Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 2, April 2018, Article 섬유산업배기가스정화용 Electric Fume Collector 설비의유지보수를위한맞춤형

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1 Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 2, April 2018, Article 섬유산업배기가스정화용 Electric Fume Collector 설비의유지보수를위한맞춤형세정제 김호태 * 유황율 * 전경민 * 송두리 김진배 호서대학교화학공학과, * 씨엔피하이텍 ( 주 ) (2017 년 12 월 16 일접수, 2018 년 1 월 18 일심사, 2018 년 2 월 1 일채택 ) A Customized Agent for the Maintenance of Electric Fume Collector Used for the Purification of Effluent Gas from the Textile Industry Hotae Kim*, Hwang-Yooll Yoo*, Koung Min Jeon*, Doori Song, and Jin-Bae Kim Department of Chemical Engineering, Hoseo University, Asan, Chungnam 31499, Korea *C&P Hightech Co., Ltd, Asan, Chungnam 31499, Korea (Received December 16, 2017; Revised January 18, 2018; Accepted February 1, 2018) 초록섬유산업에서배출되는오일미스트를함유한배기가스를처리하기위해개발되어실제현장에적용되고있는 electric fume collector (EFC) 설비의집진판오염에의한성능저하를개선하기위한맞춤형세정제를검토하였다. 집진판표면의오염물질은오일미스트가장기간축적되면서심하게탄화되어일반세정제로는쉽게제거하기어려운상태였다. 오염물질의특성과집진판모재의손상등을고려하여, 알칼리, 알코올, 글리콜및비이온계계면활성제로구성된최적의세정제성분조성을결정하였다. 현장실증실험에는개발된세정제원액을 9.1% 로희석한용액을이용하였으며, 단순한분무방식으로심하게점착된집진판표면의오염물질을성공적으로제거할수있었다. 집진판의세척에의하여 EFC 설비의배기가스정화성능개선효과도크게향상되었다. Abstract A customized cleaning agent was investigated for improving the performance decreased by the pollution of collecting plates in an electric fume collector (EFC) which was developed and applied for the purification of effluent gas including oil mist from the textile industry. The pollutants on the surface of collecting plates were blackened by the condensation of oil mist for a long time and difficult to remove by general cleaning agents. The composition of an optimized cleaning agent consisted of alkali, alcohol, glycol and non-ionic surfactant sources was determined by considering the pollutant properties and effect on the damage of the basic metal of collecting plate and so on. The developed cleaning agent solution diluted by 9.1% was applied to the field test, and also the pollutants strongly adhered on collecting plate surfaces were successfully removed by a simple spraying method. The effluent gas purification efficiency of EFC increased significantly by cleaning of collecting plates. Keywords: textile industry, exhaust purification, electric fume collector, cleaning 1)1. 서론 섬유산업은물과에너지의소비가방대할뿐만아니라다양한화학물질을다량으로사용하기때문에수질및대기환경에미치는영향이매우크다. 섬유산업의폐기물저감및처리기술은꾸준히발전하여, 공정을최적화하여물질및에너지의소비를절감하고기존에사용되던유해화학물질대신친환경대체물질을개발하는등다양한연구결과가상용화되어왔다 [1-5]. 염색, 날염, 정련, 텐터공정등에서다 Corresponding Author: Hoseo University, Department of Chemical Engineering, Asan, Chungnam 31499, Korea Tel: jbkim@hoseo.edu pissn: eissn: 2018 The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry. All rights reserved. 량의화학약품을사용하고폐수로배출하는섬유산업의특성상수질환경문제에대해서는폐수발생을최소화하거나오염물질을제거또는회수하는공정이적극적으로개발되고산업현장에적용되고있다 [2-7]. 상대적으로악취를유발하는대기오염물질의정화처리기술에대한연구는많지않았지만최근에는보다높은수준의악취저감기술에대한요구가증가하고있다 [1]. 국내에서는 2005년부터악취방지법을시행하고있으며, 생활수준의향상과함께점차로산업단지에서배출되는악취발생의문제에대해서도관심이증폭되어이를방지하기위한다양한논의를진행하고있다 [8-15]. 섬유산업에사용되는염료, 유연제등의화학물질은다양하여, 염색공정에서사용되는 nitroso compounds, phthalocyanine, cyanuric chloride, azo compounds 등의유기질소화합물, anthraquinone, stilbene 등의방향족화합물, 유기황화합물등의냄새성분이있으며 [1,5-7], 텐터 229

230 김호태 유황율 전경민 송두리 김진배 Figure 1. Soiled collecting plates of the EFC and the cleaning test specimens. 공정에서사용되는 ester, amine, acetate계의계면활성제를함유하는유연제또한악취를유발하는주요성분이다 [11-13].

2005년악취방지법시행이후섬유산업에서의악취발생및방지시설에대한조사도활발히진행되어기존의 scrubber 방식의방지설비가가지는한계와문제점을개선하기위한연구결과도보고되었다 [11-14].

2 230 김호태 유황율 전경민 송두리 김진배 Figure 1. Soiled collecting plates of the EFC and the cleaning test specimens. 공정에서사용되는 ester, amine, acetate계의계면활성제를함유하는유연제또한악취를유발하는주요성분이다 [11-13]. 기존의악취방지시설은단순한 scrubber로배기가스중의악취성분을흡수 제거하는공정이대부분이었다 [1,12-14]. 일부먼지류를저감하기위한여과집진기도사용되지만악취저감효과는거의없는것으로나타났다 [12]. 냄새성분은수용성인경우가많아세정수를사용하는단순한 scrubber에의해상당부분제거가가능하지만사업장에따라차이가큰것으로보고되었다 [11-13]. 2005년악취방지법시행이후섬유산업에서의악취발생및방지시설에대한조사도활발히진행되어기존의 scrubber 방식의방지설비가가지는한계와문제점을개선하기위한연구결과도보고되었다 [11-14]. 섬유산업중에특히원단을다림질하는텐터공정에서는고온의배기가스와함께발생하는오일미스트를함유한백연이대기오염과악취발생의주범으로지목되어, scrubber에의한악취저감효과는미미한것으로나타났다 [12-14]. Hwang 등 [14] 은기존방지시설의문제점을보완하여대체할수있는새로운방지시설로써습식전기집진원리를이용한 EFC (electric fume collector) 설비를제안하였다. 실제로텐터공정의배기가스정화설비로 700 CMM 규모의 EFC 장치를설치, 운전하여다량의오일미스트를함유한백연및악취발생을저감하고많은양의오일을회수할수있었다 [14]. EFC는효과적인악취방지설비로서적용범위가확대되고있지만, 장치의성능을유지 관리하는데에문제점도발견되었다. 특히텐터공정에서는다량의유기화합물을사용하고높은온도에서증발된오일미스트를배출하므로 EFC 설비의집진판에부착된오염물질이지속해서쌓이고점착되면서축합반응을일으켜심하게탄화된복합오염물질을형성하고결국대기방지설비의기능을저하시킨다. 따라서집진판의오염물질을효과적으로세정하는방법을검토할필요가있다. 세정은건식세정과액상용액을사용하는습식세정으로구분할수있다. 건식세정은화학약품을사용하지않으므로세정제에의한 2차폐기물을발생하지않아친환경공정으로기대되지만범용으로사용하기에는경제성이낮아일부특수영역에만적용되며대부분의산업공정에서는보편적으로습식세정을적용하고있다 [16-19]. 습식세정제는그구성성분에따라수계, 준수계및용제계 ( 지방산계, 알코올계, 탄화수소계, 할로겐계 ) 로분류된다. 용제계세정제중에서도 trichloroethylene, methylene chlororide, dichloropropane 등의탄화수소계화합물은특히분자량이큰유기오염물의세정에뛰어나고세정부품의부식이없고재활용도비교적용이하여오염물종류에따른다양한세정제가개발되어다양한산업분야에광범위하게적용된다. 그러나대부분의탄화수소계세정제는인화점이낮아화재의위험성이크기때문에세정시스템에방폭시설등의부대설비가요구되고오존파괴, VOC 문제, 유독성문제등으로인해사용이제한되어, 일반적으로물과계면활성제를주성분으로하는수계 / 준수계세정제가선호된다 [17-19]. 이들수계 / 준수계세정제는친환경세정제로평가되지만물을함유하고있어부식성이우려되는부품에적용하기어렵고탄화수소계에비하여일반적으로세정력이약하기때문에세정시간이길며세정후건조하는데에도시간이소요되는등의단점이있다. 본연구에서는염색단지의대기방지시설중에서특히 EFC 설비의심하게오염된집진판을단순한분무등의방법만으로간편하게세정하기위한맞춤형세정제를개발하고기존설비를활용하여주기적으로유지 관리하는방법을검토하였으며, 집진판의세정이악취성분제거효율의향상에미치는영향을검토하였다. 본연구에서대상으로하는집진판의재질및운전조건등을고려하면수계 / 준수계세정제의단점은크게문제되지않을것으로추측된다. 장기간축적되어심하게탄화된유기계오염물질이주성분인집진판의특성을고려하여이에적합한수계 / 준수계세정제조성물을개발하고자하였다. 유기계복합오염물질의비누화반응, 팽윤작용등에의한세정효과를나타내는알칼리계 (KOH, NaOH, Na 2 CO 3, K 2 CO 3 ) 를주성분으로검토하였으며, 오염물의해리 분산을촉진시키기위한계면활성제및글리콜계또는알코올계보조제를첨가하여수계 / 준수계세정제를배합하고, 오염된집진판시편을사용하여이들의세정성능을평가하였다. 2. 실험 2.1. 오염시편제작및오염물질성분분석현재텐터공정에연결된대기방지시설로 EFC를적용하여장기간가동하고있는 S사의현장에서심하게오염된집진판 (1.6 m 1.2 m) 2매를샘플로취득하였으며, 오염된집진판을가로세로 10 cm 크기로절단하여세정제성능평가실험용시편을제작하였다 (Figure 1). 장기간에걸쳐집진판에축적된오염물질의특성을파악하기위하여실험용으로취득한시편의오염물질을유기용제에녹여서 GC-MS (gas chromatography mass spectrometry, Shimadzu GC/MSD QP-2010 Ultra) 분석을실시하였다 세정제제조및성능분석알칼리류, 글리콜류, 알코올류, 계면활성제등세정제를구성하는각성분의개별적인세정효과를확인하여, 세정제구성성분을선정하고이들성분의배합비율을조절하여 EFC의오염된집진판세정에적합한조성을검토하였다. 각개별성분을 1~5 wt% 의비율로물에녹인수용액을사용하여수동분무기로시편정면약 10 cm 거리에서 5회 ( 약 5 g) 분무하고 5 min 후에같은방법으로물을 10회분무하여표면을씻어내고건조하여세정전과후의표면상태를관찰하였다. 남아있는오염물질을완전히제거한시편의무게를기준으로세정전 후의오염물질의무게를산정하여중량법에의해다음의식으로세정효율을계산하였다. 공업화학, 제 29 권제 2 호, 2018

3 섬유산업배기가스정화용 Electric Fume Collector 설비의유지보수를위한맞춤형세정제 231 Table 1. Fabric Softeners Used Mainly in Tenter Process of S Textile Company Product Name SD-160B SILI A-908S Components Dimethyl siloxane, (aminoalkyl)methoxymethylsiloxy-and dimethylalkoxy-terminated, polyoxyethylene alkyl ether, water Octadecanamide, polyoxyethylene alkyl ether dimethyl siloxane, (aminoalkyl)methoxymethylsiloxy-and dimethylalkoxy-terminated, water : efficiency (%) : Weight of contaminant before cleaning : Weight of contaminant after cleaning 알칼리성분에알코올또는글리콜계의보조제및소량의계면활성제를혼합한수용액을제조하여, 개별성분의세정실험과같은방법으로오염시편에대한세정효율을확인하여최적의혼합조성을검토하였다 집진판세정실증실험및효과분석현장에가동중인집진판을세정한효과를검증하기위한세정전 후 EFC 배출구의복합악취는국립환경연구원고시 ( 제 호 ) 악취공정시험방법의공기희석관능법에준하여측정하고, 취기한계를희석배수로나타내는 dilution-to-threshold (D/T) ratio를산정하였다 [8-12,15]. 텐터공정에서배출될가능성이높은 12종의 aldehyde계악취성분에대해서는상기악취공정시험방법의기기분석법에준하여성분별농도분석을실시하였다. 한편, 현장에서측정되는복합악취의경우악취유발공정의작업조건등에의하여큰편차가발생할수있기때문에, 집진판세정효과를검증하기위한복합악취배출경향은지속적인모니터링을통해검토할필요가있다 [14]. 현장의 EFC의집진판세정후에는 18주에걸쳐복합악취분석을 3회실시하였으며, 세정하기전 1년이내에측정된 3회의복합악취분석결과를표본으로선택하여세정전 후의악취저감성능의변화를비교하였다. 3. 결과및고찰 3.1. 집진판오염성분분석텐터공정은염색한원단을약 200 가까운온도에서건조 다림질하는공정이며, 염색된섬유를세탁할때발생하는수축과이완을고려하여섬유유연제, 대전방지제, 발수제, 광택제등의약품을사용한다. 특히많이사용되는유연제는섬유의부드러운특성을향상시키며, 대전방지, 봉제성향상등에도효과가있다 [3-5,14]. EFC를적용하여장기간가동하고있는 S사의텐터공정에서최근에주로사용하고있는두종류의유연제구성성분을 Table 1에정리하였다. 두개의유연제는모두실리콘계유연제로휘발성 siloxane oligomer를함유하고있으며, 휘발성유화제와함께배출되어공기오염문제를일으킨다 [14]. S사에설치된 EFC의초기성능은우수하여오일미스트를다량함유한백연발생을억제하고악취분석결과도평균 80% 이상의저감효과를나타내는것으로보고되었다 [14]. S사의텐터공정배출가스정화에적용된 EFC의집진판은일상적으로스프레이노즐을사용하여집진판상부에서공업용수를뿌려세척하고, 주기적으로인위적인물리세척하는등의관리를하고있었지만장기간사용하는동안심하 Figure 2. GC-MS analysis of pollutants accumulated on the collecting plate of the EFC. 게오염되어있는상태였다 (Figure 1). Figure 2에집진판에부착된오염물질을유기용제에녹여 GC-MS로분석한결과를나타냈다. GC-MS 분석에서확인된물질은비교적최근에부착된화합물이변형되어생성된것으로, 유연제성분에직접적으로기인하는 ether류외에 ketone류, aldehyde류등이있었으며 dibenzyl ether와같이탄소사슬이방향족화된물질도확인되었다. 그러나 Figure 2에보이는것처럼집진판표면에부착된대부분의검은색오염물층은장기간사용하면서그구조를특정할수없을정도로심하게탄화가진행된상태로보인다 세정제성분별특성분석및맞춤형세정제제조 탄화가심하게진행되고두꺼운층을형성하고있는유기계오염물에대해서는 trichloroethylene, methylene chlororide, dichloropropane 등의탄화수소계세정제가효과적이라고알려져있지만최근에는환경문제등으로인하여그사용이제한되고있으며, 인화성이높기때문에스프레이노즐등을사용하는분무세정에는적합하지않은것으로알려져있다 [17-19]. 특히 S사와같은섬유업종에서는안전성의문제도있어수계 / 준수계세정제를적용할필요가있다. 수계세정제의기본적인구성은산또는알칼리성분과계면활성제로이루어지며알코올류, 글리콜류 ( 준수계 ), 산화제, 효소등의보조제가첨가되기도한다 [17-19]. 산성분은무기염, 금속산화물또는수산화물등의오염물질을녹이는데에주로사용되며, NaOH, KOH 등의강알칼리는기름등의오염물에대해비누화반응을일으켜제거하고유기산을중화하고, 단백질등의고분자를팽창시키거나가수분해하여세정효과를증진시킨다 [17-20]. 따라서본연구에서는수계세정제중에서유기계복합오염물질의세정에적합한알칼리계세정제를선택하였으며, 그구성성분과조성을결정하기위하여각성분별세정효과를확인하였다. 검토한알칼리성분은강알칼리 (KOH, NaOH) 와약알칼리 (Na 2 CO 3, K 2 CO 3 ) 로구분된다. 약알칼리성분을사용한경우에는세정효과가거의확인되지않았으며, 강알칼리성분으로 KOH와 NaOH를사용한결과를 Table 2에나타냈다. KOH와 NaOH는단독으로사용한경우에도심하게탄화된오염층을제거해주는효과가있었고, NaOH에비하 Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 2, 2018

232 김호태 유황율 전경민 송두리 김진배 Table 2. Efficiency of Alkali Compounds and Influence of Concentrations Alkali Source Concentration (wt%) 1 3 5 KOH Efficiency (%) 24.8 48.3 67.6 NaOH Efficiency (%) 13.7 50.

한편, 수계세정제의경우세정대상부품의재질에따라금속의부식등으로인한모재의손상의우려가있다 [17]. 본연구에서대상으로한 EFC 집진판에는비교적내부식성이높은 SUS 소재를적용하고있지만, 세정제의알칼리농도 (ph) 에따른금속모재의안정성을실험적으로검토했다.

따라서세정효과를높이기위해강알칼리를그대로사용할경우에는부식방지제를첨가하거나오염물질을제거한후에바로충분한세척을실시하는등의주의가필요할것으로사료된다.

4 232 김호태 유황율 전경민 송두리 김진배 Table 2. Efficiency of Alkali Compounds and Influence of Concentrations Alkali Source Concentration (wt%) KOH Efficiency (%) NaOH Efficiency (%) 여 KOH의세정력이다소높은결과를보였다. NaOH 및 KOH의농도가높을수록세정효과도높아졌지만, 고농도로사용할경우금속부식성이증가할뿐만아니라이들을 5% 이상을함유한혼합물질의경우유해화학물질로분류되어화학물질관리법의규제적용대상이되므로최대 5% 이내의농도범위에서검토하였다. 한편, 수계세정제의경우세정대상부품의재질에따라금속의부식등으로인한모재의손상의우려가있다 [17]. 본연구에서대상으로한 EFC 집진판에는비교적내부식성이높은 SUS 소재를적용하고있지만, 세정제의알칼리농도 (ph) 에따른금속모재의안정성을실험적으로검토했다. 모재부식의영향을가속화하여확인하기위하여오염되지않은집진판시편을알칼리용액에 24 h 침적한후, 세척 건조하여표면상태를육안으로관찰하였다. ph 12 미만의용액에서는금속표면상태에변화가없었지만그이상이되면부분적으로약간의변색이관찰되었다. 따라서세정효과를높이기위해강알칼리를그대로사용할경우에는부식방지제를첨가하거나오염물질을제거한후에바로충분한세척을실시하는등의주의가필요할것으로사료된다. 물과기름에가용성인글리콜류첨가제로평균분자량 200 정도의 polyethylene glycol (PEG 200), di(propylene glycol) methyl ether (DPGME) 를 1, 3, 5 wt% 의농도로제조한수용액을사용하여개별성분의세정효과를검토한결과를 Table 3에나타냈다. 두성분모두유사한결과를나타내고있으며, 5 wt% 이상으로농도를높여도세정효율은 5% 미만이었다. 그러나글리콜류는단독으로높은세정효과를보이지는않지만오염물의용해성을높이는증진제로첨가된다 [18]. 알칼리용액에글리콜을첨가한경우세정효율이크게증가하는것을확인할수있었으며특히 PEG 200을 5 wt% 이상첨가한경우가장높은증진효과를나타냈으며, 세정제분무 5 min 후에물을분무하였을때헹굼성도크게향상되는것을확인하였다. 글리콜류와유사한용해성증진효과와함께세정효과도있는알코올류로는에탄올과 isopropyl alcohol (IPA) 를선택하여집진판세정을검토한결과를 Table 4에나타냈다. 다소편차는있지만에탄올에비해 IPA의세정효과가높은결과를보였다. 농도를더높이면세정효과도약간증가하는경향은있었지만, 알칼리계에비하면매우부족하였다. 또한글리콜계와는달리알칼리용액에알코올계를첨가한경우에는세정효율의증진효과가미미하였다. 집진판오염물질의상태와세정제성분별특성에대한기초조사및실험결과를고려하여알칼리계 (NaOH 또는 KOH) 1~5 wt% 와글리콜 공업화학, 제 29 권제 2 호, 2018

5 섬유산업배기가스정화용 Electric Fume Collector 설비의유지보수를위한맞춤형세정제 233 Table 3. Efficiency of Glycols and Influence of Concentrations Glycol Source Concentration (wt%) PEG 200 Efficiency (%) DPGME Efficiency (%) Table 4. Efficiency of Alcohols and Influence of Concentrations Alcohol Source Concentration (wt%) Ethanol Efficiency (%) IPA Efficiency (%) Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 2, 2018

234 김호태 유황율 전경민 송두리 김진배 Table 5. Efficiency of Developed Agent Diluted with Water by 30 wt% Amount of Diluted Agent (g) 5 10 20 30 Efficiency (%) 27.0 58.3 88.9 100 (a) before (b) after Figure 3.

음이온계및비이온계계면활성제를검토하여거품이적게일고헹굼성향상에효과적인비이온계계면활성제를선정하여소량 (3 wt% 미만 ) 첨가하여최종적으로세정액혼합물의조성을확정하였다. 알칼리계용액에대한용해도가낮고주로산계세정제에첨가되며, 음전하를띄는표면에강하게흡착되는특성을가지는양이온계계면활성제 [20] 는검토에서제외하였다.

그러나계면활성제가부식에의한모재표면의변색을방지하는효과가높은것을확인하였으며, 헹굼성을크게향상시키기때문에현장에서큰면적의집진판을세정할경우에우려되는오염물질의재부착을방지하는등의부수적인효과를기대할수있다.

따라서혼합세정제원액을물에희석하여사용하는방법을검토하였으며, 세정제원액을 30 wt% 함유하는용액을사용하여오염된집진판시편을세정한결과를 Table 5에나타냈다. 희석용액을사용하였으므로세정액분무횟수를늘려서 5, 10, 20, 30회 ( 약 1 g/ 회 ) 분무하였으며이후과정은동일하게처리하였다.

6 234 김호태 유황율 전경민 송두리 김진배 Table 5. Efficiency of Developed Agent Diluted with Water by 30 wt% Amount of Diluted Agent (g) Efficiency (%) (a) before (b) after Figure 3. efficiency of the developed cleaning agent. 류 (PEG 또는 DPGME) 1~10 wt%, 알코올류 ( 에탄올또는 IPA) 0~5 wt% 의범위에서최적의조성을검토하였으며, 유기계오염물질의용해도및헹굼성을높이기위하여계면활성제를첨가하여현장실증실험을위한맞춤형세정제혼합물을제조하였다. 음이온계및비이온계계면활성제를검토하여거품이적게일고헹굼성향상에효과적인비이온계계면활성제를선정하여소량 (3 wt% 미만 ) 첨가하여최종적으로세정액혼합물의조성을확정하였다. 알칼리계용액에대한용해도가낮고주로산계세정제에첨가되며, 음전하를띄는표면에강하게흡착되는특성을가지는양이온계계면활성제 [20] 는검토에서제외하였다. 맞춤형으로제조된세정제를사용하여오염된집진판시편을세정한결과를 Figure 3에나타냈다. 중량법으로측정된세정효율은 96% 로각성분별세정효율에비해매우높은결과를보였으며, 충분히현장에적용이가능한수준으로판단하였다. 동일한조성의혼합용액에계면활성제를첨가한경우와첨가하지않은경우를비교한기초실험에서는세정효율에거의차이가나타나지않았다. 그러나계면활성제가부식에의한모재표면의변색을방지하는효과가높은것을확인하였으며, 헹굼성을크게향상시키기때문에현장에서큰면적의집진판을세정할경우에우려되는오염물질의재부착을방지하는등의부수적인효과를기대할수있다. 세정제의성분별효율을비교하기위한기초실험에서는약 1 g의용액을 5회분무하여세정하였지만, 실제현장에적용할경우에는광 범위한면적에세정액이골고루분사되어야하기때문에보다많은양의세정액을필요로한다. 상기세정제원액을사용할경우고농도의 2차폐수발생등의문제도있다. 따라서혼합세정제원액을물에희석하여사용하는방법을검토하였으며, 세정제원액을 30 wt% 함유하는용액을사용하여오염된집진판시편을세정한결과를 Table 5에나타냈다. 희석용액을사용하였으므로세정액분무횟수를늘려서 5, 10, 20, 30회 ( 약 1 g/ 회 ) 분무하였으며이후과정은동일하게처리하였다. 원액과동일하게 5회분무하여세정한결과약 27% 의세정효율을보였으며, 분무횟수를늘려 30회 ( 약 30 g) 분무한결과완벽하게오염물질을제거하여거의 100% 의세정효율을보였다. 집진판시편의면적을고려하여단위면적당필요한세정액의양은 30% 희석기준으로약 3 kg/m 2 ( 원액기준 0.9 kg/m 2 ) 정도로계산되었다. 한편, 세정제원액중의알칼리성분의농도 (1~5 wt%) 는모두 ph 12 이상의강알칼리로서모재손상실험에서 SUS 표면에부분적인변색이확인된 ph 범위에속한다. 따라서알칼리성분에다른첨가제를모두배합하여제조된세정제를사용하여 24 h 침적에의한모재부식에대한영향을확인하였다. 혼합세정제원액에서는약간의변색이확인되었지만순수한알칼리용액과비교하면그정도가크게줄었으며, 30% 희석용액의경우에는육안으로확인가능한변화는발견할수없었다. 따라서실제현장에적용할경우원액을희석하여사용하고, 세정후에충분한헹굼처리를하면모재손상에대한우려는거의없을것으로판단된다 집진판오염물제거실증실험및효과분석현장실증실험대상으로선정한 S사에서가동중인 EFC에는 m 사이즈의집진판이총 144장설치되어있다. 집진판은양면으로사용되므로세척해야할총면적은약 553 m 2 정도이다. 기초실험결과로부터세정제원액기준으로계산하면약 498 kg의세정제를사용하면거의모든오염물질을제거할수있을것으로예측되었다. 현장실험에서는원액의사용량을최소화하기위하여약 1/3 정도인 180 kg의혼합세정제원액을약 1,800 kg의공업용수에혼합하여총 1,980 kg ( 원액함유량약 9.1%) 으로희석된세정액을 EFC 집진판위에설치되어있는스프레이노즐을통하여약 30 min에걸쳐분사하고, 30 공업화학, 제 29 권제 2 호, 2018

섬유산업배기가스정화용 Electric Fume Collector 설비의유지보수를위한맞춤형세정제 235 Table 6.

Dilution-to-Threshold (D/T) Ratio Inlet Outlet Efficiency (%) 1 173 100 42.2 2 284 173 39.1 3 300 249 17.

Average EFC Formaldehyde* 54.4 216 135 29.0 Acetaldehyde 167 210 189 190 Acrolein* ND 4.2 2.1 5.

3 Butyraldehyde 6.7 23.8 15.3 9.6 Benzaldehyde* ND 9.31 4.7 17.6 i-valeraldehyde ND 32.1 16.

6 Total 437 635 536 412 * Specified offensive odor substances by Korean Ministry of Environment (KMOE) min

집진판표면상태를확인하여동일한작업을 2~3회반복할예정이었으나, 1회작업후세정효과를확인한결과대부분의오염물이깨끗하게제거된것을확인하고세정작업을종료하였다. 집진판단위면적당사용된세정제원액의양은 0.

기초실험에비하여적은양의세정제원액을사용하고도효과적으로세정이가능했던것은현장실험에서의스프레이노즐에의한희석세정액분사력이강하고상부에서부터흘러내리는흐름에의한물리적인세정효과등이부가되었기때문으로사료된다.

집진판의세정에의한 EFC 성능의변화를확인하기위하여세정후에주기적으로복합악취를분석하였다.

7 섬유산업배기가스정화용 Electric Fume Collector 설비의유지보수를위한맞춤형세정제 235 Table 6. Threshold Olfactometry Results of Effluent Gas from EFC and Air Dilution Sensory (ADS) Test Dilution-to-Threshold (D/T) Ratio Inlet Outlet Efficiency (%) Average Weeks Weeks Weeks Average Table 7. Concentrations of 12 Aldehydes in Effluent Gas from EFC Concentrations (ppb) Odor Substances EFC 1 2 Average EFC Formaldehyde* Acetaldehyde Acrolein* ND Acetone* Propionaldehyde Crotonaldehyde* ND Butyraldehyde Benzaldehyde* ND i-valeraldehyde ND ND n-valeraldehyde ND ND ND 42.7 Octanal* Nonanal* Total * Specified offensive odor substances by Korean Ministry of Environment (KMOE) min 후에약 1,800 kg의공업용수를 30 min간분사하여헹굼처리를하였다. 집진판표면상태를확인하여동일한작업을 2~3회반복할예정이었으나, 1회작업후세정효과를확인한결과대부분의오염물이깨끗하게제거된것을확인하고세정작업을종료하였다. 집진판단위면적당사용된세정제원액의양은 0.33 kg/m 2 이었으며, 희석용액 (9.1%) 기준으로는 3.6 kg/m 2 정도였다. 기초실험에비하여적은양의세정제원액을사용하고도효과적으로세정이가능했던것은현장실험에서의스프레이노즐에의한희석세정액분사력이강하고상부에서부터흘러내리는흐름에의한물리적인세정효과등이부가되었기때문으로사료된다. 세정후주기적으로 EFC 성능및집진판의오염상태를관찰하고있으며, 20주가지난시점까지집진판표면은비교적깨끗한상태를유지하고있는것을확인할수있었다 (Figure 4). 집진판의세정에의한 EFC 성능의변화를확인하기위하여세정후에주기적으로복합악취를분석하였다. 세정전 1년이내에측정된복합악취분석결과 (3 회 ) 를기준으로세정후에측정한결과와비교하여 Table 6에정리하였다. EFC 입구와출구의복합악취한계희석배율 (D/T ratio) 의차이에서산정된효율을비교하면세정전평균 31% 에서세정후에는약 53% 로복합악취저감효율이크게개선되었음을알수있다. 이결과는평균 80% 이상의복합악취저감효율을보이는것으로보고된 (a) before (b) 10 weeks after (c) 20 weeks after Figure 4. Comparison of surface conditions of collecting plates in EFC before and after cleaning. Hwang 등의문헌 [14] 과는상당한차이가있다. 문헌 [14] 에보고된결과에따르면 EFC 입구의복합악취 D/T ratio가 1,000~3,000 정도의큰값을보이는데비하여본연구를통하여최근분석된결과에서는 173~448 정도로 10배가까이큰차이가있었다. 이는세부공정의부 Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 2, 2018

8 236 김호태 유황율 전경민 송두리 김진배 분적인변경외에도텐터공정에서처리하는섬유제품의종류에따라달라지는유연제의차이등다양한요인이작용하여측정시기에따라변화가크기때문으로사료된다. 그러나국립환경연구원고시공기희석관능법의복합악취배출허용기준이배출구기준으로희석배수 500 이하인점을고려하면 Table 6의결과는높은수준으로악취를저감하고있는것으로판단된다. Table 7에는텐터공정에서배출가능성이높은 12종의 aldehyde계개별악취성분에대한집진판세정전 후의농도분석결과를나타냈다. 성분별분석결과는집진판세정전 후에다소편차가있었지만, 12종의화합물농도를더한총합을비교하면집진판세정후에개별악취성분의농도저감효과가약 20% 이상향상된것을확인할수있었다. 복합악취의희석배율이나성분별농도분석결과는실제공정의사용조건에따라큰편차를보이기때문에지속적인데이터의축적과관찰이필요할것으로사료된다. 4. 결론 본연구에서는섬유산업에서배출되는오일미스트를다량함유한배기가스를처리하기위해개발되어실제현장에적용되고있는 EFC 설비의집진판오염에의한성능저하를개선하고간편하기유지 관리하기위한맞춤형세정제및그사용방법을제안하였다. 오염물질의특성과집진판모재의손상등을고려하여최적의세정제성분배합비율을결정하였다. 실제공정현장에적용하는과정에별도의장치를사용하지않고기존에설치되어있는세척용공업용수분무를위한스프레이노즐설비를활용하였으며, 세정액을분사하는힘외에다른물리적인세척을병행하지않는단순한방법으로매우심하게점착된집진판표면의오염물질을효과적으로제거할수있었다. 집진판의세척에의한 EFC 설비의텐터공정배기가스정화성능개선효과도우수하였으며, 집진판세정후 20주까지그효과가유지되는것을확인하였다. 집진판의세정작업주기결정과체계적인유지 보수를위해서는향후집진판표면오염상태, 배기가스의분석등지속적인관찰이요구된다. 감 본연구는시흥녹색환경지원센터의 2017년도연구개발사업비지원에의해수행되었으며, 현장실증연구의진행과정에많은도움을주신박희재박사에게감사드립니다. 사 References 1. A. Müezzinoğlu, Air pollutant emission potentials of cotton textile manufacturing industry, J. Clean. Prod., 6, (1998). 2. A. Hasanbeigi and L. Price, A technical review of emerging technologies for energy and water efficiency and pollution reduction in the textile industry, J. Clean. Prod., 95, (2015). 3. E. Alay, K. Duran, and A. Korlu, A sample work on green manufacturing in textile industry, Sustain. Chem. Pharm., 3, (2016). 4. C. R. Holkar, A. J. Jadhav, D. V. Pinjari, N. M. Mahamuni, and A. B. Pandit, A critical review on textile wastewater treatments: Possible approaches, J. Environ. Manage., 182, (2016). 5. L. Chen, L. Wang, X. Wu, and X. Ding, A process-level water conservation and pollution control performance evaluation tool of cleaner production technology in textile industry, J. Clean. Prod., 143, (2017). 6. E. Hassanzadeh, M. Farhadian, A. Razmjou, and N. Askari, An efficient wastewater treatment approach for a real woolen textile industry using a chemical assisted NF membrane process, Environ. Nanotechnol. Monit. Manage., 8, (2017). 7. M. Fatima, R. Farooq, R. W. Lindström, and M. Saeed, A review on biocatalytic decomposition of azo dyes and electrons recovery, J. Mol. Liq., 246, (2017). 8. C.-J. Park, The study on the regional odor production & method for abatement of odors in Incheon area, J. Korean Soc. Environ. Adm., 11, (2005). 9. K.-H. Kim and S.-Y. Park, A comparative analysis of malodor samples between direct (olfactometry) and indirect (instrumental) methods, Atmos. Environ., 42, (2008). 10. K.-H. Kim, The need for practical input data for modeling odor nuisance effects due to a municipal solid waste landfill in the surrounding environment, Environ. Int., 87, (2016). 11. J.-I. Paeng, S.-J. Cho, and H.-M. Kim, Evaluation of odor characteristics in leather manufacture factories system, J. Korean Soc. Environ. Adm., 11, (2005). 12. J.-I. Paeng, S.-J. Cho, and H.-M. Kim, Ordor characteristics of dyeing and finishing textile factories, J. Korean Soc. Environ. Adm., 14, (2008). 13. C.-S. Park, Y.-J. Yu, H.-Y. Chae, J.-H. Yu, I.-H. Lee, J.-H. Ha, and M.-G. Kim, Identification of individual odor characteristic and odor-active compounds from a dye company, Korean J. Odor Res. Eng., 8, (2009). 14. Y. S. Hwang, H. J. Park, G. H. Chung, D. H. Kim, and B.-K. Na, Full-scale EFC study on oil recovery and reuse from discharge gas of tenter facility in textile industry, Clean Technol., 17, (2011). 15. M. Brancher, K. D. Griffiths, D. Franco, and H. M. Lisboa, A review of odour impact criteria in selected countries around the world, Chemosphere, 168, (2017). 16. A. C. Kogawa, B. G. Cernic, L. G. D. do Couto, and H. R. N. Salgado, Synthetic detergents: 100 years of history, Saudi Pharm. J., 25, (2017). 17. J. H. Bae and J.-S. Kim, Environmentally friendly aqueous/ semi-aqueous cleaning technology, Clean Technol., 3, (1997). 18. S.-W. Han, H.-Y. Lee, J.-H. Bae, J.-H. Ryu, B.-D. Park, and S.-D. Jeon, Analysis of monitoring and recycling technologies of cleaning solution and rinse water in the aqueous cleaning system, Clean Technol., 7, (2001). 19. H. Kim and J. H. Bae, Evaluation of cleaning ability of aqueous cleaning agents according to their additives, Clean Technol., 12, 1-9 (2006). 20. X. Shi, G. Tal, N. P. Hankins, and V. Gitis, Fouling and cleaning of ultrafiltration membranes: A review, J. Water Process Eng., 1, (2014). 공업화학, 제 29 권제 2 호, 2018

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