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• 연구 방법
• 연구 결과

제안 방법

• 2 MW급 2기로, 가스엔진 자체의 발전 효율은 35-36% 정도이며, 투입된 에너지를 기준으로 한 전 체 발전 효율은 19%로 매우 높은 발전 효율을 얻고 있다. 또한 가스 엔진에서 배출되는 고온의 연소 가 스로부터 열 회수 장치를 설치하여 증기를 발생하여 소내 설비의 열원, 난방, 급탕 등으로 회수하여 가스 엔진으로 공급된 에너지의 65%를 회수하였다.

대상 데이터

• 합성 가스를 연료로 이용하여 가스엔진 발전하는 상업용 설비로는 스위스 Thermoselect사의 폐기물 열분해 가스화 용융 공정이 적용된 일본의 Mutsu 설비이다.(도시 폐기물을 대상으로 한 70톤/일급 2기 용 량) 본 설비에서 사용된 가스 엔진은 GE Genbacher 사의 1.2 MW급 2기로, 가스엔진 자체의 발전 효율은 35-36% 정도이며, 투입된 에너지를 기준으로 한 전 체 발전 효율은 19%로 매우 높은 발전 효율을 얻고 있다. 또한 가스 엔진에서 배출되는 고온의 연소 가 스로부터 열 회수 장치를 설치하여 증기를 발생하여 소내 설비의 열원, 난방, 급탕 등으로 회수하여 가스 엔진으로 공급된 에너지의 65%를 회수하였다.

성능/효과

• 폐기물로부터 얻어진 합성 가스는 저온습식세정공정을 통해 H2S, HC1 분 진 등이 연료전지에서 요구되는 농도 이하로 제거된 후 연료전지로 공급된다. 연료전지 운전 압력은 3.4 기압, 연료전지 출력 336 kW, 연료전지와 연계된 터 빈 출력은 22 kW로 전체 발전 전력은 358 kW을 얻어 54%의 발전단 효율을 얻었다. 연료전지의 사진은 그림 2에 나타내었다.
• 표 3은 폐기물을 소각, 열분해 및 가스화 공정과 증기 터빈을 연계하여 발전할 경우, 배가스 내의 오 염물질의 농도를 나타낸 것이다. 특흐], Lurgi사의 스토커식 소각 방식에서 채택한 배가스 처리 공정은 다양한 소각 설비에서의 배가스 처리 공정 중에서 다이옥신 제거 효율이 가장 우수한 spray absorber, fabric filter로 구성된 공정으로, 이 경우 다이옥신 배출 농도가 0.03 ng-TEQ/Nnf인 반면, 가스화, 열분해, 열분해와 가스화 공정의 조합 공정에서의 배가 스 처리 설비는 소각 설비와 비교하여 비교적 단순하지만, 배가스 내의 다이옥신 농도를 보면, 0.001 ng-TEQ/Nm3 이하로 매우 낮게 배출됨을 알 수 있다. 폐기물 내에 포함된 황 성분은 소각 공정 에서는 SO2 형태인 반면 가스화 공정에서는 H2S 형태로 배출되기 때문에 가스 엔진 등에 허용되는 수준까지의 황 성분 제거는 이미 다양하게 개발된 상업화된 공정을 통해 각국에서 정한 환경기준치 이하로 정제되어 배출되고 있다.

후속연구

• 다양한 폐기물에 대한 적용 가능한 처리 방법에 대한 에너지 효율과 비용을 분석한 Faaij 등의 연구 결 과에 의하면, 현재의 기술을 토대로 2010년에 가장 에너지 이용 효율이 높은 공정으로는 폐기물 가스화를 통한 가스 터빈의 복합발전임을 제시하고 있다." 또한 폐기물 가스화, 열분해 또는 가스화와 열분해 공정의 연계를 통해 기존 단순 소각 방식과 비교하여 에너지 이용 효율을 증가시킴으로써 동일 발전량에 대해 CO2 배출량을 낮출 수 있어, 향후 우리나라도 적용될 수밖에 없는 온실가스 저감을 위한 하나의 대안으로 적용될 수 있다.

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