| 초록 |
석탄액화공정의 실용화를 저해하는 가장 큰 요인은 낮은 경제성에 있다. 그동안 액화공정 개선 및 촉매개발로 액화유 생산비를 낮추어 왔으나 아직도 그 생산비가 높아, 1996년 Bechtel 사의 경제성 분석에 의하면 석탄 액화유 생산비는 28.70$/bbl 로 현재의 원유가인 20$/bbl 안팎보다 훨씬 높다.1) 이와같이 높은 액화유 생산비는 고가의 수소비용에서 기인한다. 즉, 석탄내 H/C 비율은 0.8±0.15 인 반면 원유의 H/C 비율은 약 2 로 원유와 유사한 H/C 비율의 액화유 제조를 위하여는 석탄액화시 자유기(free radical)로 수소가 공급되어야 하기 때문이다. 한편, 1980년대 후반 Gatsis 등은 폐플라스틱, 폐고무등 고수소함유물( H/C 2 )을 석탄과 공동액화(coliquefaction)시킴으로써 수소공급은 물론 액화상승효과를 얻을 수 있었다.2), 3) 최근에는 이렇게 폐기되는 고수소함유물을 사용함으로써 석탄액화유 생산비를 22.36$/bbl (1996년 기준)로 낮출 수 있다는 경제성 분석이 발표되고 있다.1) 이러한 획기적 현상으로 인하여 미국, 일본등 선진각국은 현재 공동액화연구에 박차를 가하고 있다. 국내의 경우, 1994년도 폴리프로필렌(polypropylene, PP)의 폐기량은 532,896ton이었으며 이 중 재활용율은 11.6%에 불과하였다. 또한 폴리프로필렌은 기타 다른 플라스틱과 마찬가지로 수소함유량이 높고 지방족 구조를 띄고있어 수소공여능력이 높으며 Huffman등4)의 연구 결과에 의하면 폴리에틸렌(polyethylene) 보다 공동액화시 수율이 높다고 발표하였다. 뿐만 아니라 폴리프로필렌은 공동액화시 액화도에 높은 상승효과(synergistic effect)를 주는 것으로 알려져 있으며,5), 6) 특히 폐기되는 본 물질의 환경부담금 흡수를 감안시 석탄액화의 가격 경쟁력을 대폭 향상시킬 수 있다. 그러나, 이제까지 이러한 상승효과에 대한 정량적 파악이 미흡한 실정이며 명확한 현상규명이 이루어지지 않은 상태이다. 따라서, 본 연구에서는 20% 상승효과가 나타난 조건(430℃, 30분, 석탄 2g, PP 2g, tetralin 4ml)하에서 온도와 반응시간을 변화시켜가며 석탄과 폴리프로필렌의 공동액화 실험을 수행하였다. 또한 액화물에 대한 GC(gas chromatograpy) 분석과 함께 decalin(decahydronaphthalene) 추출을 통하여, 공동액화에 따른 tetralin의 수소공여도는 물론 공동액화시 석탄과 폴리프로필렌 각각의 액화도를 파악하였으며, 공동액화반응 메카니즘을 규명하고자 하였다.
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