폐타이어 열분해 부산물을 이용한 개질 아스팔트 바인더 연구

• Published in: Clean Technology, 30(4) Vol. 30; no. 4; pp. 314 - 321
• Main Authors: 김종수, 최수현, 김창용, 주용태, 정수화, JongSu Kim, SooHyeon Choi, ChangYoung Kim, YongTae Joo, SooHwa Jeong
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국청정기술학회 01.12.2024
• Subjects: 화학공학
• ISSN: 1598-9712; 2288-0690

Recently, there has been significant progress in pyrolysis research and development for waste tires. Pyrolyzing waste tires can yield 60% oil, 30% residue, and 10% gas. Waste tire oil contains approximately 1 wt.% sulfur due to the vulcanizing agent in the tires. Removing sulfur from the pyrolytic oil requires a hydrodesulfurization process, but this is not economically feasible because hydrogen and a catalyst must be used at a high temperature and pressure. This study verified the performance ameliorating effect of asphalt binder using waste tire pyrolysis by-products (oil and char). The effect of the asphalt binder was analyzed through general physical properties (penetration, softening point, ductility, flash point). Furthermore, the compatibility rating was measured using the process pressure aging vessel test and bending beam rheometer test. It was found that mixing char with the asphalt binder caused the penetration to be out of specification and become unusable. The baseline value was satisfied when the softening temperature was decreased while using oil and a flash point above 260 ℃. The penetration tendency increased as the pyrolytic oil consumption increased. As the proportion of pyrolytic oil increases, the fatigue crack resistance and creep stiffness decrease, and the m-value increases. The modified asphalt binder blended with pyrolytic oil at 5 wt.% satisfied both the physical properties and the public utility rating criteria. 최근에는 폐타이어에 대한 열분해 연구개발이 진행되고 있다. 폐타이어를 열분해하면 오일 60 wt.%, 잔여물 30 wt.%, 가스 10 wt.%를 얻을 수 있다. 폐타이어 내 가황제 성분으로 인하여 황 성분이 약 1 wt.%가 포함되어 있다. 열분해 유의 황을 제거하려면 수첨 탈황 공정을 이용해야 하나 고온, 고압에서 수소와 촉매를 사용해야 하기 때문에 경제성에 문제가 있다. 본 연구의 주요 목적은 폐타이어 열분해 부산물(Oil 및 Char)를 이용한 아스팔트 바인더의 성능 개선 효과를 검증하는 것이다. 아스팔트 바인더의 개선 효과는 일반적인 물성(침입도, 연화점, 신도, 인화점)을 분석하고 공영성 등급 시험인 압력 노화 실험과 처짐보유동시험을 진행하였다. Char를 혼합하게 되면 침입도가 아스팔트 바인더의 규격을 벗어나 활용이 불가능함을 확인하였다. 열분해 오일을 사용함에 따라 연화점가 감소하고 인화점은 260 ℃ 이상으로 기준치를 만족하였다. 열분해 오일 비율이 증가함에 따라 침입도가 증가하는 경향을 보였다. 공영성 등급 시험 결과, 열분해 오일의 비율이 증가할수록 피로균열 저항성과 Creep stiffness가 감소하고 m-Value는 증가하였다. 열분해 오일이 5 wt.% 비율로 혼합된 개질된 아스팔트 바인더는 물리적 특성과 공영성등급평가 기준을 모두 만족하였다.