무기계 순환자원활용을 위한 세라믹 폼 필터 제조에 관한 연구

Abstract

무기계 순환자원을 활용하기 위한 다공성 세라믹 폼을 제조하였으며, 이를 미세먼지 여과용 필터로 응용하기 위해 물리적 특성, 투과 특성과 집진 특성에 관해 연구하였다. 제조된 필터 지지층의 총 기공률은 76 %이며, window의 기공 크기는 중앙값 기준 7.96 ㎛, Cell 크기는 46.03 ㎛ 로 나타났다. 무기계 순환자원인 비산재로 만든 지지층도 이와 유사한 기공 특성을 보였다. 그리고 분진을 제거하기 위해, 지지층의 표면은 dip coating을 이용하여 여과층을 형성하였다. 표면여과층의 기공률은 20 ~ 80 %이며, 기공 크기는 수 ㎛이다. 본 연구에서 표면여과층을 형성하여 제조한 세라믹 폼 필터의 투과율은 8.23~477.5 x 10-13 m2 로 나타났다. 세라믹 폼 필터의 투과율은 여과층의 물성에 종속되며 이를 제어하여 국내·외에서 제조한 섬유 세라믹 필터나, 입자형 세라믹 필터보다 우수한 투과율을 달성하였다. 한편, 표면여과층이 형성된 세라믹 폼 필터에 대한 집진효율을 평가하기 위해, 중앙값이 PM 1.0인 비산재를 이용하여 집진 실험하였다. 그 결과, 세라믹 폼 필터의 집진효율은 99 % 이상인 것으로 나타났다. 이상의 세라믹 폼 필터에 대한 투과율 및 집진효율 측정 데이터로부터, 본 연구에서 제조한 세라믹 폼 필터는 미세먼지 여과용 고온 필터로 응용할 수 있다고 판단된다.; A ceramic foam was prepared to utilize inorganic circulatory resources, and the surface coating layer and permeability were studied to apply it as a filter for filtering fine particulate matter. The porosity of the support layer of the prepared filter was about 75 %, the average window size was 7.96 μm, and the cell size was 46.03 μm. The pores of the inner support layer have a continuity structure through a linked window. A support layer made from fly ash, an inorganic circulatory resource, has similar properties. And to remove dust, the surface of the support layer was formed using dip coating method. The porosity of the surface coating layer is between 20 and 80%. In this study, the permeability of ceramic foam filters prepared by forming a surface coating layer was shown 8.23 to 477.5 ×10-13 m2. Under some conditions, the value was greater than that of fiber type ceramic filter prepared domestically and abroad, or candle-type filter prepared with SiC. Meanwhile, to evaluate the collection efficiency of ceramic foam filters in which the surface coating layer was formed, the collection experiment was conducted using the fly ash dust with the median size having a distribution of PM1.0. The results showed that the collection efficiency of ceramic foam filters was 99% or higher. From the data for determination of permeability and collection efficiency for the above ceramic foam filters, it is judged that ceramic foam prepared in this study can be applied as a high temperature filter for fine dust filtration.