 천연자원의 재활용이 가능함. (제철소나 발전소의 건식이나 습식탈황 한 곳에만 이용된다 하더라도 현재 해안가에 방치되어 있는 굴패각의 전량 소비 가능)
- 본 기술의 완성을 통해 이산화탄소 저감, 폐기물 재활용, 친환경 설비 및 미세먼지 저감 등의 노력을 한다는 모범사례가 될 것으로 기대됨.

 (백만원) 

- 6억 (2년 사업)
- 요구가 있을 경우 연구원 기준에 맞춰 정식 예산 제출 예정