[논문]생활 폐기물 소각시설에서의 수은 배출특성에 관한 연구

강경희; 홍지형; 최양일; 박일수; 차준석; 석광설; 김대곤

생활 폐기물 소각시설에서의 수은 배출특성에 관한 연구
A Study on the Emission Characteristics of Mercury from Municipal Solid Waste Incineration 원문보기

강경희 (국립환경연구원 대기공학과) , 홍지형 (국립환경연구원 대기공학) , 최양일 (국립환경연구원 대기공학) , 박일수 (국립환경연구원 대기공학) , 차준석 (국립환경연구원 대기공학) , 석광설 (국립환경연구원 대기공학) , 김대곤 (국립환경연구원 대기공학과)

수은은 상온에서 액체상태로 존재하는 유일한 금속으로서, 증기압이 매우 높기 때문에 가장 쉽게 휘발될 수 있는 중금속이다. 다른 중금속들은 거의 입자 상태로 변환되기 때문에 전기 집진기 등과 같은 일반적인 입자 제어시설에서 98%이상이 제거되지만, 증기압이 매우 높은 수은은 다단계 습식 스크러버, 활성탄을 사용하는 전기집진기/습식 스크러버가 결합된 특정한 방지시설에 없는 한 거의 대부분이 그대로 배출된다. (중략)

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문제 정의

현재 국내 소각시설의 수은 배출 특성에 대한 연구는 매우 미진한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 생활폐기물 소각시설을 대상으로 대기 중으로 배출되는 수은의 배출 특성을 연구하였다.
수은은 배출가스 중에서 아주 미량으로 존재하는데다가 입자상과 가스상으로 함께 배출되기 때문에 시료 채취 방법이 배출 특성에 영향을 주게 된다. 따라서 본 연구에서는 시료 채취 방법에 따른 수은 농도 변화를 고찰하기 위해 시료 채취 속도를 저속에서 둥속흡인 속도까지 변화시켜 보았다. 그 결과 등속흡언으로 시료 채취를 했을 경우에는 등속홉 e.

제안 방법

또한 입자상 수은과 가스상수은을 각각 따로 채취하여 분석해본 결과 대부분이 가스상수은으로 배출되는 것으로 나타났다. 소각장에서 측정된 수은의 배출 농도를 토대로 수은 배출량과 수은 배출 계수를 산정하였으며, 폐기물 연소시의 수은의 물질 수지를 통해 수은의 배출 특성을 조 사하였다.
40 여과지로 여과하였다. 시료흡수액의 전처리에 있어서는 갈색의 이산화망간을 제거하기 위해서 시료흡수액을 250 mi 용량 플라스크에 넣고 Whatman No.40 여과지 호여과한 다음 48시간 이내에 분석하였다.
여과지와 시료흡수액 각각에 대해 전처리를 행하였는데 여과지의 전처리에 있어서는 20-30 I戒의 산성 과망간산 칼륨 용액올 가한 100 畝 유리용기에 여과지를 담아 실험실까지 운반하였다. 여과지를 포함한 이 내용물을 각각 250 ml 비이커에 담고 수욕상 (steam bath)에서 액체의 대부분이 증발할 때까지 가열하였다.
EPA Method 101A의 시료채취장치는 먼지 채취 장치와 유사하여 흡인 노즐, 시료 채취관, 피토관, 차압 게이지, 임핀저 트레인, 가스 흡인 및 유량 측 정부 등으로 구성된다. 흡수액은 4% 과망간산 칼륨/10% 황산을 사용하였고, 흡수액 50ng를 넣은 흡수병 1개와 흡수액 100皿를 넣은 흡수병 2개로 채취하였으며, 사용되는 모든 유리기구는 미리 50% 질산, 물, 8N염산, 물의 세척단계를 거친 후 최종적으로 증류수로 세척하여 건조시킨 것을 사용하였다.

이론/모형

배출가스의 시료 채취와 동시에 채취한 소각재는 석영관 연소 금아말 감법을 이용하여 수은을 분석하였다. 이 방법은 시료를.
수은 분석을 위한 배출가스의 시료 채취는 EPA Method 101A에 따라 실행하였다. EPA Method 101A는 가스상 수은뿐만 아니라 입자상 수은도 함께 채취하므로 먼지 시료를 채취할 때와 마찬가지로 등속 흡인을 하게 되는데 배출원으로부터 둥 속으로 흡인된 입자상 수은은 여과지에, 가스상수은은 산성과망간산칼륨 용액에 채취되고, Hg*2 형태로 채취된 수은은 Hg°으로 환원된 다음 광학셀에 있는 용액에서 기화되어 원자흡광광도계 파장 253.

성능/효과

올 하지 않았올 경우와 비교해볼 때 상대적으로 높은 농도를 나타냄을 알 수 있었다. 또한 입자상 수은과 가스상수은을 각각 따로 채취하여 분석해본 결과 대부분이 가스상수은으로 배출되는 것으로 나타났다. 소각장에서 측정된 수은의 배출 농도를 토대로 수은 배출량과 수은 배출 계수를 산정하였으며, 폐기물 연소시의 수은의 물질 수지를 통해 수은의 배출 특성을 조 사하였다.
그 결과 등속흡언으로 시료 채취를 했을 경우에는 등속홉 e.올 하지 않았올 경우와 비교해볼 때 상대적으로 높은 농도를 나타냄을 알 수 있었다. 또한 입자상 수은과 가스상수은을 각각 따로 채취하여 분석해본 결과 대부분이 가스상수은으로 배출되는 것으로 나타났다.

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