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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 서용칠
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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유엔 환경 계획 (UNEP)에서는 수은의 위해성 및 광범위한 오염 상황에 대한 국제적인 공동대응의 필요성을 인지하여 정부 간 논의를 거쳐 수은의 노출로부터 인간의 건강과 환경을 보호하기 위한 ‘수은에 관한 미나마타 협약 (Minamata Convention on Mercury)’을 2013년 10월 채택 후 2017 8월 발효하였다. 우리나 라는 미나마타 협약문에 2014년 9월 서명 후 2019년 11월 비준 절차를 완료하였 다. 이에 따라 미나마타 협약의 효율적인 이행을 위한 국내 수은 관리의 중요성 이 대두되고 있다.
과거 영세 및 소규모 금 채광 시설에서는 금 추출의 효율이 높고 방법이 간단 하며 경제적이라는 이유로 수은 사용 기반 공정을 선호하였으며 그 결과 세계적 으로 연간 약 727 ton의 수은이 대기를 통해 배출되고 있으며 광미 및 폐광석 등의 형태로 약 880 ton이 환경으로 유출되고 있는 것으로 나타났다. 국내의 경 우 금 채광 과정에서 사용된 수은이 잔류하고 있는 수은 오염 광미에 의해 오염 된 지역이 발견되었으며 이로 인한 토양 및 지하수 오염이 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 수은 오염 광미의 처리에 열처리 기술을 적용하였으며 이를 통해 수은 오염 광미의 열적감량 특성을 반응속도론적 해석을 통해 파악하였다. 또한, 저온에서의 수은 오염 광미 처리를 위해서 물리적 처리인 열처리 기술 적용과 더 불어 첨가제를 이용한 화학적 처리를 함께 수행하였다.
온도 및 체류시간 조건을 달리하여 수은 오염 광미의 열처리를 실험을 진행하 였으며 실험 결과 300°C, 1800초 실험조건과 400°C, 1200초 실험조건의 경우 각각 약 89%, 92%의 수은 저감 효율을 나타내고 있다. 또한 수은 오염 광미의 저 온처리를 위한 첨가제 주입 실험 결과 처리 온도 조건, 주입된 첨가제의 양 및 희석효과를 고려한 수은의 양 등의 인자를 고려하였을 때 최적처리조건은 225°C 온도 조건, [Cl2]/[Hg]의 mol비 1:20 조건으로 판단된다.
열처리 실험의 수은 함량 분석 결과를 기반으로 수은 오염 광미의 열적감량 특 성을 평가하였다. 반응속도상수 (k)의 온도가 상승함에 따라 증가하는 경향을 보 이고 있음을 확인하였다. 이를 통해 반응속도에 영향을 미치는 빈도상수 (A), 활 성화 에너지 (E)를 도출하였으며 각각 0.118 sec-1, 2.76 kcal/gmol로 나타났다. 도출된 수은 오염 광미의 반응속도식을 이용하여 목표 처리 농도를 4 mg-Hg/kg 으로 설정하여 이를 달성하기 위한 체류시간 조건을 예측하였다. 그 결과 300°C 온도 조건에서 약 1451초, 400°C 온도 조건에서는 약 992초 소요될 것으로 예측 되었다. 본 연구의 결과를 국내에서 발생하는 수은 오염 광미 처리에 적용한다면 적절한 온도 및 체류시간 조건을 설정하여 효율적인 처리가 가능할 것으로 판단 된다.
과거 영세 및 소규모 금 채광 시설에서는 금 추출의 효율이 높고 방법이 간단 하며 경제적이라는 이유로 수은 사용 기반 공정을 선호하였으며 그 결과 세계적 으로 연간 약 727 ton의 수은이 대기를 통해 배출되고 있으며 광미 및 폐광석 등의 형태로 약 880 ton이 환경으로 유출되고 있는 것으로 나타났다. 국내의 경 우 금 채광 과정에서 사용된 수은이 잔류하고 있는 수은 오염 광미에 의해 오염 된 지역이 발견되었으며 이로 인한 토양 및 지하수 오염이 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 수은 오염 광미의 처리에 열처리 기술을 적용하였으며 이를 통해 수은 오염 광미의 열적감량 특성을 반응속도론적 해석을 통해 파악하였다. 또한, 저온에서의 수은 오염 광미 처리를 위해서 물리적 처리인 열처리 기술 적용과 더 불어 첨가제를 이용한 화학적 처리를 함께 수행하였다.
온도 및 체류시간 조건을 달리하여 수은 오염 광미의 열처리를 실험을 진행하 였으며 실험 결과 300°C, 1800초 실험조건과 400°C, 1200초 실험조건의 경우 각각 약 89%, 92%의 수은 저감 효율을 나타내고 있다. 또한 수은 오염 광미의 저 온처리를 위한 첨가제 주입 실험 결과 처리 온도 조건, 주입된 첨가제의 양 및 희석효과를 고려한 수은의 양 등의 인자를 고려하였을 때 최적처리조건은 225°C 온도 조건, [Cl2]/[Hg]의 mol비 1:20 조건으로 판단된다.
열처리 실험의 수은 함량 분석 결과를 기반으로 수은 오염 광미의 열적감량 특 성을 평가하였다. 반응속도상수 (k)의 온도가 상승함에 따라 증가하는 경향을 보 이고 있음을 확인하였다. 이를 통해 반응속도에 영향을 미치는 빈도상수 (A), 활 성화 에너지 (E)를 도출하였으며 각각 0.118 sec-1, 2.76 kcal/gmol로 나타났다. 도출된 수은 오염 광미의 반응속도식을 이용하여 목표 처리 농도를 4 mg-Hg/kg 으로 설정하여 이를 달성하기 위한 체류시간 조건을 예측하였다. 그 결과 300°C 온도 조건에서 약 1451초, 400°C 온도 조건에서는 약 992초 소요될 것으로 예측 되었다. 본 연구의 결과를 국내에서 발생하는 수은 오염 광미 처리에 적용한다면 적절한 온도 및 체류시간 조건을 설정하여 효율적인 처리가 가능할 것으로 판단 된다.
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