[논문]아크 플라즈마를 이용한 Fe-EDTA 처리 및 경제성 평가

김진길; 지준화; 김문수; 강덕원

아크 플라즈마를 이용한 Fe-EDTA 처리 및 경제성 평가
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김진길 (한전 전력연구원) , 지준화 (한전 전력연구원) , 김문수 (한전 전력연구원) , 강덕원 (한전 전력연구원)

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문제 정의

본 연구에서는 10kW급 플라즈마 토치를 이용한 예비실험을 바탕으로 누적된 데이터를 적용해보다 안정적인 출력 특성과 경제성에 맞는 우수한 폐액 분해특성을 가진 30kW급 플라즈마 토치, 전원 공급부 및 폐액공급 장치의 개발을 수행하여 그 액상폐기물 처리효율 및 경제성을 평가 하였다. 본 토치형 아크플라즈마 장치는 아크의 안정화와 반응로의 고온 분위기를 길게 유지하여 폐액의 열분해 효율을 증가시키기 위해 3단의 반응로를 가지는 시스템으로 제작하였다.

제안 방법

본 토치형 아크플라즈마 장치는 아크의 안정화와 반응로의 고온 분위기를 길게 유지하여 폐액의 열분해 효율을 증가시키기 위해 3단의 반응로를 가지는 시스템으로 제작하였다.

성능/효과

10wt.% Fe-EDTAB 함유한 모사 세정폐액의 처리 실험에서 본 시스템은 TOC 기준 98.7%의 우수한 처리 효율을 보였다. 특히, 10wt.
특히, 10wt.% Fe-EDT의 농도는 HPLC 분석결과 99.9%의 제거효율을 얻었으며, 30kW급 플라즈마장치를 이용해 처리할 수 있는 최고 폐수유입량은 13.32L/h로 이때 토치에 유입되는 공기량과 출력 각각 2.7o/s(@상온, 상압 11 m3/hr) 및 22.6kW인 것으로 나타났다.
아크 플라즈마를 이용한 폐액처리 시스템의 경우, 폐액의 농도가 높을수록 처리효율 측면에서 매우 유리한 것으로 나타났다. semipilot 규모의 폐액처리 시스템을 이용해 모사 세정폐액 처리할 경우 순수하게 소요되는 처리 비용은 약 13만원/ton 수준으로 아직 처리비용이 고가인 것으로 나타났다. 하지만 처리시스템의 scale-upg 통해 보다 저렴한 시스템의 설계가 가능할 것으로 판단된다.
7%의 분해효율을 가지는 것으로 나타났다. 아크 플라즈마를 이용한 폐액처리 시스템의 경우, 폐액의 농도가 높을수록 처리효율 측면에서 매우 유리한 것으로 나타났다. semipilot 규모의 폐액처리 시스템을 이용해 모사 세정폐액 처리할 경우 순수하게 소요되는 처리 비용은 약 13만원/ton 수준으로 아직 처리비용이 고가인 것으로 나타났다.
안정적인 아크상태를 유지하는 30kW급 플라즈마 토치를 제작하여 실제 세정폐액과 조성이 같은 모사폐액을 이용해 액상폐기물 처리실험을 수행한 결과 플라즈마 아크열과 접촉된 Fe-EDTA 용액의 경우 약 99% 분해효율을 보였으며, 총 유기탄 소로는 98.7%의 분해효율을 가지는 것으로 나타났다. 아크 플라즈마를 이용한 폐액처리 시스템의 경우, 폐액의 농도가 높을수록 처리효율 측면에서 매우 유리한 것으로 나타났다.

후속연구

semipilot 규모의 폐액처리 시스템을 이용해 모사 세정폐액 처리할 경우 순수하게 소요되는 처리 비용은 약 13만원/ton 수준으로 아직 처리비용이 고가인 것으로 나타났다. 하지만 처리시스템의 scale-upg 통해 보다 저렴한 시스템의 설계가 가능할 것으로 판단된다. 향후 보다 분무 특성이 우수한 폐액 공급부의 설계를 통해 같은 출력에 더 많은 폐액을 공급할 수 있는 토치를 설계하면 출력에 비해 보다 많은 폐액을 처리할 수 있을 것으로 기대한다.
하지만 처리시스템의 scale-upg 통해 보다 저렴한 시스템의 설계가 가능할 것으로 판단된다. 향후 보다 분무 특성이 우수한 폐액 공급부의 설계를 통해 같은 출력에 더 많은 폐액을 공급할 수 있는 토치를 설계하면 출력에 비해 보다 많은 폐액을 처리할 수 있을 것으로 기대한다.

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