[논문]다양한 소각시설 배출가스 중 다이옥신류의 배출특성

최진수; 문영훈; 김민관; 오정은; 김병훈; 장윤석

문제 정의

따라서 본 연구에서는 소각시설의 규모와 소각대상물질 및 방지시설의 유형이 서로 다른 실 규모의 다양한 소각시설을 대상으로 배출가스 중 다이옥신의 배출농도를 조사하고 배출 특성을 파악하고자 하였다. 또한 현재 국내에서 주로 이용하고 잇는 활성탄 흡착-여과제진 시설에서의 다이옥신 제거 효율 특성도 함께 조사하였다.
본 연구에서는 1999년 6월부터 2000년 8월까지 전국의 중소형 지정 폐기물 소각시설 5개소 및 대형 도 시쓰레기 소각시설 3개소를 대상으로 한 소각로 배출가스 중 다옥신류의 배출 특성을 조사하였다. 일부 소각시설에 대해서는 굴뚝배출가스 뿐만 아니라 다양한 배출방지시설 전단과 후단의 동시 측정도 병행하여 방지시설에 의한 다이옥신류의 제어 및 배출 특성도 함께 파악하였다.
또한 현재 국내에서 주로 이용하고 잇는 활성탄 흡착-여과제진 시설에서의 다이옥신 제거 효율 특성도 함께 조사하였다. 이러한 사항들은 향후 보다 엄격한 배출 규제를 위한 기본적인 자료 산출이라는 1차적인 목적은 물론 나아가 비교적 영세하고 낙후된 제어시설들을 갖추고 있는 소형소각시설에 대해서도 비교적 저비용으로 배출가스 중 다이옥신 배출 제어를 보다 효과적으로 수행할 수 있는 활성탄 흡착 공정 과 이에 연계한 백필터에 의한 여과 집진 공정에서의 다이옥신 류 제거 특성도 함께 고찰하고자 하였다.

제안 방법

오븐의 초기 온도 와 승온 조건 등은 칼럼의 종류에 따라 약간 달리하였다. HRMS의 이온화 에너지는 70 eV를 가하였고 , 인터페이스 온도와 이온화 온도는 칼럼의 특성상(260 .C;SP-2331, 280 ℃;DB5-MS) 와 (250 ℃;SP-2331, 280 ℃;DB5-MS)으로 각각 달리 적용하였고, SIM mode으로 분석되었다.
배출가스의 농도와 산소보정을 위해서는 Eurotron사의 가스분석기 (GreenLine MK2)가 이용되었다. 또한 시료채취 시 소각대상물질의 구성비, 배출가스 제어시설의 종류와 특징, 배가스의 온도 등 소각시설의 운전조건에 관한 사항도 함께 조사하였다. 시료의 추출과 분석은 EPA method 1613과 대기오염 공정시험법에 준한 절차를 따랐다.
따라서 본 연구에서는 소각시설의 규모와 소각대상물질 및 방지시설의 유형이 서로 다른 실 규모의 다양한 소각시설을 대상으로 배출가스 중 다이옥신의 배출농도를 조사하고 배출 특성을 파악하고자 하였다. 또한 현재 국내에서 주로 이용하고 잇는 활성탄 흡착-여과제진 시설에서의 다이옥신 제거 효율 특성도 함께 조사하였다. 이러한 사항들은 향후 보다 엄격한 배출 규제를 위한 기본적인 자료 산출이라는 1차적인 목적은 물론 나아가 비교적 영세하고 낙후된 제어시설들을 갖추고 있는 소형소각시설에 대해서도 비교적 저비용으로 배출가스 중 다이옥신 배출 제어를 보다 효과적으로 수행할 수 있는 활성탄 흡착 공정 과 이에 연계한 백필터에 의한 여과 집진 공정에서의 다이옥신 류 제거 특성도 함께 고찰하고자 하였다.
본 연구에서는 1999년 6월부터 2000년 8월까지 전국의 중소형 지정 폐기물 소각시설 5개소 및 대형 도 시쓰레기 소각시설 3개소를 대상으로 한 소각로 배출가스 중 다옥신류의 배출 특성을 조사하였다. 일부 소각시설에 대해서는 굴뚝배출가스 뿐만 아니라 다양한 배출방지시설 전단과 후단의 동시 측정도 병행하여 방지시설에 의한 다이옥신류의 제어 및 배출 특성도 함께 파악하였다. 시료 채취에는 미국 EPA Method 5에서 준한 CAE사의 Stack gas sampler/} 사용되었고, 모든 시료 채취 절차와 방법은 미국 EPA method 23 및 대기오염 공정시험법에 준하여 이루어졌다.

대상 데이터

다 이옥신류 의 분석에는 HRGC/HRMS(High Resolution Gas Chromatography HP 6890 series II/High Resolution Mass Spectrometry, JMS-700T, JEOL, Japan)를 사용되었다. 사용된 컬럼은 주로 DB-5MS (30 m, 0.32 mm, 0.25 “m)를 이용하였고, 경우에 따라서는 4염 화물에서 5염 화물까지는 분리능을 높이기 위하여 SP-2331 (60 m, 0.2 mm, 0.25 “m)이 이용되기도 하였다. 운반기체로는 초고순도 He을 사용하였고, 시료 주입구의 온도는 260 ~ 280 笆정도로 유지하였고 splittless 방식으로 주입되었다.
25 “m)이 이용되기도 하였다. 운반기체로는 초고순도 He을 사용하였고, 시료 주입구의 온도는 260 ~ 280 笆정도로 유지하였고 splittless 방식으로 주입되었다.오븐의 초기 온도 와 승온 조건 등은 칼럼의 종류에 따라 약간 달리하였다.

이론/모형

시료의 추출과 분석은 EPA method 1613과 대기오염 공정시험법에 준한 절차를 따랐다. 다 이옥신류 의 분석에는 HRGC/HRMS(High Resolution Gas Chromatography HP 6890 series II/High Resolution Mass Spectrometry, JMS-700T, JEOL, Japan)를 사용되었다. 사용된 컬럼은 주로 DB-5MS (30 m, 0.
시료 채취에는 미국 EPA Method 5에서 준한 CAE사의 Stack gas sampler/} 사용되었고, 모든 시료 채취 절차와 방법은 미국 EPA method 23 및 대기오염 공정시험법에 준하여 이루어졌다. 배출가스의 농도와 산소보정을 위해서는 Eurotron사의 가스분석기 (GreenLine MK2)가 이용되었다. 또한 시료채취 시 소각대상물질의 구성비, 배출가스 제어시설의 종류와 특징, 배가스의 온도 등 소각시설의 운전조건에 관한 사항도 함께 조사하였다.
일부 소각시설에 대해서는 굴뚝배출가스 뿐만 아니라 다양한 배출방지시설 전단과 후단의 동시 측정도 병행하여 방지시설에 의한 다이옥신류의 제어 및 배출 특성도 함께 파악하였다. 시료 채취에는 미국 EPA Method 5에서 준한 CAE사의 Stack gas sampler/} 사용되었고, 모든 시료 채취 절차와 방법은 미국 EPA method 23 및 대기오염 공정시험법에 준하여 이루어졌다. 배출가스의 농도와 산소보정을 위해서는 Eurotron사의 가스분석기 (GreenLine MK2)가 이용되었다.
또한 시료채취 시 소각대상물질의 구성비, 배출가스 제어시설의 종류와 특징, 배가스의 온도 등 소각시설의 운전조건에 관한 사항도 함께 조사하였다. 시료의 추출과 분석은 EPA method 1613과 대기오염 공정시험법에 준한 절차를 따랐다. 다 이옥신류 의 분석에는 HRGC/HRMS(High Resolution Gas Chromatography HP 6890 series II/High Resolution Mass Spectrometry, JMS-700T, JEOL, Japan)를 사용되었다.

성능/효과

그 다음으로 빈번히 검출되는 HxCDFs 동족체로 나타나고 있다. 그러나 이러한 배출 특성은 소각물질의 성분이나 방지시설에 따라서도 약간 차이가 있었지만 대형 도시쓰레기 소각로에서는 상이한 특성을 보여주었으며, 특히 두드러지는 특성은 소형 및 중형 지정 폐기물 소각시설에 비해 PCDDs의 배출 점유율이 전반적으로 높게 나타나고 있었다.
모든 소각시설에 대해 배출가스 중 1, 2, 4, 7, 8-PeCDF는 가장 고농도로 배출되는 특성을 보여주었으며, 소형 및 중형소각시설에서 그 농도는 17개 Isomer중 약 30 - 45% (TEQ로써) 차지하고 있었으며, 대형 도시쓰레기 소각시설의 배출가스 중에는 약 25~35% 정도 차지하고 있는 것으로 나타났다. 그 다음으로 빈번히 검출되는 HxCDFs 동족체로 나타나고 있다.

후속연구

특히 주목할만한 사실은 사업장 및 생활폐기물 소각시설에서는 95% 이상이 각각 약 54 및 89 ng-TEQ/Nm3 수준의 배출가스 중 다이옥신농도를 가지는 것으로 나타나고 있다 (김삼권, 1999). 소각시설에 의한 다이옥신류의 총 배출량 측면에서 볼 때 중소형 소각시설의 배출 비중은 상당한 것으로 평가될 수 있으며 (Tseng, 1991), 향후 엄격한 배출규제를 위해서는 무엇보다도 각종 소각시설(중소형 소각로 포함)에 대한 다이옥신의 배출 실태 조사가 우선적으로 실시되어 그 배출 특성이 파악되어야 할 것이다.

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