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폴리락틱에시드를 이용한 생분해성 섬유 및 플라스틱

폴리락틱에시드를 이용한 생분해성 섬유 및 플라스틱1. 폴리라틱에시드(Poly(Lactic acid))란?poly (lactic acid)는 오랜동안 연구되어왔는데, 체내에서 효소의 작용없이 단순 가수분해된다. poly (glycolic acid)는 강도 유지기간이 4주이고, 완전분해에 3개월이 걸리지만 poly (lactic acid)는 강도 유지기간이 6개월 이상이고 1년이 지나야 완전분해가 된다. PLA는 의약 방출조절성 재료, 인조피부(artificial skin ) 및 봉합사(suture) 등에 응용이 가능하며 특히 장기간의 치료를 요하는 골절치료에 적합한 소재로 생체 내에 젖산으로 분해되어 신진대사를 통해 전혀 무해하게 제거된다.PLA는 L- 형과 D- 형의 입체 이성질체가 있으며 PLLA 및 PDLA는 융점이 각각 180℃이고 결정성수지이지만 L- 형과 D- 형의 공중합체는 결정성 및 융점이 낮아진다. 생체내에 존재하는 젖산은 L(+) 이성질체이며 따라서 골절접합 재료로는 결정성이 높은 PLLA가 사용된다. 골절접합 재료는 스테인레스강, Co- Cr합금, Ti합금 등으로 제조되어 여러개의 나사를 이용하여 고정시켜 사용된다. 그러나 이와 같은 금속제 골절접합재는 장기간 몸속에 남아있을 경우 부식이 일어나 세균감염의 문제가 있고 별도의 제거 수술을 해야하는 번거러움이 있다. 또한 스테인레스강은 100∼200GPa의 탄성율을 갖는 반면 뼈는 10∼20GPa의 탄성율을 갖는다. 따라서 금속제 골절접합제는 뼈가 치유된 후에도 뼈를 강하게 잡고 있어 발육을 악화시키는 골다공증의 원인이 된다. 이에 비해 PLLA는 뼈가 치유됨에 따라 강도가 서서히 감소하여 뼈의 내성을 증가시키며 또한 분해되어 생체내에서 완전히 제거된다.2. 폴리라틱엑시드의 범용화일본의 Shimadzu와 미국의 Cargill사는 PLLA를 LCA의 개념에 맞게 범용화하였다. PLLA는 영안정성이 낮아 가공시 분해가 일어나므로 대부분 높은 분자량의 PLLA를 합성하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 특히 모노머의 가격을 낮추고 single step process를 도입하여 가격을 많이 낮추었다. PLLA는 범용성 소재인 PS와 색상, 투명도, 취성 등이 유사하고 기계적 물성은 유사하나 결정성 고분자이기 때문에 배향시 PS보다 물성이 우수하였다. 또한 환경친화적 개념에 의하여 전분으로부터 발효시켜 lactic acid 모노머를 만든 후 고리화(cyclization)하여 L- lactide를 만들고 이를 개환중합하여 PLLA를 얻었다.3. 관련기사 (요약내용)환경친화기업-한국PLA주식회사투명하면서도 생분해되는 PLA용기 국내 최초 개발환경부 일회용품 사용 ‘신고포상제’ 아직 정착 안돼PLA는 ‘Poly Latic Acid’의 약자로 쉽게 얘기하면 ‘젖산 플라스틱’이란 의미를 담고 있다. 이는 옥수수에서 포도당을 추출하고 이를 다시 발효시키는 과정에서 물을 가수분해시켜 만드는 것이다.따라서 PLA 는 결국 100% ‘옥수수’로 된 순 식물성 플라스틱으로 보면 될 것이다.2003년 7월, 환경부의 ‘자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률’ 본격 시행이후 친환경용기산업의 활성화새로운 친환경소재·신물질이 인간의 삶에 유익하기 때문에 기존의 일회용품 사용을 줄이거나, 친환경소재로 대체하자는 의미로 볼 수 있는 것입니다.”일회용·가정용·농업용까지 생분해성소제의 무한한 시장성PLA의 응용분야 원료에는 여러 가지가 있다. 우선 일반 tray·도시락 등 기존의 진공,압공,압진공 기계들을 그대로 활용할 수 있는 원료가 있고, 그리고, 사출용 원료로서 나이프·스푼·포크나 페트병 모양처럼 보다 정교하게 만들 수 있는 것으로 여러 산업용 분야에 많이 쓰여지고 있다.또한 비닐 형태인데, 이는 백화점에서 사용하는 ‘Roll 봉투’, 그 다음에 쓰레기종량제 봉투·각종 유아용 기저귀·여성용 패드·농업용 멀칭필름까지 산업전반에 걸쳐 확대가 가능해지는 것이다.결국 “지금은 tray나 도시락 중심으로 하고 있지만, 점차 사업적으로 진행해 가면, 산업 전분야에 걸쳐, PLA소재를 응용한 다양한 제품이 나온다’는 것이 李玘贊 대표의 설명이다.생분해성과 생붕괴성의 차이“생붕괴란 그냥 학문적 용어일 뿐으로 실제하는 법적 개념은 아닙니다. ‘생붕괴’란 개념자체가 중국지역에서 기존의 PE나 PP에 전분을 30∼50% 정도 섞어서 만든 제품으로 생분해도 비분해도 아닌 것이죠.”생붕괴가 더 위험한 것은 처음부터 분해가 안되는 것은 이를 별도 수거해 활용하면 되고, 생분해는 소각이나 매립으로 바로 처리되지만, 생붕괴는 그 속에 함유된 녹말성분 30∼50%만 썩을 뿐, 나머지 성분은 미세한 ‘플라스틱 샌드(알갱이)’형태로 남아, 눈속임만 할 뿐 실제는 환경오염의 주범이 된다는 것이다.PLA용기의 압축강도·인체무해성 등 차별화만약, 환경친화성 신소재가 나왔다면, 기존산업의 대체효과가 있어야 할 것으로 녹말이나 전분을 활용한 용기제조는 지금까지와는 전혀 다른 산업분야임이 분명하다.

공학/기술| 2008.09.04| 4페이지| 1,000원| 조회(1,225)

PLA, lactic acid, 폴리라틱에시드 폴리?

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나노바이오기술에 관한 설명, 당면과제 및 향후 전망

세계를 바꾼 공학기술전공( ) 학번( ) 성명( )주제 : 나노바이오 기술1. 기술의 발전 단계 및 현황나노기술이란 포괄적인 용어로 과학, 산업체 그리고 매체에 따라 그 해석이 다르다. 여기서는 나노기술을 과학자들이 분자 수준에서 작업할 수 있고, 본질적으로 새로운 분자조직을 갖는 소형 및 대규모 구조를 만들 수 있는 능력으로 정의한다.나노기술에서 다루는 범위는 주로 0.1 nm∼100 nm 이며, 그 크기가 갖는 기술적인 특성 때문에 재료 및 시스템 분야 즉, 구조 및 구성품이 물리적, 화학적, 생물학적 성질과 현상 및 처리공정에서 혁신적으로 개선된 효과를 나타낼 수 있는 곳에서 기대를 모으고 있다.2. 응용예(3~4가지)(1) 나노 기능소자나노기술을 이용하여 정보저장 소자 (MRAM), 연산소자 (SET), 정보입출력 양자점소자 (LD), 정보표시소자 (CNT-FET), 전원 (CNT Battery) 등을 개발하면 초고성능 Super-Computer를 손목시계 만한 크기로 제작하여 항상 휴대하고 다닐 수 있다. 또한 지구상의 모든 정보를 Tera-bit의 속도로, 그리고 실시간으로 수집 및 분석할 수 있게 된다.(2) 나노소재- 입자재료 : 나노촉매, 나노박막, 미세분리기술, 나노탄소물질 등- 벌크재료 : 자성재료, 고탄성재료, 저마찰제, 복합재료 등의 물성 향상(3) 나노소자- 나노소재 및 구조를 이용한 나노기능소자- 초고밀도 메모리 소자, 초고속 통신소자, 초저소비 전력 소자(4) 환경/생명공학- 생체재료 : 바이오 세라믹스, 생체 자기물질 등- 생체 기능소자 : 분자컴퓨터, 분자모터, 생체 전자공학- 에너지/환경 : 고효율 태양전지, 연료전지(4) 기반기술- 나노 소자/소재 측정 및 평가기술- 나노 구조체 제작을 위한 공정기술3. 당면과제 및 향후 전망나노기술의 파급력과 혁신성을 인식한 주요 국가들은 2000년대 들어정책적 우선순위를 두고 R&D 및 상업적 활용을 적극 지원하고 있는데,현재 세계 30여 개 국가들이 나노기술의 주도권 확보와 경제적 이용을 위해 적극적으로 노력하고 있는 중이다.그 중 미국은 국가나노주도계획(NNI, National NanotechnologyInitiative)을 통해 나노과학과 엔지니어링기반구축을 목표로 학제간 전략을 추진 중이다. 다른 국가들도 각자우위를 구축하는 분야에서 영역을 개척해 나가고 있으며, 중국 등 후발국들도 전문분야에서 비교우위를 갖고 특화하려는 노력을 집중하고 있다.나노기술은 이제 과학, 교육, 국제 R&D에서 상호작용이 가속화하고 있는 제반 여건의 국가간 차이는 중점을 두는 사업 영역에서도 나타나고있으며, 산업과 R&D 사업추진계획에서도 반영되고 있다. 민간부문에서도 관심이 증대하고 있는데, IBM, Motorola, Xerox, HP, Lucent, Hitachi, Unilever, Loreal,Corning, Dow Chemical, 3M과. 같은 다국적기업들도 나노단위 연구에 참여하고 있으며, 선진국에서는 벤처캐피털도 나노기술에 기반을 둔 창업기업에 대한 지원을 확대하고 있다. 나노기술을 활용한 제품 및 산업화는 아직 초기단계이지만, 기술의 잠재력과 파급력은 기존의 산업 및 기술의 흐름을 바꾸는 새로운 패러다임의 주요한 동인이 될 것으로 예상되고 있다. 모든 과학기술은 개념의 창출, 관련 과학기술의 발달, 공정기술의 개발과 산업화 과정의 전개 등의 과정을 거치는데, 현재 나노기술은 과학기술 발달에서 산업화 초기로 접어들고 있다. 이미 일부 나노소재 기술은 원재료공급 차원의 시장을 형성하고 있으며, 나노구조물의 특성 분석 및 관찰기술도 점차 시장을 확보하고 있는 단계로, 곧 성장기를 거쳐 성숙기로 접어들 것으로 예측되는 등 다른 분야에 비해 상대적으로 커다란 시장을 형성하고 있다.시장규모상용화시기적용분야소재3,40010년이내기존 공법으로 만들 수 없는고성능·고기능소재생산반도체3000~350010~15년테라비트급 반도체 개발의학180010~15년의약품 생산의 50%가 나노기술제품으로 전환화학 정유100010~15년석유 정제 및 화학플랜트 나노구조 촉매 적용운송70010년이내나.노.소.재. 및. 나.노.부.품. 장.착. 확.대., 항.공.기.분야별로는 최종제품에서는 가전,미용 첨가제 등에서 나노 관련 제품이 늘어나고 있으며 중소기업과 대기업 비중이 비슷한 편이다. 중소규모연구비 투자로 사업화가 가능한 나노소재 분야에서는 중소 및 벤처기업비중이 높은 편이며, 나노급 전자소자개발 등 공정개발 분야에서는 대규모

공학/기술| 2008.09.04| 4페이지| 1,000원| 조회(286)

나노, 나노소재, 나노 나노소재 나노바

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중금속 시멘트의 실태와 이에관한 정부의 발표, 그리고 저저의 견해

시멘트 중금속제출일 :담당교수 :전 공 :학 번 :이 름 :목 차1. 레포트 목적 및 문제 제기2. 중금속 시멘트 실태3. 환경단체 및 우원식 의원 발표내용4. 환경부 발표내용5. 환경부 및 환경단체 주장내용에따른 시멘트 중금속에 관한 견해6. 자료 출처1. 레포트 목적 및 문제 제기소성로에서 생산된 시멘트에서 중금속이 다량검출 됨에 따라 환경단체 및 우원식의원 등이 환경부와 시멘트 업계 등에 기준 강화와 해결책을 요구하였으나 환경부는 시멘트에서 중금속이 검출된 것을 인정하면서도 용출 시험 등 을 문제 삼으며 두둔하고 있다는 의혹을 사고 있다. 따라서 현재까지 발표, 보도된 자료를 토대로 양측의 의견을 종합해 사실관계를 파악하고 의견을 제시하고자 한다. 또한 시멘트 중금속문제에 있어서 양측의 의견이 엇갈리고 있는 용출시험 방법 및 기준에 대해 조사하고 의견을 제시하고자 한다.2. 중금속 시멘트 실태환경운동가 최병성 목사가 '쓰레기시멘트' 문제를 제기하면서 시멘트 공장을 둘러싼 환경오염 문제가 대두되자, KBS 청주방송국 한 피디가 재미있는 실험을 했다. 충북 제천시 한 시멘트 공장 주변에 살고 있는 마을 주민들과 함께 세숫대야를 파이프에 연결해 높이 매달아 시멘트 공장에서 날아오는 시멘트 분진을 모은 것이다. 피디는 주민들과 시멘트 공장 환경책임자가 보는 앞에서 세숫대야를 내려 국제공인기관인 노동환경건강연구소에 분석을 의뢰했다. 이 연구소가 지난 6월 20일 발표한 결과를 보면, 분진에서 철 4만 3884ppm, 납 562ppm, 아연 1125ppm, 구리 114ppm, 크롬 83ppm…. 여러 가지 중금속이 쏟아져 나오자 누구보다 당황한 것은 제천시 주민들. 그동안 주민들은 자신과 가족이 자꾸 호흡기 질환을 앓고 주변에서도 자꾸 아프다는 말을 들을 때마다 고개를 갸웃거리는 정도였는데, 이 조사 결과를 받고 나서 그 이유를 알게 되었다는 반응을 보였다. 이보다 앞선 6월 7일, 최병성 목사는 시멘트 공장 주변 주민 모발 검사 결과를 시멘트 공장이 밀집한 강원도,000 ℃ 정도이며, 소각로는 소각방식에 차이가 있으나 보통 850~1,200 ℃ 정도로 폐기물을 소각할 경우 연소효율 측면에서 소성로가 높은 온도에서 소각할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 그러나 소성로는 1,110℃ 이상의 온도에서 급격히 발생하는 Thermal NOx의 과다발생으로 인해 NOx처리의 문제점을 안고 있으며, 실제 배출허용기준도 이러한 특수성을 감안하여 소각시설이 80ppm(산소농도12%)인데 반해 소성로는 350ppm(산소농도 10%)로 완화하여 규제하고 있다.한편 시멘트 생산공정상에서 제조원료가 석회석이 85%로 공정상에서 석회(CaO)를 이용하여 SOx를 CaSO4나 Ca(OH)2형태로 자연 저감에 따라 소각로와는 달리 소성로는 별도의 SOx 처리시설을 갖추지 않아도 된다는 장점을 갖고 있다. 그러나 현재 SOx의 배출허용기준은 소각로가 30ppm(산소농도12%), 소성로 250ppm(산소농도13%)으로 규제하고 있어 현실적 규제가 되지 못하고 있다.주연료는 소성로가 유연탄을 사용하고 있으며, 이는 소성로가 갖는 가장 큰 단점으로 미분탄을 연료로 사용할 때 발생하는 CO의 과다 발생 및 배출이 문제점으로 나타나고 있다. 또한 유연탄을 사용함에 따른 공정 특성상 제거가 어려운 실정이다. 소각로의 경우에는 경유 및 등유를 연료로 사용하고 있다. 주 관리항목의 경우 소성로는 시멘트 품질이나 원가 측면에서 시설관리를 하고 있으며, 소각로는 감용, 회전율, 처리효율, 환경오염방지 등의 측면에서 시설관리를 하고 있다.소성로나 소각로는 고온의 열을 이용하여 에너지회수시설을 갖추고 있는 곳도 있으며, 특히 소성로는 일부업체에서 전력 및 난방용으로 에너지를 회수하고 있고 소각로는 공정상 발생하는 스팀을 주변 업체들의 생산시설에서 스팀이 필요한 시설에 유상 공급하고 있으며, 고온의 열에너지를 활용하여 난방용으로도 이용하고 있다.방지시설에 있어서도 소성로는 집진기, 세정탑, SNCR 등이 주요 시설이며, 소각로는 집진기, SNCR, SDR, CYCLONE,)전기집진기습식세정탑전단미세먼지(원료)포집-최종먼지(원료) 포집-포집효율:99.99%SNCR예열기NOx 감소-NOx 저감저NOx버너소성로 후단NOx 감소-Thermal NOx 발생 감소*2005년 환경부 국감자료폐기물처리시설인 시멘트 소성로에서 폐기물을 부원료 또는 보조연료로 재활용하는 것은 재활용신고 후 가능하도록 되어 있다. 따라서 폐기물관리법 제44조의2 제1항 산업표준화법 제11조의 규정에 의한 한국산업규격표시인증(KS)을 받은 제품을 제조하는 경우, 폐기물관리법시행규칙 제46조[별표11의2] 가연성 고형폐기물을 시행규칙 제2조2의 규정에 의한 에너지회수기준에 적합하게 연료로 이용하는 경우 등에 따라 소성로에서 폐기물 재활용이 가능하도록 되어 있다. 일반적으로 시멘트 소성로에서 원료 및 연료로 재활용하고 있는 폐기물의 종류 및 성분은 다음과 같다.구 분성 분폐기물(부산물) 종류발열량(㎉/㎏이상)원료CaCo3석회슬러지-SiO2주물사-Al2O3경석, 광미-Fe2O3동슬래그, 자로싸이트, 괴타이트, 크린철, 제강슬래그, 전로슬래그, 회수슬래그, 아연슬래그, 분철, 제강철, 파이넥스철, 혼합철, 동슬러지, 제강슬러지-혼합재CaO고로슬래그, STS 슬래그SO3탈황석고, 중화석고, 티탄석고연료발열량이용정제유9,000재생유4,000석유코우크스8,000합성수지류6,000합성고무류6,000RPF6,000정제카본8,000소각시설로서 시멘트 소성로와 폐기물 소각로의 법적 차이는 여러 가지가 있다. 이는 각 시설의 목적이나 특수성 등에 따라 달라질 수 있다고 보지만, 실제 구체적이고 실증적인 조사가 있어야 할 것이다.폐기물 소각로시멘트 소성로제26조(폐기물처리업) ①폐기물의 수집?운반 또는 처리를 업(이하 “폐기물처리업”이라 한다)으로 하고자 하는 자는 환경부령이 정하는 바에 따라 폐기물처리사업계획서를 지정폐기물을 대상으로 하는 경우에는 환경부장관에게 제출하고, 그 밖의 폐기물을 대상으로 하는 경우에는 시?도지사에게 제출하여야 한다. 환경부령이 정하는 중요사항을 변경하고자 량(kg/h)폐기물종류동양시멘트삼척295폐유 30%, 폐지류 5%, 폐합성수지 10%, 폐섬유 30%, 폐고무 10%, 기타 가연성폐기물 10%795〃쌍용양회동해2300폐지10.17%, 폐목10.17%, 폐합성수지10.17%, 폐섬유33.90%, 폐고무16.95%, 폐피혁류3.39%, 유리섬유6.78%, 폐수처리오니8.47%5600폐지5.15%, 폐목5.45%, 폐합성수지5.45%, 폐섬유18.18%, 폐고무9.09%, 유리섬유3.64%, 폐가죽류1.82%, 폐수처리오니4.55%, 폐유(액상)40.0%, 폐유(고상)5.45%, 폐유기용제(비할로겐족)0.92%영월31,996폐지0.79%, 폐목0.30%, 유리섬유0.29%, 폐고무87.68%,폐섬유1.22%,폐유기용제(비할로겐족)2.62%, 가연성폐기물0.62%,폐유(액상)4.93%,폐유(고상)0.39%, 폐합성수지1.16%한일시멘트단양51,200폐고무18.38%,폐암면0.36%,폐그리스1.26%, PVC0.09%, 폐목0.36%, 생활폐기물0.66%, 폐합성수지0.57%(PE0.47%,PP0.05%,PS0.05%),기름걸레(기름5%이상)0.36%, 폐윤활유3.05%,폐타이어74.91%현대시멘트영월190폐지5.0%, 폐목10%, 폐합성수지12.5%,폐섬유0.83%,폐고무8.33%,기름걸레(기름5%이상)12.5%,폐유16.7%, 보온제 4.17%, 가연성폐기물 30%290폐지5.0%,폐목10%,폐합성수지12.5%,폐섬유0.83%, 폐고무8.33%,기름걸레(기름5%이상)12.5%,폐유16.67%, 보온제 4.17%, 가연성폐기물 30%단양496폐유(액상)36%, 폐유(고상)8.8%, 폐고무15.9%, 생활폐기물14.3%, 폐암면1.5%, 폴리스텔렌2%, 폐부동액0.7%, 폐합성수지6%, 폐지4%, 폐목재4.8%, 폐섬유6%아세아시멘트제천31,950폐유21.23%, 폐구리스0.23%, 기름걸레 및 오일필터0.42%, 폐합성수지0.42%, 폐합성고무76.92%, 폐합성섬유0.09%, 폐암면0.09%, 폐목및폐지0.52% mg/kg, 분철 등에서 0～3,420mg/kg 등으로 나타났으며, 점토질 원료에서는 경석/납석에서 25～340mg/kg, 플라이애쉬 및 제지애쉬 등은 0～310mg/kg의 수준을 보였으며, 철질원료인 Jarosite는 25～100mg/kg, Goethite는 70mg/kg, 폐수 및 정수장 오니 등에서는 10～955mg/kg의 T-Cr이 함유되어 있는 것으로 분석되었다.구 분크롬 함량(mg/kg)규석질 원료규 석10 ~ 15폐주물사20 ~ 350철질 원료Jarosite25 ~ 100Goethite70전로슬래그1,165 ~ 1,180메탈/Cu 슬래그, 분철 등0 ~ 3,420점토질 원료경 석/납 석25 ~ 340플라이 애쉬/제지 애쉬 등0 ~ 310폐수/정수장 오니 등10 ~ 955우원식 의원은 중금속 ‘함유’가 밝혀진 시멘트 완제품에 대한 합리적 유해성 평가방식 필요하다고 주장했다. 환경부는 이번에 최초로 중금속 함량 분석 결과에도 불구하고, 이 분석이 ‘용출시험’에 의한 것이 아니기 때문에 인체에 유해하다는 판단을 내릴 수 없고 주장했다. 하지만 환경부가 유해성 여부의 판단 기준으로 인정하는 ‘용출시험’의 경우, 일반폐기물과 지정폐기물을 구분하기 위하여 폐기물을 대상으로 한 시험방법으로, 우리의 일상생활에서 가장 많은 시간을 보내는 주택?사무실 등의 건축물의 재료인 시멘트 제품 유해성 평가방식으로는 한계가 있다. 환경부는 「공정시험방법(용출분석/함량분석) 비교」라는 자료에서 토양오염도를 함량시험으로 하는 이유를 ‘오염토양에 의한 사람 및 환경의 오염물질 누출 평가방법으로는 단기적인 용출시험보다는 오염물질 전체량을 측정하는 함량시험방법이 더 효과적’이기 때문이라고 제시했다. 이미 시멘트 제품에 중금속이 함유되었다는 것은 확실하게 증명되었기 때문에 함유된 중금속의 유해성 여부를 판단할 수 있는 적절한 조사방식에 대한 충분한 검토가 필요하고, 국립환경과학원에서 작년에 제품안전성평가과를 별도로 설치한 것도 이런 문제의식의 반영으로 판단된다.4. 환경부 발표내용환시했다.

공학/기술| 2008.09.04| 19페이지| 1,500원| 조회(515)

중금속, 시멘트, 환경부

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