| 초록 |
□ 연구개요 본 연구는 폴리에틸렌과 같은 플라스틱과 목재류와 같은 바이오매스 혼합 소재 폐기물의 재활용 효율을 극대화시키기 위한 목적으로 수행된 것으로, 목재 플라스틱 혼합재에 열분해 및 촉매 열분를 적용하여 연료나 화학원료로 사용이 가능한 방향족 화합물 생성 효율 극대화 방안 도출이 공정 최적화가 연구의 목적이다. □ 연구 목표대비 연구결과 연구 목표는 “목재 플라스틱 복합재 (Wood Plastic Composites; WPC) 로부터 양질의 오일을 생산하기 위한 촉매 열분해 공정 최적화”로 아래와 같은 세부 연구 목적을 가짐. 세부 목표 및 연구 결과 (요약) 1) 열분해 및 촉매열분해 반응 특성 규명 : 무촉매 및 촉매 열분해에 대한 열중량분석을 통해 반응 온도 및 특성을 확인한 결과 바이오매스와 플라스틱의 열분해 온도 구간이 상이하고 플라스틱의 경우 적용되는 촉매에 따른 열분해 온도 변화가 나타남을 확인. 2) 양질의 오일 생산을 위한 최적 촉매 및 공정 조건 도출 : 열분해의 경우 산소를 포함하고 열화학적으로 안정하지 않은 화합물이 바이오매스로부터 형성되고 플라스틱(PE)의 열분해 산물이 선형 탄화수소류가 다량 형성됨을 확인하였다. 이러한 화합물들은 촉매 열분해에 의해 방향족 화합물로 전환됨을 확인하였고 본 촉매에서 적용된 촉매 중 촉매 기공크기가 크고 산세기가 높은 촉매가 높은 효율을 나타내었다. 3) 촉매 반응 방식(In-situ or ex-situ)에 따른 효율 비교 : 촉매와 WPC(반응물)이 직접 접촉하면서 반응하는 In-situ 촉매열분해가 WPC 열분해가 먼저 진행된 후 그 생성물이 기체상에서 촉매를 만나 개질화되는 Ex-situ 촉매열분해 반응이 더 높은 효율을 보였다. 4) 촉매 열분해 시 발생하는 비활성화 반응 기작 규명 : 사용한 촉매를 재사용하면서 반응물만을 연속적으로 주입한 연속 촉매 열분해 실험에서 촉매 기공이 큰 경우가 장시간 동안 더 높은 반응 효율을 나타냄을 확인할 수 있었고 비활성화 반응 기작은 Hydro carbon pool mechanism에 의해 Coke형성임을 확인하였다. □ 연구개발결과의 중요성 본 연구에서 도출된 결과들은 최근 생활폐기물 및 건축자재로 그 사용량이 급증하고 있는 WPC가 폐기되는 과정에서 에너지화를 통해 연료 및 화합물질로 전환될 수 있는 공정에 설계기초자료로 활용될 수 있다. 또한 화학적으로 유사한 구조를 특성을 가지는 Tetrapak이나 Alumina laminated Plastics 계열의 폐포장재의 에너지화를 위한 참고자료로서의 활용가치 또한 높다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
