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하수슬러지 처리량은 2003년 이후 연평균 4.46%씩 증가하여 2016년에는 9,810.5 ton/day가 되었다. 하수슬러지의 처리는 대부분 해양투기와 소각으로 처리되었지만, 우리나라는 세계적인 추세에 따라 런던협약에 가입하여 2012년부터 하수슬러지의 해양투기를 중단하였다. 또한, 2018년부터 우리나라는 폐기물을 관리하고 폐자원의 매립과 소각을 줄임과 동시에 재활용과 재사용을 최대화하여 지속가능한 자원순환사회를 만드는데 토대가 되는 자원순환기본법을 제정하고 시행하였다. 따라서, 본 연구에서는 하수슬러지의 효율적 에너지화를 위해 수열탄화반응을 적용하였으며, 이를 통해 수분함량을 감소시키고 ...

하수슬러지 처리량은 2003년 이후 연평균 4.46%씩 증가하여 2016년에는 9,810.5 ton/day가 되었다. 하수슬러지의 처리는 대부분 해양투기와 소각으로 처리되었지만, 우리나라는 세계적인 추세에 따라 런던협약에 가입하여 2012년부터 하수슬러지의 해양투기를 중단하였다. 또한, 2018년부터 우리나라는 폐기물을 관리하고 폐자원의 매립과 소각을 줄임과 동시에 재활용과 재사용을 최대화하여 지속가능한 자원순환사회를 만드는데 토대가 되는 자원순환기본법을 제정하고 시행하였다. 따라서, 본 연구에서는 하수슬러지의 효율적 에너지화를 위해 수열탄화반응을 적용하였으며, 이를 통해 수분함량을 감소시키고 발열량을 증가시켜 고형연료로서 가치를 높이고자 하였다. 수열탄화반응 이후 하수슬러지의 수분함량은 25%까지 감소하였으며, 고위발열량은 10.87%증가하여 17.18 MJ/kg를 나타냈다. 또한, 에너지회수효율을 고려하였을 때 하수슬러지의 수열탄화 최적조건은 200℃에서 1시간반응이었다. 최적조건에서 수열탄화반응을 거쳐 생산된 하이드로촤는 소각을 대체하는 열화학적 처리기술인 가스화기술을 통해 합성가스를 생산하였다. 가스화특성 중 가장 중요한 냉가스효율의 경우, 하수슬러지 가스화가 하이드로촤 가스화에 비해 2.86% 높은 값을 보여주었다. 하지만, 하수슬러지의 저위발열량보다 하이드로촤의 저위발열량이 높다는 것을 고려하였을 때, 생산가스의 저위발열량는 하이드로촤 가스화에서 하수슬러지 가스화에 비해 0.3 MJ/kg이 높았다. 또한, 가스화 공정 운영에 있어서 가장 중요한 타르 발생량은 하이드로촤 가스화에서 하수슬러지 가스화에 비해 낮은 값인 12.55 g/Nm3를 보여주었다.
수열탄화기술을 통해 하수슬러지대비 약 60% 수분감축과 약 10% 발열량증가를 확인할 수 있었으며, 하이드로촤를 활용한 가스화기술적용이 가능성 있다고 판단되었다. 따라서, 국내에서 발생되는 하수슬러지를 활용하여 생산된 하이드로촤는 해외에서 수입되는 바이오매스를 대체가 가능할 것으로 기대되며, 하이드로촤를 주연료가 아닌 보조연료로 활용한다면 가스화 효율을 높이는데 긍정적 역할을 할 것이라 판단된다.
이러한 결과를 종합하였을 때, 본 연구결과를 활용하여 하이드로촤를 보조연료로서 활용한 혼소 가스화에 하이드로촤의 시료 및 가스화특성을 기초자료로서 활용이 가능하다고 판단된다. 또한, 수열탄화 반응기와 가스화 반응기 Scale-up에 각각 최적온도 200℃, 최적산화제비율 ER 0.3이 중요한 인자로 활용될 수 있다고 사료된다.

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