인간의 생활수준 향상과 고도화된 산업시대의 발전은 폐기물증가와 함께 진행되고 있다. 이는 폐기물 발생부터 처리까지 모든 단계에 걸쳐 처리방법 개발과 기술연구의 중요성이 대두되고 있는 상황이다. ‘14년부터 개정된 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률 시행규칙이 개정되면서부터 기존 생활폐기물고형연료는에서 고형폐기물연료(Solid refuse fuel, SRF)와 바이오매스(Biomass)를 포함한 고형폐기물연료(Biomass-solid refuse fuel, Bio-SRF)로 명칭이 변경되어 사용되고 있다. Bio-SRF를 활용하기 위해 다양한 방법의 제조기술 및 방법이 연구되어지고 있는 상황이나 SRF에 비해 연구결과가 미미한 수준이며, Bio-SRF는 하수슬러지와 석탄류를 혼합하여 사용하는 Bio-SRF 제조 및 기술개발이 주를 이루고 있는 실정이다. 본 연구에서는 제한적인 원료 사용 문제를 가진 Bio-SRF의 원료다양화를 위해 하수슬러지, 폐목재, 분변토, ...
인간의 생활수준 향상과 고도화된 산업시대의 발전은 폐기물증가와 함께 진행되고 있다. 이는 폐기물 발생부터 처리까지 모든 단계에 걸쳐 처리방법 개발과 기술연구의 중요성이 대두되고 있는 상황이다. ‘14년부터 개정된 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률 시행규칙이 개정되면서부터 기존 생활폐기물고형연료는에서 고형폐기물연료(Solid refuse fuel, SRF)와 바이오매스(Biomass)를 포함한 고형폐기물연료(Biomass-solid refuse fuel, Bio-SRF)로 명칭이 변경되어 사용되고 있다. Bio-SRF를 활용하기 위해 다양한 방법의 제조기술 및 방법이 연구되어지고 있는 상황이나 SRF에 비해 연구결과가 미미한 수준이며, Bio-SRF는 하수슬러지와 석탄류를 혼합하여 사용하는 Bio-SRF 제조 및 기술개발이 주를 이루고 있는 실정이다. 본 연구에서는 제한적인 원료 사용 문제를 가진 Bio-SRF의 원료다양화를 위해 하수슬러지, 폐목재, 분변토, 당밀을 이용하여 제조된 Bio-SRF의 적정 혼합비를 제시하였다. 또한, Bio-SRF의 활용을 위한 발열량, 삼성분, 겉보기밀도를 통해 연료특성 검토와 원소분석 및 중금속 분석을 통해 환경유해성분에 대한 실험·분석을 진행하여 다음과 같은 결론을 도출하였다. 건조시스템 전처리 중 상향식과 하향식으로 스팀을 공급할 경우 원하는 온도, 압력에 도달하는 시간은 유사했으나, 근본적으로 반응기 내부의 대부분이 액상형태로 존재하여 스팀과의 접촉이 원활한 하향식이 보다 효과적이었다. 고안된 건조시스템으로 처리된 슬러지는 초기 19.5 kg의 무게가 처리 직후 약 3.9 kg으로 약 80 % 무게의 감량이 이루어졌고, 자연건조 상태에서 24시간 경과 후에 약 2.5 kg 으로 약 87 % 으로 무게 감량이 이루어 진 것을 확인할 수 있었다. Bio-SRF의 원료확보를 위해 붉은줄지렁이를 활용하여 슬러지 처리 후 얻어진 분변토의 중금속 및 무기성분 변화에서 지렁이체내에 일부 축적하는 것을 확인하였으며, 체내에 흡수되지 못한 미량의 중금속과 무기물이 분변토로 재배출하는 것을 확인하였다. 제조에 사용된 원료들의 혼합비에 따라 성형 후 Bio-SRF의 성형상태가 달라지는 것을 확인하였다. 폐목재의 비율이 높을수록 연갈색을 띠었으며, 슬러지의 비율이 높을수록 검게 성형되었던 바, 이는 건조 전처리 과정에서 발생하는 유기물 탄화현상에 기인한 것으로 판단된다. 적정 혼합비는 슬러지:폐목재:당밀 40:40:10 조건에서 최대 82 %의 성형수율이 나타났다. 제조된 Bio-SRF의 연료특성은 우드펠릿과 비교하여 발열량 특성에서 약 445 kcal/kg 높게 나타났으며, 저위발열량 3,840 ∼ 4,630 kcal/kg으로서 이는 타 폐기물고형연료제품과도 연료로서의 경쟁이 가능한 수준으로 판단되었다. 삼성분 분석값을 이용하여 회분함량과 발열량의 상관관계 분석결과 회분함량이 낮을수록 발열량 증가추세를 보였으며, 미미하지만 분변토 성분은 발열량에 부정적 영향을 줄 수 있는 것으로 확인되었다. Bio-SRF의 환경유해인자를 검토하기 위해 염소, 황분, 수은, 카드뮴, 납, 비소, 크롬 분석결과 GR규격과 환경부품질 고형연료제품 등 국내 기준에 적합한 것으로 나타났다. Bio-SRF 사용 단계에서 가장 중요한 인자인 염소가 가장 낮은 BSRF-5를 대상으로 폐기물공정시험 기준에 준해 분석결과 모두 만족하는 것으로 나타났다. 향후 실증규모의 Bio-SRF 연소 및 소각 실험과 더불어 배출가스의 환경영향 검토가 수행되어야 할 것으로 사료된다.
인간의 생활수준 향상과 고도화된 산업시대의 발전은 폐기물증가와 함께 진행되고 있다. 이는 폐기물 발생부터 처리까지 모든 단계에 걸쳐 처리방법 개발과 기술연구의 중요성이 대두되고 있는 상황이다. ‘14년부터 개정된 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률 시행규칙이 개정되면서부터 기존 생활폐기물고형연료는에서 고형폐기물연료(Solid refuse fuel, SRF)와 바이오매스(Biomass)를 포함한 고형폐기물연료(Biomass-solid refuse fuel, Bio-SRF)로 명칭이 변경되어 사용되고 있다. Bio-SRF를 활용하기 위해 다양한 방법의 제조기술 및 방법이 연구되어지고 있는 상황이나 SRF에 비해 연구결과가 미미한 수준이며, Bio-SRF는 하수슬러지와 석탄류를 혼합하여 사용하는 Bio-SRF 제조 및 기술개발이 주를 이루고 있는 실정이다. 본 연구에서는 제한적인 원료 사용 문제를 가진 Bio-SRF의 원료다양화를 위해 하수슬러지, 폐목재, 분변토, 당밀을 이용하여 제조된 Bio-SRF의 적정 혼합비를 제시하였다. 또한, Bio-SRF의 활용을 위한 발열량, 삼성분, 겉보기밀도를 통해 연료특성 검토와 원소분석 및 중금속 분석을 통해 환경유해성분에 대한 실험·분석을 진행하여 다음과 같은 결론을 도출하였다. 건조시스템 전처리 중 상향식과 하향식으로 스팀을 공급할 경우 원하는 온도, 압력에 도달하는 시간은 유사했으나, 근본적으로 반응기 내부의 대부분이 액상형태로 존재하여 스팀과의 접촉이 원활한 하향식이 보다 효과적이었다. 고안된 건조시스템으로 처리된 슬러지는 초기 19.5 kg의 무게가 처리 직후 약 3.9 kg으로 약 80 % 무게의 감량이 이루어졌고, 자연건조 상태에서 24시간 경과 후에 약 2.5 kg 으로 약 87 % 으로 무게 감량이 이루어 진 것을 확인할 수 있었다. Bio-SRF의 원료확보를 위해 붉은줄지렁이를 활용하여 슬러지 처리 후 얻어진 분변토의 중금속 및 무기성분 변화에서 지렁이체내에 일부 축적하는 것을 확인하였으며, 체내에 흡수되지 못한 미량의 중금속과 무기물이 분변토로 재배출하는 것을 확인하였다. 제조에 사용된 원료들의 혼합비에 따라 성형 후 Bio-SRF의 성형상태가 달라지는 것을 확인하였다. 폐목재의 비율이 높을수록 연갈색을 띠었으며, 슬러지의 비율이 높을수록 검게 성형되었던 바, 이는 건조 전처리 과정에서 발생하는 유기물 탄화현상에 기인한 것으로 판단된다. 적정 혼합비는 슬러지:폐목재:당밀 40:40:10 조건에서 최대 82 %의 성형수율이 나타났다. 제조된 Bio-SRF의 연료특성은 우드펠릿과 비교하여 발열량 특성에서 약 445 kcal/kg 높게 나타났으며, 저위발열량 3,840 ∼ 4,630 kcal/kg으로서 이는 타 폐기물고형연료제품과도 연료로서의 경쟁이 가능한 수준으로 판단되었다. 삼성분 분석값을 이용하여 회분함량과 발열량의 상관관계 분석결과 회분함량이 낮을수록 발열량 증가추세를 보였으며, 미미하지만 분변토 성분은 발열량에 부정적 영향을 줄 수 있는 것으로 확인되었다. Bio-SRF의 환경유해인자를 검토하기 위해 염소, 황분, 수은, 카드뮴, 납, 비소, 크롬 분석결과 GR규격과 환경부품질 고형연료제품 등 국내 기준에 적합한 것으로 나타났다. Bio-SRF 사용 단계에서 가장 중요한 인자인 염소가 가장 낮은 BSRF-5를 대상으로 폐기물공정시험 기준에 준해 분석결과 모두 만족하는 것으로 나타났다. 향후 실증규모의 Bio-SRF 연소 및 소각 실험과 더불어 배출가스의 환경영향 검토가 수행되어야 할 것으로 사료된다.
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