1. 개요

1. 개요

□ 연구목적

○ 본 연구를 착수하게 된 동기

- 새 아파트의 공급 증가에 따른 주거 환경의 변화로 아토피성 피부질환, 호흡기 관련 질병의 증가 등 건강에 유해한 환경에 노출되는 시간이 늘고 있다. 특히, 대학입시 준비에 집중하여 야외 신체 활동 시간은 줄어들고 밀폐된 실내에서 정적인 활동으로 대부분의 시간을 보내는 고등학생들의 경우, 체력과 면역력이 저하되어 있으므로 새집증후군 등을 유발하는 환경요인은 반드시 개선되어야 한다.

○ 필요성 및 목적

- 1970년대 세계 각국은 두 번에 걸친 오일쇼크로 인해 에너지 사용을 줄이고 효율을 높이기 위해 건축물의 기밀화 또는 밀폐화를 증가시켰 다. 밀폐화된 실내에서 하루 생활의 80% 이상을 보내는 현대인들에게 실내공기 오염은 중요한 문제로 대두될 수밖에 없다. 실내공기 오염은 여러 이유로 야기되는데 대표적으로 건축자재에서 발생한다. 건축자 재 및 가구에서 사용되는 접착제는 주로 포름알데히드계이며, 목재 접착제에서 방산되는 포름알데히드 및 휘발성 유기화합물은 인간에 게 매우 유해하다. 그러기에 누구나 새로 지은 집에 이사를 하거나 새로운 가구를 집에 들여 놓으면, 눈이 따갑고 머리가 아파서 한 동안 고생을 하기 마련이다. 이를 해결하기 위해 저포름알데히드/NON포 름알데히드 접착제의 개발이 절실한 상황이다.

- 포름알데히드의 방출을 줄이기 위하여 목질재료 제조 시 숯, 미세톱밥, 왕겨분말, silica powder, tannin powder 등의 scavenger(유리기 포촉 제) 기능이 있는 천연물을 첨가하여 포름알데히드 방산량을 줄이고자

하는 노력이 계속되고 있으나, scavenger가 첨가됨에 따라 목질복합 재료의 물리적 기계적 성질이 다소 감소하는 경향이 있다.

또한 미국, 유럽 등 선진국을 중심으로 천연물 접착제와 비포름알데 히드계 접착제에 관한 연구와 투자가 활발히 진행 되고 있으나, 천연 물로부터 주요 성분을 추출·분리하는 과정에서 높은 비용이 들고 순 도, 혼성화, 반응성 등의 문제가 있으며, 식량자원을 활용한 것이 많아 가격 폭등의 우려가 있는 상황이다.

○ 지역 특성 및 학교 여건

- 본교는 인구 20여 만의 중소도시에 위치한 비평준화 지역의 일반계 고등학교로 기숙사 등을 갖추고 있으며, 학교 급식소에서 1일 2식 또는 1일 3식을 해결하는 학생들이 많다. 학교 급식소에서 많은 식사 를 준비하는 과정에서 매일 많은 양의 폐식용유가 발생하고 있다.

또한, 각 가정과 주변 식당에서 발생하는 폐식용유의 재활용률이 낮은 상황을 고려할 때 폐식용유를 재활용할 수 있는 효율적인 방안의 모색이 필요하다.

- 우리 지역 내에 있는 건국대학교 산림과학과에서는 포름알데히드를 방출하지 않는 친환경 목재접착제를 제조하기 위한 연구를 활발히 진행하고 있다. 최근에는 폐식용유를 재활용한 접착제 제조에 대한 연구가 진행되고 있다. 이에 건국대학교 산림과학과의 자문을 구해 저렴하고 무독성이며 생분해성이 있는 폐식용유를 재활용한 친환경 목재접착제를 고안하고자 한다.

○ 연구 목적

- 지방산을 오존산화 시키면 OH기가 생기고, 이는 MDI와 반응할 수 있다. 지방산을 구매하여 사용하기 보다는, 또 다른 환경오염 물질인 폐식용유에서 지방산을 추출하여 이와 MDI의 반응성을 이용한 접착 제를 제조한다. 이로써 포름알데히드를 비롯한 오염물질 방출을 최대

한 억제시키면서 동시에 경제적으로도 경쟁력을 갖출 수 있는 친환경 접착제를 만든다.

- 다양한 중량비(오존산화 지방산/pMDI=1:1~1:3)로 접착제를 제조한 후, 접착 강도 테스트를 통해 접착력을 확인하고, 포름알데히드 방출 량 측정을 통해 안정성 여부를 확인하고자 한다.

□ 연구범위

○ 선행 연구 분석

- 국립중앙과학관 과학전람회 자료 분석

1) 단백질과 산으로 만드는 가정용 친환경 접착제(배주윤,이동재,전 현도)

유독한 물질을 포함하지 않은 친환경 접착제를 만들 수 없을 지 의문에서 출발하여, 단백질이 산과 만나면 덩어리가 되고 그것이 접착성을 가지고 있다는 사실을 알아냈다. 이를 통해 유해 물질을 포함하지 않은 단백질과 산으로 만든 친환경 접 착제를 제조하였다.

2) 전통 감탕을 이용한 금속 접착제 개발(정지훈,정준경)

예로부터 감탕을 만들어 나무나 금속을 접착하며, 현재까지도 전통 감탕이 금속공예 작업 시 사용하고 있다는 것을 인터넷 을 통해 알게 되었고, 자연에서 얻은 재료로 만든 감탕이 금 속 접착제에 비해 성능이 우수하고 경제적이며 친환경 접착제 임을 증명하였다.

3) 두륜산 붉나무칠 접착제 개발과 이용에 관한 탐구(박지구,이충재) 두륜산 붉나무칠을 화학적으로 분석하고 그 특성을 단청에 이 용하는 방법을 찾으며 내수성. 내공해성. 강한 접착제 및 재료 를 개발하여 단청,벽화,탱화의 퇴색,박락을 방지하는 방법을

착안하였다.

4) 버려지는 서대 껍질을 이용한 묵과 접착제 제조 방법에 관한 탐구(강민재,김미라)

서대의 껍질로 접착제를 만들어 이의 접착성을 여러 가지 조 건에서 기존의 공업용 접착제와 비교 검토하여 비교 우위성을 입증함으로써 폐자원의 활용 가능성을 제시했다.

- 국회 도서관

1) 목재 리그닌과 식물성기름의 오존산화 및 화학처리 기술을 이 용한 생분해성 친환경 접착제 개발에 관한 연구(환경부)

2) 단백질계 친환경 목재 방부제 및 판상재료용 접착제 개발(농 림수산식품부)

3) 포름알데히드 성분을 포함하지 않은 목재용 수계 접착제 개발 (환경부)

- 선행 연구 분석 결과, 기존의 공업용 접착제를 대체할 친환경 접 착제를 개발하기 위한 연구가 조금만 찾아봐도 많이 볼 수 있을 만큼 상당하다는 것을 알 수 있었다. 그러나 버려지는 폐식용유 를 기반 물질로 사용한다는 점에서 우리의 탐구 주제는 충분 히 독자성을 가지며, 자원 재활용의 측면에서도 뛰어나다.

2. 연구 수행 내용

□ 이론적 배경

○ 이론적 배경

[그림3] 새집 증후군의 증상

- 새집증후군

새집증후군은 새 집으로 이사한 뒤 두통, 피로, 호흡곤란, 천식, 비염, 피부염 등의 증상이 나타나는 것을 의미하며 SHS(Sick House Syndrome) 또는 SBS(Sick Building Syndrome)로 불린다.

이는 신축 건물의 마감재나 건축자재에서 배출되는 포름알데히 드와 휘발성유기화합물(VOCs)로 인해 거주자들이 일시적 또는 만성적인 각종 질환을 호소하는 것이다.

사람이 이러한 오염에 짧은 기간 노출이 되면 두통, 눈·코·목의 자극, 기침, 가려움증, 현기증, 피로감, 집중력 저하 등의 증상이 생길 수 있다. 그러나 오랜 기간 노출이 되면 호흡기질환, 심장 병, 암 등의 질병이 나타날 수도 있다.

실내공기 오염 정도는 집 안팎의 환경 조건, 사용한 건축자재의 종류와 공법, 환기시설에 따라 큰 차이가 난다.

따라서 이러한 피해를 줄이기 위해서 는 화학물질을 함유하고 있는 마감재 대신 친환경 소재를 사용해야 한다.

또한 환기를 자주하여 실내의 오염물 질을 내보내고, 공기정화용품을 사용 한다. 새집으로 이사 갈 경우에는 이사하기 전에 보일러 등으로 실내 온 도를 높인 후 환기를 시켜 휘발성 유 해물질이 밖으로 빠져나가게 한다.

- 포름알데히드

화학식 HCHO. 가장 간단한 구조를 가진 알데히드. 탄소와 목 재·설탕 등 많은 유기물질의 불완전연소에 의해 연기나 불꽃 속 에 함유되며, 대기에도 미량이 존재한다. 여러 휘발성 유기화합물

[그림4] 포름알데히드의 방출량에 따른 증상

중에서도 가장 비등점이 낮아 초휘발성 유기화합물로 분류하며.

공기 중에서 아주 쉽게 방산된다. (분자량 30.0, 녹는점 -118.3~

-117.8℃ , 끓는점 -19.3℃ , 비중 1.815(측정온도 -20℃)이다.)

포름알데히드는 물에 잘 녹으므로, 35~38% 수용액은 방부제로 쓰인다. 공업적으로 베이클라이트· 요소(우레아)수지·멜라닌수지·

비닐론 등의 합성원료로서 중요하다.(포름알데히드는 초휘발성 유기화합물이기 때문에 접착제를 빨리 굳게 하는 데에 핵심적인 역할을 하여 접착제나 페인트 등의 성분으로서 적합하다.)

포름알데히드는 목재, 금속 등 다양한 분야에서 접착제, 소독제, 방부제, 페인트 등의 화학가공품에 들어가며, 여러 플라스틱 제품과 카페트, 화장품, 샴푸 등에도 포름알데히드가 미량 함유되어 있다.

이것이 그냥 방출되기도 하고, 목재에 수분이 들어가면서 포름 알데히드가 가수분해 되어 방출 되기도 한다. 특히 고온다습한 환경의 경우 이러한 가수분해가 촉진되어지기 때문에, 건축 후 오래된 건물이나 여름철이나 겨 울철 난방을 하였을 때 포름알 데히드 배출량이 많아지기도 한 다. 때문에 여러 건축자재에 함 유된 포름알데히드가 공기 중으 로 방산 되면서 실내 공기를 오 염시키며 인체에 악영향을 끼치 게 된다.

- 폐식용유

폐식용유의 구체적인 사용 실태 조사를 위해 통계청 홈페이지

[그림3] 지방산 구조

에서 폐식용유 사용에 관한 통계 자료를 구했다.

폐기물 종류

항목별 (1)

항목별 (2)

항목별

(3) 2006 2007 2008 2009

폐유

발생내역 전년도

이월량 소계 9,610.7 12,779.0 14,452.0 10,447.7

발생내역 현재년도

발생량 소계 686,295.3 731,602.5 698,554.4 724,273.8

처리방법

자가처리

소각 - - - 21,936.2

매립 - - - 0

재활용 - - - 11,920.9

기타 - - 24,688.8 1,926.8

위탁처리

재생처리 371,583.5 442,791.7 469,727.4 489,159.1 중간처리 247,500.2 221,044.2 199,455.3 188,996.5 최종처리 20,348.1 12,475.9 219.5 425.9 공공처리 2,428.3 3,378.5 1,307.7 779.8 위탁처리 기타 10,945.4 6,685.2 3,894.2 0.0 보관량 소계 소계 12,311.0 29,246.3 13,713.5 19,576.4

[표1] 국내 폐유의 처리방법과 그 처리량

자료를 통해서 국내에만 해도 폐식용유의 발생량이 상당히 크다 는 것을 알 수 있다. 또한 가정에서 폐식용유 배출 방법을 조사 한 설문 조사에서 쓰레기로 배출이 41.65%, 경험이 없다가 26.71%, 분리배출이 18.03% 변기나 싱크대를 통하여 하수구로 배 출이 8.99% 인 것을 통해서 대부분의 폐식용

유가 제대로 활용되고 있지 않음을 알 수 있 다.

- 지방산

1개의 카복시기(-COOH)를 가지는 사슬 모 양의 1가의 카복실산을 말한다. 자연계에 존 재하는 지방산은 거의 대부분이 짝수인 탄소 수로 되어 있다. 지방산은 알칼리 용액에서만

수용성을 띤다. 포화지방산은 탄소간의 이중결합이 없어서 수소 를 더 받아들일 수 없는 지방산을 의미하며, 불포화지방산은 이 중결합을 하나이상 가지며, 이중결합이 파괴될 때 수소를 받아들 일 수 있다.

- MDI

메틸렌 디페닐 디이소시아네이트라고 하며, 방향족 디이소시아네이 트류 화학 물질이다. 아이소시아네이트는 반응성이 매우 크고 특히 활성 수소를 가지고 있는 화합물들과는 쉽게 반응한다. 본 실험에 서는 오존 산화된 지방산의 OH기와 반응시키기 위해 쓰였다.

색상 분자량 비중 당량무게 반응기 -NCO함량(%)

갈색 300~400 1.23(25℃) 133.3 2.625 35 [표2] MDI의 특징

□ 연구주제의 선정

○ 가설 설정

- 건국대학교 산림과학과에 자문을 구하여 기존에 제조된 오존산화 폐식 용유를 이용한 목재 접착제에 대해서 배우던 도중, 우리는 폐식용유의 성분 중 글리세롤은 접착력에 아무런 기여를 하지 않는다는 것을 알게 되었다. 이 점에 착안하여 ‘폐식용유 속 글리세롤 부분을 제거하고 지방산을 추출하여 접착제를 만들면 접착제의 성능이 강화될 것이다’

이라 가설을 설정하게 되었다. 폐식용유의 지방산과 글리세롤의 분리 가능성을 확인하고자 본격적인 탐구에 앞서 폐식용유 비누 만들기 실험을 진행하게 되었다.

○ 선행 실험을 통한 가능성 검증

- 저어준 시간에 따른 폐식용유의 글리세롤과 지방산의 분리

기존의 비누 만들기 실험에서는 좋은 비누를 만들기 위해서 NaOH 수용액과 폐식용유를 섞은 뒤에 40분 이상 끊임없이 저어준다. 우 리는 반대로 충분히 저어주지 않는다면 비누가 만들어지지 않고 지 방산 층과 글리세롤 층이 분리되어 글리세롤 층을 제거하고 지방산 을 우리가 원하는 대로 사용을 할 수 있을 것이라 생각하였다.

1) 실험방법

가) NaOH 400g을 0.66L의 물에 용해시킨 후, 폐식용유와 섞어 주었다.

나) 폐식용유와 NaOH 수용액의 혼합물을 6개의 비커에 나눠 담 고, 각각 10분, 20분, 30분 씩 저어 주고, 상태를 확인한다.

[그림4] NaOH 수용액 제조 [그림5] 폐식용유 +NaOH수용액 [그림6] 저어주기

2) 실험 결과

저어준 시간이 짧을수록 층의 분리가 더 잘 되었다.

저어준 시간 층 분리 정도 10분 두 층으로 분리됨 20분 일부가 분리됨 30분 분리되지 않음 [표3] 저어준 시간에 따른

폐식용유의 층 분리 정도 [그림7] 10분 저어 준 결과

3) 선행 실험의 결론

폐식용유가 지방산과 글리세롤 층으로 분리되는 것을 확인하 였다. 이를 통하여 폐식용유로 접착제를 만들 때, 지방산만을 따로 추출하여 접착제를 만들 수 있다는 가능성을 확인하게 되었다.

□ 연구 방법

○ 건국대 산림과학과 박헌 교수님께 자문

- 지방산의 오존산화에 의한 접착력 향상

NaOH에 의해 폐식용유가 지방산과 글리세롤로 분리되고, 이 지방 산을 오존산화 시킴으로써 다량의 OH기가 생성되어 pMDI와 오존 산화 지방산이 적극적으로 반응함으로써 접착력이 향상될 것이다.

[그림8] 지방산과 글리세롤 분리 반응

○ 문제 해결을 위한 실험 기법

- Magnetic stirrer 활용

플라스틱 혹은 유리로 피복된 자석과 모터를 이용한 교반기로 가열 판 밑의 전동모터의 자기장의 영향으로 자석이 회전하며 작동한다.

- 오존 처리

오존은 비중 1.72(공기는 1), 끓는점-112℃, 녹는점-193℃인 기체다.

오존은 산화력과 표백 살균력이 강하다. 분자식은 O₃로 불안정한 상태로 존재한다. 오존은 인체에 해롭고 대기오염원인 산화제의 주 성분이다. 오존의 이러한 산화 분해 작용으로 물질을 산화시키는 처리 방식이 오존처리이다. 소비전력이 크나, 안정하고 간단하게 오존의 산화를 조작할 수 있다. 본 실험에서는 지방산의 불포화 이 중결합을 산화시켜 OH기를 지닌 물질로 변화시킬 때 사용하였다.

- 감압증발법 (감압농축법)

대기압 이하로 감압해서 실행하는 증발이다. 두 액체 물질이 섞 였을 때, 감압상태에서 열을 가해 한 물질만 증발시키고, 따로 분리하는 방법이다. 본 실험에서는 핵산(Hexane)과 지방산을 분 리할 때, 아세톤과 지방산을 분리할 때 사용하였다.

[그림9] Magnetic stirrer [그림10] 감압농축기

□ 연구 활동 및 과정

○ 재료 - 폐식용유

학교 급식실의 폐식용유를 얻어서 미세한 천(광목)으로 이물질을 걸러 사용하였다.

- pMDI

pMDI는 AKZO NOBEL Casco Adhesive사의 1993을 사용하였다.

- HCl

1mol/L의 HCl 수용액을 사용하였다.

- 합판

접착 강도시험은 KS F 3101에 의거하여 실시하였으며, 규정 중 ‘시 험편 A(구성 단판의 켜 수가 3인 합판)’로 제조하였다. 자작나무의 판을 사용하였으며 두께는 3mm, 함수율은 6%이하로 조정하였다.

- 헥산

분자식이 CH₃(CH₂)₄CH₃인 노르말 헥산(n-hexane)을 사용하였다.

○ 탐구 방법

1) 지방산과 글리세롤의 분리

NaOH 2.64g(0.066mol)을 증류수 100ml에 용해하고 magnetic stirrer로 15분간 교반시킨다. NaOH 수용액에 폐식용유 20g (0.018mol)을 넣고, 손으로 10분간 저어 교반시킨다. 교반 후 지 방산과 글리세롤로 분리되면 filter paper로 글리세롤을 걸러낸다.

2) 용액 중화

글리세롤을 걸러낸 지방산 용액에 1mol HCl 53g을 넣고 pH7로 중화시킨다.

3) 지방산 추출

중화된 용액에 헥산(Hexane)을 50g을 넣고 3시간 동안 교반 시킨다. 교반시키면 수용액과 헥산(Hexane), 지방산 용액의 층 이 분리된다. 분별 깔대기를 이용해 수용액을 제거하여 핵산 (Hexane)과 지방산이 남은 용액을 분리해낸다. 헥산(Hexane)과 지방산이 남은 용액을 1시간 동안 감압 농축시켜 헥산(Hexane) 을 제거하고 지방산을 추출한다.

4) 지방산 오존산화

지방산 50g을 아세톤 450g에 넣고 magnetic stirrer로 교반시 키면서 3시간동안 오존 산화시킨다.

5) 오존 산화된 지방산 추출

오존 산화된 지방산과 아세톤 혼압액을 40~50°C의 온도에서 1시간 동안 감압 농축시켜, 아세톤을 제거하고 오존 산화 처리 된 지방산을 추출한다.

6) 접착제 제조

오존 산화 처리된 지방산과 pMDI를 다양한 중량비로(오존산 화 지방산:pMDI=1:1~1:3) 혼합하여 접착제를 제조한다.

7) 접착력 테스트

접착제를 3켜의 자작판의 사이에 한 면에 1.2g 씩 총 2번을 도 포한다. 접착제를 바른 자작판을 온도는 150°C, 압력은 10kgf/㎠

으로 조정하여 드라이오븐기에서 4분간 가열한다. 만능재료시험 기를 이용하여 접착강도 시험을 실시한다.

접착강도 시험은 KS M 3720에 의거하여 실시하였으며, 규정 중 ‘3장을 붙인 합판 시험편의 제작’에 의해 시험편을 제조한다.

8) 포름알데히드 방출량 측정

제작한 폐식용유 접착제의 포름알데히드 방출량 측정을 건국 대학교 산림과학과 연구팀에 의뢰하였다. 연구팀에서는 제조된 합판으로부터 시편을 채취하여 데시케이터법으로 20±1℃에서 24시간 동안 포름알데히드를 포집한 후 아세틸아세톤-초산암모 늄 용액으로 처리한 후 65℃ 온수로 10분간 가온한 후 UV로 측정하였다.

[그림11]글리세롤-지방산 분리 [그림12]글리세롤 걸러내기 [그림13] 지방산 추출

[그림14] 오존산화 [그림15] 오존산화 지방산추출 [그림16] 인장강도측정

○ 시행착오 극복

- 폐식용유에서 글리세롤과 지방산을 분리시키기 위한 노력 접착력에 아무런 기여를 하지 않는 글리세롤을 제거하고 지방산 만을 추출하여 접착제를 제조하기 위해서는 폐식용유에서 글리 세롤과 지방산을 분리시키는 과정이 필수적이다. 글리세롤과 지 방산을 분리시킬 수 있다는 가능성은 비누만들기 실험에서 확인

하였지만 적절한 NaOH의 양을 찾고, 적절한 교반 방법을 찾아 내는 일은 쉽지 않았다.

먼저, NaOH 수용액을 제조하는 과정에서 수많은 실패를 거듭 한 후에 건국대학교 산림과학과 교수님의 자문을 구하여 정확한 농도 계산을 통해 폐식용유 20g(0.018mol)을 가수분해 시키려면 NaOH 2.64g(0.066mol)이 필요하다는 것을 알게 되었다. NaOH 2.64g (0.066mol)을 증류수 100ml, 150ml, 200ml에 각각 용해시킨 NaOH 수용 액을 제조하였다. 각 NaOH 수용액을 폐식용유 20g(0.018mol)과 섞어주 었을 때, 증류수 양을 100ml로 한 경우 글리세롤과 지방산의 층 분리가 가장 잘 일어났다.

NaOH 수용액과 폐식용유 혼합액을 섞어주는 방법과 시간에 있 어서도 처음에는 magnetic stirrer로 교반을 시도하였다. 그러나 magnetic stirrer로 교반을 하게 되면 NaOH에 의해 분리된 글리 세롤과 지방산이 다시 섞여버려서 층 분리에 실패하였다. magnetic stirrer의 속도와 시간을 다양하게 조절해 보아도 글리세롤과 지방산의 층 분리는 계속 실패를 거듭하였다. 마지막 방법으로 magnetic stirrer를 사용하지 않고 고전적인 방법으로 돌아가 눈으로 층 분리 정도 를 확인해가며 손으로 골고루 10분간 저어주었더니 NaOH에 의 해 폐식용유에서 가수분해 반응이 적절히 일어나고, 글리세롤과 지방산이 개별 층을 이루도록 분리하는데 성공하였다.

- 지방산 용액의 중화점을 찾기 위한 노력

글리세롤을 걸러낸 지방산 용액은 첨가된 NaOH로 인해 염기성 을 띠고 있다. 이를 중성으로 만들기 위해 HCl용액으로 중화하 는 과정에서 중화점을 찾기란 쉽지 않았다. 이 또한 고전적인 방 법으로 HCl용액을 한 방울 씩 떨어뜨리고 pH 시험지로 산도를 확인해 가면서 중화점을 차근차근 찾아나갔다. 그 결과, 1mol HCl 53g을 넣었을 때 pH7로 중화시킬 수 있었다.

- 감압 농축 온도 조절

오존 산화된 지방산에는 오존 산화 과정에서 사용된 아세톤이 포 함되어있다. 이 아세톤을 제거하고 오존 산화된 지방산을 추출하 기 위해 감압 농축을 하는 과정에서도 시행착오가 있었다. 처음 시도에서 감압 농축을 50℃ 이상에서 진행하여 아세톤뿐만 아니 라 오존 산화된 지방산까지 모두 날아가 실험이 다시 원점으로 돌아갈 수밖에 없었다. 폐식용유를 광목천에 걸러 미세한 부유물을 제거하는 첫 단계부터 다시 차근차근 밟아가고, 감압 농축으로 아세 톤을 제거하는 과정에 도달하였다. 이때, 온도를 40℃~50℃로 낮추고 감압농축을 시행함으로써 오존 산화된 지방산을 추출할 수 있었다.

3. 연구 결과 및 시사점

□ 연구 결과

○ 접착강도 시험 결과 - 결과 데이터

[그림17] 오존산화 지방산:pMDI=1:1

[그림18] 오존산화 지방산:pMDI=1:2

[그림19] 오존산화 지방산:pMDI=1:3

- 결과 정리 및 분석

오존산화 지방산: pMDI 횟수 평면인장강도(kgf/cm²) 평균(kgf/cm²)

1:1

1회 24.955

22.557

2회 16.946

3회 17.735

4회 20.748

5회 32.400

1:2

1회 12.691

14.725 (2회 제외시

18.407)

2회 0.000

3회 20.630

4회 25.176

5회 15.129

1:3

1회 22.825

22.848 (3회 제외시

24.856)

2회 23.565

3회 12.807

4회 17.250

5회 29.534

6회 31.106

[표4] 접착강도 시험 결과

오존산화 지방산:pMDI=1:1의 비율로 접착제를 제조한 경우 평면 인장강도 22.557 kgf/cm²(평균값), 오존산화 지방산:pMDI=1:2의 비 율로 접착제를 제조한 경우 평면인장강도 18.407 kgf/cm²(2회를 제 외한 평균값), 오존산화 지방산:pMDI=1:3의 비율로 접착제를 제조 한 경우 평면인장강도 24.856 kgf/cm²(3회를 제외한 평균값)으로 측 정되었다. 오존산화 지방산과 pMDI의 혼합 비율은 1:3일 때 가장 강한 접착력을 보였다.

혼합 비율에 관계없이 모든 경우에 평면인장강도가 KS기준치 (7kgf/cm²)를 훨씬 상회함으로써 강한 접착력을 보였다. 또한, 글리 세롤을 제거하지 않은 폐식용유 자체를 오존산화 시켜 만든 접착 제를 도포한 자작판의 평균 강도인 13.66kgf/cm²(평균값)에 비해 서도 큰 접착효과를 보여준 결과이다.

○ 포름알데히드 방출량 측정 결과

포름알데히드 방출량을 측정을 의뢰한 결과, 0.18mg/l로 KS기준치 (5~7mg/l 이하)보다 훨씬 낮은 양으로 포름알데히드가 거의 방출되 지 않는다고 보아도 무방하다.

□ 시사점

○ 접착력 강화

가장 강한 접착력을 보인 오존산화 지방산:pMDI=1:3의 비율로 제조한 접착제의 경우 평면인장강도 24.856 kgf/cm²로 일반 폐식 용유 오존산화 접착제의 평면 인장강도값 13.66kgf/cm²(평균값) 보다 강한 접착력을 보였고, 또한 KS기준(7kgf/cm²)을 훨씬 상 회함으로서 폐식용유에서 글리세롤 부분을 제거하여 접착력이 높아진 것을 확인할 수 있었다.

○ 새집증후군 예방

제조된 오존산화 지방산/pMDI 접착제는 비포름알데히드계 접착 제로서 포름알데히드가 거의 방출되지 않으므로 새집증후군의 근본 적인 원인을 제거하였다고 할 수 있다. 이 접착제를 활용함으로써 아토피성 피부질환이나 호흡기 질병을 예방할 수 있을 것이다.

○ 친환경성

폴리올 대신 폐식용유로부터 분리한 지방산을 사용함으로써, 석유화학제품에 대한 의존도를 낮출 수 있고, 만들어진 접착제 는 포름알데히드를 거의 방출하지 않음으로써 환경오염을 줄이 는데 도움을 준다. 또한 폐식용유가 적극적으로 재사용됨으로써 폐식용유에 의한 막대한 오염을 줄일 수 있다.

○ 경제성

폐식용유에서 글리세롤을 분리시키는 과정에서 비용이 들기 때 문에 기존의 폐식용유 접착제보다 더 비용이 들어가지만 기존의 폴리올 접착제와 비교했을 때 원가절감의 효과가 있을뿐더러(폴 리올 3200원/kg ,폐식용유 600원/kg) 폐식용유 처리 비용 또한 절감되기 때문에 충분한 경제적 효과를 얻을 수 있다.

4. 홍보 및 사후 활용

□ 후속 연구 추진

○ 본 연구의 결과 데이터를 살펴보면, 평면인장강도 측정값의 표준편차 가 비교적 크게 나타난다. 이는 접착제를 자작판에 도포하는 기술이 정교하지 못한 것과, 평면인장강도 측정 횟수가 5~6회 정도로 충분하 지 못한 것에 그 원인이 있다고 볼 수 있다. 그러므로 후속 연구에서 접착제를 도포하는 연습을 반복하여 기술을 향상시킨 후, 측정 횟수 를 충분히 늘려 표준편차를 줄여야 할 것이다.

○ 또한, 오존산화 지방산과 pMDI 접착제의 혼합 비율을 더욱 정교하고 다양하게 설정하여, 가장 강한 접착력을 만들어 낼 수 있는 최적의 혼합비율을 찾아낼 필요성도 있다.

□ 홍보

○ 본 연구의 결과 및 후속 연구를 통해 보완된 결과는 논문집 게재를 통해 발표 하고, 홈페이지 등을 통해 홍보할 예정이다.

5. 참고문헌 및 사이트

○ 강찬영, 이응수, 서준원, 박헌. 2011. 오존산화 폐식용유와 pMDI접착 제의 합판 접착력. 목재공학 39(6): pp. 500~501

○ 건국대학교. 2003. 폐식용유를 이용한 비포름알데히드 목재 접착제 제조 기술 개발. pp. 25~28

○ 국회도서관 홈페이지 http://dl.nanet.go.kr/SearchList.do

○ 통계청 홈페이지 http://kosis.kr/nsikor/view/stat10.do

○ 국립중앙과학관 홈페이지http://www.science.go.kr

○ 네이버 백과사전. http://100.naver.com/100.nhn?docid=142551

○ 네이버 지식사전. http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=421160 http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=626511 http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=516050 http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=432904