② 대기용 활성탄 흡착능 기준 및 성능평가 방안 제안(기술개발)

< 연구내용 및 결과 >

○ 연구의 필요성 및 목적

- 시화반월산단에서 배출되는 휘발성유기화합물(VOCs)은 악취의 주요원인 일 뿐 아니라 SOx, NOx와 함께 광화학반응으로 초미세먼지를 생성함. 휘발성유기화합물을 제거하기 위한 방지시설로 활성탄 흡착탑을 가장 많이 사용하고 있으나 활성탄에 대한 품질기준과 성능평가 방법이 규정되어 있지 않음.

- 대기용 활성탄의 VOCs 제거 성능을 평가할 수 있는 측정법과 품질기준을 개발하여 시화반월산단 활성탄 흡착탑 설계에 적용하고자 함.

○ 연구내용

- 대기용 활성탄의 VOCs 제거 성능을 비교할 수 있는 흡착능 평가항목 검토

- 액상용 기준인 요오드가를 대체할 수 있는 간편한 측정법과 품질기준 검토

- 대기용 활성탄의 품질기준 측정방법 제안

○ 연구결과

- 요오드가 측정법을 대체할 수 있는 대기용 활성탄 흡착성능 평가방법 제안

· 국내외 활성탄 성능시험 방법 8가지 비교 분석 결과, 대기용 활성탄 흡착성능을 평가하는데 가장 합리적이고 효율적인 1/n 증기흡착 방법 선정함.

[1/2 용제 증기 흡착장치 실험방법 및 모식도(본 연구 제안)]

- 시화반월산단에 적합한 대기용 활성탄 품질 기준 제안

· 시화반월산단 사업장에서 실제 사용하고 있는 13가지 상용활성탄을 활용하여  1/2 증기 흡착 실험결과 전반적으로 요오드가 대비 선형으로 증가하며 일정 관계식을 보임.

· 1/2 증기 평형 흡착력 30% 이상을 대기용 활성탄 품질 기준으로 제안함.

[1/2 용제 증기 흡착량 및 요오드가를 참고한 활성탄 품질기준 제안(본 연구 제안)]

- 시화반월산단 활성탄 흡착탑 설계 기준 제안

· 활성탄 흡착탑 설계 시 흡착제의 흡착 성능, 배출 가스 유량, 체류시간, 온도, 습도, 대상 사업장의 주요 배출 물질 종류 및 배출 농도를 기준으로 설계가 필요함.

· 사업장의 경우 다양한 물질이 혼합되어 배출되고, 혼합 물질이 흡착제에 유입되면 경쟁흡착에 의하여 개별 물질 유입 조건과 달리 모든 물질의 파과시간이 빨라지거나, 한가지 물질의 파과시간이 현저하게 빨라지는 경우가 있음.

활성탄 종류		개별 유입 조건 파과 시간*	혼합 유입 조건 파과 시간*	파과시간 차이 (혼합 – 개별)	Toluene 파과 기준 제거 효율 변화
입상 신탄	Toluene	1,479 min	1,174 min	-305 min	- 21%
	MEK	1,266 min	1,227 min	-39 min
	Ethyl acetate	1,327 min	1,287 min	-40 min
조립 신탄	Toluene	1,136 min	796 min	-340 min	- 30%
	MEK	740 min	813 min	73 min
	Ethyl acetate	770 min	932 min	162 min

· 이에 현장 흡착탑 설계 시에는 주요 배출물질 종류를 우선 파악하고, 혼합 조건에서 경쟁 흡착에 의해 가장 먼저 파과 되어 나오는 물질을 기준으로 설계를 해야 함.

< 기대성과 >

○ 환경적 효과

- 지금까지 존재하지 않았던 대기용 활성탄 흡착성능 측정방법의 기초를 마련함.

- 기존에 활성탄 흡착성능 평가방법으로 사용되었던 요오드가 분석방법을 대체할 수 있는 새로운 분석방법을 제안함으로써 중소영세사업장 환경관리인이 활성탄 성능검증에 부담이 줄어들어 효율적인 방지시설 관리가 가능함.

○ 사회적 효과

- 본 연구의 진행한 결과를 근거로 대기용 활성탄의 흡착 성능 평가방법을 공정시험방법으로 채택할 수 있도록 정책 제안(국립환경과학원 등)

○ 경제적 효과

- 기존 실험방법 대비 제안된 실험방법 분석소요시간 4시간 단축 가능. 시간당 최저시급 9,160원 적용시 1개 사업장 당 36,640원 절감. 시화반월산단 활성탄 흡착탑 1,141개소에 적용시 연간 41,806,240원 절감 가능.

○ 기타 성과

- 논문 『대기용 활성탄의 휘발성유기화합물 흡착성능과 요오드가의 상관관계 평가』 한국대기환경학회지 투고중

- 학술대회발표 『대기용 활성탄의 톨루엔 흡착성능과 요오드가의 상관관계 평가』등 3건 한국대기환경학회 21년 정기학술대회 발표