천연 화이버를 이용한 새로운 여과기 개발

조준형

강원대학교 산림과학대학 제지공학과

Development of New filter use of Raw fiber

Jun-Hyung Cho

Department of Paper Science & Engineering

Kangwon National University

서론

최근 급속도로 발전한 산업 사회에 있어 환경 문제는 지구적 관심사로 크게 대두되고 있으며 각 제조 공정 과정에서 발생하는 유해 폐기물의 위험성이 인식되면서 주위 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위한 노력이 활발히 이루어지고 있다.  특히 수질 및 대기 오염 처리 장치에 필수적으로 사용되는 여과기의 종류는 매우 다양하다.  본 연구에서는 비용이 저렴하고 효용 가치가 매우 큰 천연 fiber를 이용하여 새로은 여과기를 개발하고 그 유용성 및 타당성을 검토하고저 한다.

실험 및 방법

실험 장치로는 직접 설계한 직경이 4cm인 스테인레스 필터틀을 제작하여 사용하였으며, 실험 재료로는 Wood fiber인 pine 및 Non-wood fiber인 Kenaf, Jute를 사용하였으며 willy mill을 이용하여 20∼60mesh 통과분을 사용하였고 주입량은 4∼7g으로 하여 고온 고압의 press를 사용하여 fiber를 제작하였으며, 공정도는 다음과 같다.

Willy mill             Resin 첨가

Raw fiber			미세분 제조			프레스			필터 제작		Test 및 보완

건조  고온고압

<여과기 제작 공정도>

또한 Kenaf는 core와 fiber를 분리하여 혼합 비율을 구분 변화시켜 제작하였다.  그리고 제작된 Filter의 공극율을 측정하기 위해 air flow meter를 설치하여 계산 측정하였다.

결과 및 고찰

Kenaf core 40mesh 통과분을 사용하여 제작한 fiber의 두께 및 공극율은 Fig 3에 나타내었다. 이 그림에서 알 수 있듯이, 주입량의 증가에 따라 두께는 약간 증가하였으며 공극율도 점차 감소하였다.  Fig 2는 Kenaf fiber 20 mesh 통과분을 사용한 결과이다. 주입량의 변화에 따라 두께는 약간 증가하였으며 공극율의 변화가 큰 폭으로 나타내었다.

Fig 1은 Non-wood fiber인 Kenaf 20mesh 통과분을 사용하여 제작한 Filter의 두께 및 공극율을 측정한 결과로서 주입량의 증가에 따라 공극율도 점차 감소함을 나타내었다.  Fig 4는 Kenaf의 core와 fiber의 혼합비율을 변화시켜 제작한 결과이다.  이 그림에서 알 수 있듯이 core의 양이 증가하면 할수록 공극율은 감소하며 fiber의 양이 증가할수록 공극율도 증가하였다.  이것은 core가 press에 의해 고압으로 압축되어 pore의 크기가 크게 감소함에 의한 것이라 생각되며 fiber는 고압으로 압축되어도 pore의 크기는 변하지 않는다고 생각되어진다.

Fig 5는 Kenaf fiber의 20∼60mesh 통과분을 사용하여 제작한 fiber의 공극율을 측정한 결과이다. 40∼60mesh fiber의 주입량이 6g이하 혹은 7g이상에서는 Filter의 제작 및 공극율 측정이 불가능하였다.  Fig 7은 wood fiber인 pine 20mesh를 사용한 filter의 두께 및 공극율을 측정한 것으로, 주입량의 증가에 따라 큰폭으로 공극율이 감소함을 나타내고 있다.

Fig 6은 Jute fiber 20mesh 통과분을 사용하여 제작한 Filter의 측정값을 표시한 것으로, 주입량의 증가에 따라 두께는 약간 증가하나 공극율은 큰 폭으로 감소함을 나타내고 있다.

Fig 8은 Kenaf fiber 20mesh로 제작된 Filter의 두께를 현미경으로 나타낸 것으로 pore가 존재함을 알 수 있다.  Kenaf fiber 20mesh의 Filter 표면을 현미경 사진으로 나타낸 것은 Fig 9로서, fiber의 사이로 pore의 형성이 이루어졌음을 알 수 있었다.

결론

Wood 및 Non-wood fiber를 이용하여 여과 Filter를 제작하여 측정한 결과 다음과같은 결과를 얻었다.

1. Kenaf core를 사용하여 Filter를 제작하여 공극율을 측정한 결과 fiber와 비       교할 때 동일 주입량에서 core인 경우가 공극율이 낮았다.

2. Keane fiber에 Resin을 사용하여 Filter를 제작하여 이것을 수분에 대한 견고      성을 측정한 결과, 낮은 제진 농도에서는 수분에 약하였다.

3. 제작된 Filter를 현미경으로 측정한 결과 두께 및 표면에 각 core가 존재함       을 알 수 있었으며 주입량에 따라 공극율의 결정이 가능함을 알 수 있었다.

4. 중금속 제거 실험을 행한 결과 각 제조 Filter에 의한 제거율이 우수하였다.

위의 결과로부터 Raw-material인 Wood 및 Non-wood fiber에 의해 제작한 Filter를 이용하여 미세입자, 중금속 및 분진 등의 제거가 가능함을 알 수 있었으며 보다 저비용으로 고효율의 Filter 제작이 가능함을 제시하였다.

Fig. 1 주입량 변화에 따른 공극율 및                  Fig. 2 주입량 변화에 따른 공극율 및

두께, Kenaf 20mesh                                   두께,Kenaf fiber 20mesh

Fig. 3 주입량 변화에 따른 공극율 및                   Fig. 4 Kenaf core 및 fiber의 혼합비율에

두께, Kenaf core 40mesh                              따른 공극율 및 두께

Fig. 5 Kenag fiber의 입자 크기에                    Fig. 6 주입량 변화에 따른 공극율 및

따른 공극율                                           두께, Jute filter 20mesh

Fig. 7 주입량 변화에 따른 공극율 및 두께,                 Fig. 8 Micro-photograph of Kenaf,

Piue fiber 20mesh                                        Thickness

Fig. 9 Micro-photegraph of Kenaf filter,               Fig. 10 Fiber Filter에 의한 중금속 제거

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