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Date : 17-08-08 11:44
[신제품 개발 소개]_지정폐기물인 수용성 폐절삭유의 친환경적 적정 처리기술 및 중소형 일괄 처리장치의 개발
 Poster : 두원워터
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[ 현재 (주)워터젠이 핵심사업으로 개발중인 제품에 대해 소개합니다 ]

1. 제목 : 지정폐기물 수용성 폐절삭유의 친환경적 적정 처리기술 및 중소형 일괄 처리장치의 개발

2. 기술개발 필요성
- 절삭유(machining fluids)는 금속가공(metal machining) 과정에서 냉각, 절삭용구와 가공표면사이의 마찰을 줄여 용접현상(welding) 방지, 고온에서의 마모 방지 등의 기능을 하는 액체로서, 기름성 절삭유와 물이 대부분인 수용성 절삭유로 나뉜다.
- 통상 수용성 절삭유는 인화되지 않으면서 냉각제로서 뛰어난 물질인 물 성분이 90%이상이고, 첨가제나 계면 활성제를 사용하여 윤활성을 높여 사용하므로, 매우 경제적이나, 단기간내 부패하여 주기적으로 교체해 주어야 하는 단점이 있다.
- 불법 배출 시, 환경오염도 및 유독성이 매우 높아, 국가에서 지정폐기물로 특별 관리하고 있고, 게다가 발생공장 자체처리의 어려움 때문에 1톤당 15만원-20만원 비용으로 전량 위탁처리하고 있고, 전량 소각처리되고 있는 실정으로, 중소 기계가공업체의 경쟁력을 크게 저하시키는 요인으로 작용하고 있다.
- 수용성 폐절삭유의 처리에는 우선 “물과 기름” 성분을 어떻게 분리할 것이냐가 관건이며, 국내외 연구개발 사례 및 특허를 분석한 결과, 1) 화학약품을 이용하는 방법과 2) 증류(Evaporation)하는 방법으로 대별된다.
- 우선, 화학약품을 이용하는 방법을 살펴보면, 폐절삭유 원액에 황산, 염산, 질산 등을 투입, 강산(PH=1-2)으로 만들어 물과 기름의 연결고리를 깨고(breaking), 이후 재차 강알카리(NaOH, 석회석 등)를 투입하여 중화하고 난 다음, 양이온 응집제(황산반토 등)로 기름성분을 응집시켜, 물 성분과 분리하고 있는 기술이다. 다만, 각 약품들이 수만PPM의 량이 투입되기에 분리된 물 성분 역시 기름이 제거된 고농도 악성폐수에 해당되므로 후단 처리에 신중을 기해야 하므로, 국내에서는 대단위 수탁처리업에서나 적용가능한 기술로 중소기업에서 사용할 수 있는 경제적인 적정기술로는 부적합하다고 판단되며, 처리 비용은 대략 1톤당 5만원 정도 소요되는 것으로 보인다.
- 증류(Evaporation)하는 방법을 살펴보면, 폐절삭유 원액에 열을 가하면 비점차이에 의해 물 성분이 먼저 증발하게 되고, 이 증기를 식히면 저농도의 증류수가 되는 간단한 원리이다. 다만, 단순히 1톤의 물을 증류하기 위해서는 에너지 소모(대략 5 - 7만원 상당)가 너무 크고, 게다가 증기를 응축시키기 위해서는 별도의 대규모 쿨링장치가 필요한 단점이 있었다(MED, TVR방식 등).
- 하지만, 지금까지 해외 선진국(특히 일본_Vapor Compression법)의 독보적인 기술로 알려졌던 증류법은 일체의 부대설비가 필요 없고 증발된 증기가 보유한 에너지를 대량 회수하여 장치에 재투입하는 방식, 즉 장비에 투입하는 열에너지를 획기적으로 줄일 수 있는 기술인데, 국내에서 이 증류기술을 활용한다면 중소규모 폐수발생 기계가공업체에 직접 설치할 수 있는 소규모 장비화가 가능할 뿐만 아니라, 폐절삭유의 처리 비용을 1톤당 1만원 이하로 처리가 가능하여, 경제적 적정기술 제품으로서 가능성이 매우 높다고 판단된다.
- 현재, 국내에서는 기계가공업체수가 10,000개소가 넘고, 년간 100만톤 이상의 수용성 절삭유가 사용되는 것으로 알려져 있으나, 그중 회수되어 적정 처리되는 량이 50%도 안되는 현실을 감안한다면, 향후 국제 환경규제를 만족시키기 위한 경제적인 적정 처리기술의 제품 개발이 필수적이라 보여 진다.

 3. 기술개발 목표와 내용
[목표]
    - 지정폐기물인 수용성 폐절삭유의 친환경적, 경제적 적정처리 기술을 연구하여, 1일 10톤급 기계산업용 악성폐수의 고효율 일관 처리 장치의 국산화 개발
[내용]
    [ 1단계: 폐수의 감량화 시스템 개발 ]
    - 폐절삭유의 마이크로 버블을 이용한 유수분리 장치 개발(DAF 시스템) 
    - 폐에너지 재이용기술을 이용한 고효율 증발법 개발(VC 증발시스템)
    - 무료 에너지 이용, 가스 스트리핑 장치 개발 (Gas Stripping 시스템)
    - 미생물막, 활성탄 흡착 및 RO막을 이용한 최종 방류수의 수질 보강 장치 구성
    [ 2단계: 폐수의 무방류 시스템 개발 ]
    - 유수분리용 양이온성 경제적 응집제의 탐색 및 이를 이용한 폐수 무방류 시스템 개발