금속가공공정 폐절삭유의 전기화학적 처리

국문 초록 (Abstract)

기계산업에서는 금속 가공물의 품질 향상 및 가공 장비의 수명 연장을 위해 금속 가공 공정에 절삭유(Cutting Fluids)가 사용되어 왔다. 이러한 현대사회의 기계산업에서 절삭유는 공구와 금속 간의 마찰로 인해 발생하는 열을 냉각시키고 칩의 원활한 배출과 공구의 마모를 감소시키며 가공물의 표면을 보호하기 위해 필수적으로 이용되고 있다. 또한, 금속 가공 공정의 특성에 따라 절삭효율 향상을 위해 각종 첨가제를 포함한 여러 종류의 절삭유가 제조되고 있다.
그러나 절삭유의 기능 향상을 위해 사용되는 방부제, 계면 활성제, 방청 첨가제 등의 화학물질들에 의해 절삭유에 노출 시 이비인후 자극, 피부염 발생 등의 위험성이 크며, 고농도의 유기성분과 질소화합물로 인해 적절한 처리 없이 수계에 유출되면 부영양화, 녹조현상 등과 같은 환경 문제를 일으킬 수 있어 절삭유의 친환경적인 처리기술의 필요성이 강조되고 있다.
현재 국내·외에서 고급산화처리기술이 많이 연구되고 있다. 그중 전기화학적 처리는 오염물질의 높은 제거율과 처리시간이 짧은 특성을 나타내고 있어 최근 고농도 난분해성 유기물 폐수의 발생이 빈번해지고 전기화학 및 소재 분야의 기술이 발달함에 따라 전기화학적 처리법에 대한 관심이 다시 집중되기 시작했다.
본 연구에서는 알루미늄과 표면에 이리듐을 도금한 티타늄 전극을 사용해 수용성 절삭유에 함유된 COD를 전기화학적 처리법으로 제거하였다. 또한, 전기화학적 처리의 핵심 인자 중 전류밀도, 전해질의 종류 및 첨가 유무, 운전시간에 따른 최적의 수용성 절삭유 처리조건을 모색하고자 하였으며, 이를 통해 유분함유 폐수의 전기화학적 처리에 대한 기초자료를 제공하고자 한다.
수용성 절삭유의 COD 제거 특성을 분석한 결과, Ti/Ir 및 Al 두 가지 전극 모두 전류밀도가 증가할수록, 초기 전해질의 농도가 높을수록 COD 제거율이 증가하는 것으로 나타났으며, 전해질은 Na2SO4보다 Cl- 이온을 형성할 수 있는 NaCl을 첨가한 경우 COD 제거율이 더 높은 것으로 나타났다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 1.1 연구배경 1
• 1.2 연구목표 2
• 2. 이론적 배경 3
• 2.1 절삭유 개요 3
• 2.1.1 절삭유 3
• 2.1.2 절삭유의 특성 3
• 2.1.3 절삭유의 종류 5
• 2.2 절삭유 함유폐수의 처리방법 10
• 2.2.1 흡착법 10
• 2.2.2 기포발생법 10
• 2.2.3 증발법 11
• 2.2.4 막분리법 11
• 2.2.5 화학적 처리 11
• 2.2.6 생물학적 처리 12
• 2.3 전기화학적 처리 13
• 2.3.1 전기분해 13
• 2.3.2 전기분해 반응 15
• 2.3.3 전기화학적 처리의 주요 인자 16
• 3. 연구내용 및 방법 19
• 3.1 시료의 성상 19
• 3.2 실험장치 19
• 3.3 실험방법 21
• 4. 연구결과 22
• 4.1 전류밀도에 따른 COD 제거율 22
• 4.2 초기 NaCl 농도에 따른 COD 제거율 25
• 4.2.1 Ti/Ir 전극 25
• 4.2.2 Al 전극 28
• 4.3 초기 Na2SO4 농도에 따른 COD 제거율 32
• 4.3.1 Ti/Ir 전극 32
• 4.3.2 Al 전극 35
• 5. 결론 39
• 참고문헌 41
• Abstract 47
• 감사의 글 49