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문제 정의
- 더욱이, 환경유해성이 큰 수은과 같은 휘발성중 금속에 대한 환경안전을 위한 대책 수립은 매우 중요 하다고 할 수 있다. 따라서, 본 연구는 국내 가동중인 생활쓰레기 소각시설과 사업장 폐기물 소각시설에서 배 출되는 수은의 배출실태를 조사하였다. 그리고, 배가스 온도에 따른 수은 배출특성 연구를 하였다.
제안 방법
- 소각시설 배가스의 수은 시료 채취는 대기오염 공정 시험법에 따라 수행하였으며, ", 시료채취장치는 흡인노 즐, 시료채취관, 피토관, 차압게이지, 임핀저 트레인, 가 스 흡인 및 유량측정부 등으로 구성되어 있다. 시료채 취는 가스상 및 입자상의 휘발성 중금속을 채취하므로 동 .
- 따라서, 본 연구는 국내 가동중인 생활쓰레기 소각시설과 사업장 폐기물 소각시설에서 배 출되는 수은의 배출실태를 조사하였다. 그리고, 배가스 온도에 따른 수은 배출특성 연구를 하였다. 이러한 연 구결과는 소각시설에서 배가스 수은 배출 및 제어에 기 초적인 자료를 제공할 것으로 판단된다.
- 여과지는 여과지 홀더에서 분리한 다음 100 m/ 유리용기에 담고 20-30 m/의 흡수액을 가 하였으며, 채취한 배가스 시료의 전처리는 대기오염 공 정시험방법에 의해 실행하였다. 배가스의 전처리가 완 료된 시료의 수은 분석에 사용한 기기는 유도결합플라 즈마 발광광도계(ICPs-lOOOW, Shimadzu)로서 수소 증 기화 장치인 HVG(hydride vapor generator)를 연결하여 분석하였다.
- 시료채 취가 끝나면 250 m/ 유리용기에 채취한 흡수액과 채취 관 노즐, 연결관, 라이너, 여과지 홀더, 흡수병 등의 세 정액을 합하였다. 여과지는 여과지 홀더에서 분리한 다음 100 m/ 유리용기에 담고 20-30 m/의 흡수액을 가 하였으며, 채취한 배가스 시료의 전처리는 대기오염 공 정시험방법에 의해 실행하였다. 배가스의 전처리가 완 료된 시료의 수은 분석에 사용한 기기는 유도결합플라 즈마 발광광도계(ICPs-lOOOW, Shimadzu)로서 수소 증 기화 장치인 HVG(hydride vapor generator)를 연결하여 분석하였다.
- Table 3은 선정된 32개 소각시설에서 배출되는 수은 과 그 때 배출되는 대기오염물질과의 관계를 95% 신 뢰수준의 상관계수 행렬로 나타내었다. 자연계에서 일 어나는 여러 환경인자는 복잡한 현상을 이루므로 폐기 물 소각시설에서 수은배출에 대한 상관현상의 파악으 로서 이러한 통계적 분석기법 중 변수를 종속변수와 독 립변수로 분리하지 않고 변수 전체를 대상으로 어떤 변 수들끼리 서로 같은 분산의 구조를 가지는 것을 살펴 보는 요인분석 기법을 사용하고자 하였고 그 중 상관계 수 행렬을 이용하였다. Table 3에서 보면, 폐기물 소각 장 배가스에서 수은이 배출될 때 온도(Temp.
- 시료채 취는 가스상 및 입자상의 휘발성 중금속을 채취하므로 동 . 정압을 측정하고, 오리피스 차압을 조절하여 등속 흡인을 확인하면서 시료를 채취하였다. 시료 채취관은 석영 유리관을 사용하였으며, 시료 채취시 수분 응축을 방지하기 위하여 채취관 출구에서의 가스 온도를 120 ±14。(2로 유지하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 선정된 총 32개 소각시설을 Table 1~ Table 2에 생활 폐기물 소각시설과 사업장 폐기물 소 각시설로 나누어서 나타내었다. 생활폐기물 소각시설은 14개 시설을 선정하였으며, 사업장 폐기물 소각시설은 18개 시설을 대상으로 하였다.
- 생활폐기물 소각시설 중 소각규모에 따른 구분으로 서, 중형 소각시설(D11-D14)은 적어도 3가지 이상의 대기오염 방지시설을 갖추고 있고, 냉각설비로 폐열보 일러 (Waste Heat Boiler, 이하 WHB)를 설치하고 있는 시설은 D3, DIO, Dll, D12, D13, D14 등이다. 사업장 폐기물 소각시설에서의 소형(11-118) 소각시설 의 소각로 구조를 보면 화격자 소각로 9개, 고정상 소 각로 7개, 열분해 소각로 2개로 구성되어 있다. 사업장 폐기물 소각시설의 주된 대기오염 방지시설은 CY과 BF등으로 구성되어 있으며, CY만을 설치한 소각시설 은 6개 시설로 구성되어 있다.
- 본 연구에 선정된 총 32개 소각시설을 Table 1~ Table 2에 생활 폐기물 소각시설과 사업장 폐기물 소 각시설로 나누어서 나타내었다. 생활폐기물 소각시설은 14개 시설을 선정하였으며, 사업장 폐기물 소각시설은 18개 시설을 대상으로 하였다. 그 중 사업장 폐기물 소각시설은 지정폐기물 소각시설은 제외하였으며, 사업 장에서 발생되는 일반 폐기물을 소각하는 시설을 중심으로 선정되었다.
- 시료 채취관은 석영 유리관을 사용하였으며, 시료 채취시 수분 응축을 방지하기 위하여 채취관 출구에서의 가스 온도를 120 ±14。(2로 유지하였다. 입자상과 가스상의 수은 흡수액 은 산성 과망간산칼륨 용액(4% KMnOVlO% H2SO4) 에 채취하였으며, 사용되는 모든 유리기구는 50% 질 산, 물, 8N 염산, 물의 세척단계를 거친 후 최종적으로 증류수로 세척하여 건조시킨 것을 사용하였다. 시료채 취가 끝나면 250 m/ 유리용기에 채취한 흡수액과 채취 관 노즐, 연결관, 라이너, 여과지 홀더, 흡수병 등의 세 정액을 합하였다.
성능/효과
- 7 |ig/S nF로 Fig. 1(a)의 생활폐기물 소각시설 에서 배출되는 수은 농도보다는 대체로 낮았다. 배가스 수은 농도가 높은 소각시설의 경우는 소각로-사이클론 -굴뚝으로 연계되는 매우 단조로운 소각시설로 구성되어 있으며, 다양한 대기오염방지시설들로 결합되어 있는 소각시설들은 배가스 수은 농도가 낮았다.
- 1. 선택된 32개의 생활폐기물 소각시설과 사업장 일 반폐기물 소각시설에서의 배가스 수은은 현행 대기오 염방지시설 배가스 수은기준(5 阐S n?)을 초과하는 소 각시설이 많았는데, 이러한 소각시설은 배가스 온도제 어가 제대로 이루어지지 않은 것에 기인하였다. 대체 로, 대기오염방지시설 배가스 수은기준을 초과하는 소 각시설의 구조는 연소실-원심력집진기-굴뚝과 같은 대 기오염방지시설로서 매우 단순한 구성으로 되어 있었다.
- 0%이고 사업장 폐기물 소각시설은(4, 256개소)은 69%로 생활폐기물 소 각시설에 비하여 사업장 폐기물 소각시설의 비율이 크 다.2)점오염원인 소각시설에서 배출되는 환경오염물질 로는 굴뚝으로 배출되는 배가스와 소각재(바닥재 , 비산 재)로 구분할 수 있다. 소각시설 배가스에서 배출되는 환경오염물질로는 SOx, NOx, CO, HC1 과 같은 전형적 인 대기오염물질과 다이옥신 (PCDD/DFs) 등이 있으며, Hg, Pb, As와 같은 휘발성이 큰 중금속도 있다.
- 2. 도시고형 폐기물 소각시설 배가스 시설로 배출되는 수은은 저온영역 (Gro叩 A, 29.85℃~327.63℃)과 고온영역(Group B, 446.9℃~848.15℃)에 따른 수은배 출 구간이 형성되었다. 특히, 고온 배가스 온도영역 (Group A)에서의 수은 배출농도가 저온 배가스 온도영역 (Group B) 보다 높은 수은농도를 나타내고 있었다.
- 3. 폐기물 소각시설 배가스 수은에 영향을 미치는 대 기오염물질을 상관계수행열을 이용하여 평가하였을 때, 저온 배가스 온도영역에서는 NOx, PM10, 수분 (Moisture, MO.) 등의 관련성이 있었으며, 고온 배가스 온도영역에서는 NOx, 수분(Moisture, MO.) 등이 관련 성이 있었다.
- 7gg/S n?이었다. 대체로, 배가스 온도 구간이 저온 영역에서 고온영역으로 전환될수록 수은 농도가 높은 것으로 나타났다. 즉, 배가스 온도제어는 수은 배출 억 제에 중요한 인자임을 알 수 있었다.
- )이 있었다. 대체로, 저온 배가스 온도 구간(Group A)에서의 수은은 미세입자(PM耕의 존재에 영향을 받으며, 부적절한 소각시설 운영에 따른 배가스 온도 상승시 고온 배가스 온도구간(Grcmp B)에서의 수은배출은 미세입자(PMQ와의 관련성은 거의 없고 수분 (MO.)과 NOx에 영향을 받는 것으로 판단되었다.
- 085로 상관성이 매우 낮은 것으로 나타났다. 대체로, 폐기물 소각시설에서 수 은 배출시 온도(Temperature, Temp.), NOx, 수분 (Moisture, MO.), PM10 등이 영향을 미치는 인자들로 판단되었다.
- 일반적으로, 소각시설에서 배출되는 수은 발생근원은 소각시설로 반입되는 폐기 물에 혼입된 것에 근원을 들 수 있다. 따라서, 생활폐 기물 소각시설에서의 수은배출이 사업장 일반폐기물 소 각시설에서의 수은배출 보다 대체로 높게 나타나는 것으로 판단되었다. 즉, 사업장 일반폐기물 소각시설로 반 입되는 폐기물 보다 생활폐기물 소각시설로 반입되는 폐기물의 수은 함유량이 큰 것으로 사료된다.
- O9)S 나타났다. 상관계수행렬 분석결과 고온 배가스 온도구간(Group B) 에서 수은 배출에 높은 영향을 미치는 환경인자로는 NOx, 수분(MO.)이 있었다. 대체로, 저온 배가스 온도 구간(Group A)에서의 수은은 미세입자(PM耕의 존재에 영향을 받으며, 부적절한 소각시설 운영에 따른 배가스 온도 상승시 고온 배가스 온도구간(Grcmp B)에서의 수은배출은 미세입자(PMQ와의 관련성은 거의 없고 수분 (MO.
- 와 같은 환경인자를 이용한 수은 배출농도 예측값을 나타내었다. 저온 배가스 영역인 Gro叩 A에서 측정된 배 가스 수은과 다중회귀식을 이용한 예측값과의 상관성 으로 결정계수는(矿) 0.6867이었고, 고온 배가스 영역 인 Group B에서는 0.4714로서 선택된 환경인자들은 배가스 수은 예측에 의미 있는 인자로 판단하였다. 따라서, 도시고형 폐기물 소각시설 배가스 온도영역을 저 온(29.
- 37℃) 2그룹으로 나누어 졌다. 즉, 도 시고형 폐기물 소각시설 배가스의 수은배출은 배가스 온도에 따라서 배출농도비 주된 배출온도 영역이 형성 되는 것을 알 수 있었다.
- 대체로, 배가스 온도 구간이 저온 영역에서 고온영역으로 전환될수록 수은 농도가 높은 것으로 나타났다. 즉, 배가스 온도제어는 수은 배출 억 제에 중요한 인자임을 알 수 있었다.
후속연구
- 그리고, 배가스 온도에 따른 수은 배출특성 연구를 하였다. 이러한 연 구결과는 소각시설에서 배가스 수은 배출 및 제어에 기 초적인 자료를 제공할 것으로 판단된다.
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