실록산의 기액물질분배계수 측정을 위한 실험적 방법론에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

실록산(Siloxanes)은 규소와 산소(Si-O-Si)로 이루어져 있으며 각 규소마다 다른 작용기가 결합된 유기규소화 합물로서 혐기성 소화조 또는 매립지에 폐기물의 분해과정에서 저분자화된 유기규소화합물이 휘발함으로서 바이오가스나 매립가스의 불순물로 존재한다. 실록산은 분자구조상 고리구조(D)와 선형구조(L)로 구분하고 있으며, 바이오가스나 매립가스에는 hexamethyldisiloxane(L2), octamethylt-risiloxane(L3), decamethyltetrasilo-xane(L4), dodecamethylpentasiloxanae(L5), octa-methylcyclotetrasiloxane(D4), decamethylcyclopentasiloxane(D5), dodecamethylcyclo-hexasiloxane(D6) 등의 다양한 형태로 존재한다. 실록산은 바이오가스와 매립지 내에 미량 존재하지만, 가스터빈, 보일러, 내연기관 등의 연소과정에서 산화되어 이산화규소(SiO₂)로 전환되어 연소설비의 고장 원인이 되고 있다. 바이오가스의 효율적인 자원화를 위하여 반드시 전처리가 필요한 물질로 인식되고 있다. 본 실험에서는 Lincoff and Gossett의 닫힌계내 평형실험법(Equilibrium partition experiment in closed system, EPICS)을 이용하여 액체상, 기체상 실록산의 기액 물질분배계수를 도출하고자 하였다. 액체상 실록산 기액 평형실험은 L-EPICS, 기체상 실록산 기액 평형실험은 G-EPICS 실험이라고 명명한다. L-EPICS 실험방법은 20ml glass vial에 액체상 실록산을 2 mL 주입 후 기액평형을 실험하였고, G-EPICS 실험방법은 240mL bottle 반응기에서 기체상 실록산과 액체(증류수)사이에서의 물질전달을 실험하였다. 두 반응기는 25℃에서 3시간 이상 방치시킨 후 평형에 도달한 가스 농도를 FID가 장착된 가스크로마토그래피(GC, YL6100GC, Younglin Co, Korea)로 분석하였다. L-EPICS 실험결과, 액상 실록산의 기액 물질분배계수는 선형 실록산인 L2, L3와 L4는 197, 20.04, 8.82이고 고리형 실록산 D4와 D5는 12.84, 6.76으로 도출되었다. G-EPICS 실험에서는 L2, L3와 L4는 8.808, 2.278, 1.455이고 D4와 D5는 3.435, 0.770로 확인되었다. 두 가지 방법에 의한 실험결과 선형과 고리형 실록산의 분자량에 따라 기액 물질분배계수가 영향을 받는 것으로 확인하였다. EPA의 ChemFinder Datebase에서 참고한 실록산의 기액 물질분배계수와 본 실험에서 도출된 값과 상관관계 분석 결과, L-EPICS 실험방법과는 0.983, G-EPICS 실험방법과는 0.874의 상관계수를 나타내었다.