초록

○ 국내·외 현황조사 - 선진국 기술수준 및 개발 현황 조사 - 선진국과 국내 기술수준 분석○ 경제성 평가 - 구성요소별 기술평가 - 시스템의 경제성 평가○ 기술개발 전략 수립 - 소요기술별 기술개발과제 도출 - 기술개발 단계도 구축 - 기술개발 추진체계 수립 - 기술개발 파급효과 분석

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...17
• 1.1 개요...20
• 1.1.1. 열분해 용융시스템...20
• 1.1.2. 열분해 용융의 개요...20
• (1)탄화과정을 통한 불균일한 쓰레기의 안정적 처리...21
• (2)자원재활용으로서의 가치가 우수한 부산물의 생성...22
• (3)대기 오염물질 발생량의 원천적 감소...22
• 제 2 장 국내외 개발 현황...23
• 2.1. 국외 현황...23
• 2.1.1 독일...23
• 2.1.1.1. 열분해와 연소를 조합한 처리 프로세스...23
• (1)Thermal Waste Recycling Process-Siemens AG...23
• (2)RCP(Recycled Clean Product) Technology - Von Roll...25
• 2.1.1.2 열분해와 가스화를 조합한 처리 프로세스...27
• (1) Noell Conversion Process -Noell Abfall und Energitechnik...27
• (2) PKA Process - Pyrolyse Kraftanlagen Gmbh...29
• 2.1.1.3 가스화와 연소를 조합한 프로세스...31
• (1) WINKONEK Process - Lurgi AG...31
• (2) PRE-CON Process...32
• 2.1.2 이탈리아...35
• 2.1.2.1 열분해와 가스화를 조합한 처리 프로세스...35
• (1) THermoselect Process - THERMOSELECT...35
• 2.1.3 일본...38
• 2.1.3.1 가스화와 연소를 조합한 프로세스...38
• (1) WASTE Melting System - Nippon Steel Corporation...38
• 2.1.3.2 직접 고온의 열을 이용한 프로세스...40
• (1) Slagging Type Rotary Kiln Incinerator...40
• 2.1.3.3 소각재를 용융하는 프로세스...41
• (1) IHI Ash Melting System -IHI...41
• (2) Burner Type Ash melting System - Hitachi Zosen...43
• 2.1.3.4 플라즈마 가열에 의한 소각재 용융...43
• (1) KOBE STEEL, LTD...43
• (2) KAWASAKI HEAVY INDUSTRIES, LTD...45
• 2.1.4 국외 소각공정 (Seimens, Noel, Thermoselect)...47
• (1) 복잡성...47
• (2) 처리 후 잔여물질, 재활용, 처리...47
• (3) 배출 가스...48
• (4) 유해물질 방출...48
• (5) 에너지 효율...49
• 2.2 국내 현황...50
• 2.2.1 국내 쓰레기 특성...50
• 2.2.1.1. 물리적 성상...50
• 2.2.1.2. 화학적 성분...51
• 2.2.1.3. 원소분석 및 발열량...52
• 제 3 장 열분해 용융 소각로의 작동원리 및 장단점...55
• 3.1 열분해 가스화...55
• 3.1.1 쓰레기의 가스화...55
• 3.1.2 유입물질과 가스화 생성물...57
• 3.1.3 탈가스화와 가스화에 필요한 장치의 종류...58
• 3.1.3.1 도가니식 장치 또는 수직장치...62
• 3.1.3.2 회전로식 장치...63
• 3.1.3.3 유동층 장치...63
• 3.1.3.4 고압장치 (Autoklaven)...65
• 3.2 PKA 열분해/용융 공정...66
• 3.2.1 전처리 설비...69
• (1) 열분해의 안정성...69
• (2) 열분해의 경제성...69
• 3,2,2 열분해 설비 및 그 반응...69
• 3.2.2.1 열분해로...69
• (1) 구조...69
• (2) 운전조건...70
• (3) 반응의 형태...71
• 3.2.2.2 가스 전환기 (Gas Converter, Gas Cracker)...73
• 3.2.2.3 후처리 설비...74
• (1) 급냉기...74
• (2) 분진제거 설비...75
• (3) 산성가스 및 중금속 제거 설비...75
• (4) 황화물 제거 설비...76
• (5) 활성탄 휠터...76
• 3.3 Thermoselect 열분해/용융시스템...77
• 3.3.1 열분해 용융시스템의 처리공정도...77
• (1) 전체 처리공정도...77
• (2) 처리공정 계통도...77
• (3) 시스템 흐름도...78
• 3.2.2 공정 설명...78
• 3.3.2.1 압축 공정개요...80
• 3.3.2.2 탈가스화, 가스화 및 용융 공정개요...81
• 3.3.2.3 주요 반응...81
• 3.3.2.4 공정 생산물...82
• 3.3.2.5 기체연료 조성표...82
• 3.3.3 물질과 에너지 수지...83
• (1) 쓰레기 발열량과 투입량에 따른 합성가스 생성...83
• (2) 물질 흐름 수지...84
• (3) 에너지 수지...84
• 3.3.4 열분해 용융소각로의 장단점...85
• (1) 열분해 용융방식과 스토카 방식의 비교...85
• (2) 열분해 소각로 간의 장 ·단점 비교...86
• (3) 경제성 비교 결과표...87
• (4) 설비 규모 비교...88
• 3.3.5 유해물질 배출농도...89
• 제 4 장 소각재 용융기술의 현황...90
• 4.1 용융기술의 현황...90
• 4.2 종류 및 특징...91
• 4.2.1 연료 용융방식...93
• 4.2.1.1 표면용융방식...93
• (1) 고정식...93
• (2) 회전식...94
• 4.2.1.2 내부용융방식...94
• 4.2.1.3 코크스 베드방식...95
• 4.2.2 전기용융방식...96
• 4.2.2.1 아크 용융방식...97
• 4.2.2.2 플라즈마 용융방식...97
• 4.2.2.3 전기저항방식...100
• 4.2.2.4 유전가열방식...100
• 4.2.3 직접용융방식...101
• 4.2.3.1 코크스베드방식...101
• 4.3 용융기술의 장단점과 국내현황...102
• 4.3.1 용융기술의 장점...102
• (1) 감용 효과...102
• (2) 유효 이용...102
• (3) 공해 방지...102
• 4.3.2 용융의 단점...103
• (1) 기술 완성도...103
• (2) 비용...103
• 4.3.3 국내 현황...104
• 제 5 장 플라즈마 열분해 용융소각로 개발 현황 및 특징...105
• 5.1 서론...105
• 5.2 플라즈마토치 원리...106
• 5.3 플라즈마 응용기술...109
• 5.3.1 플라즈마 적용 공정...110
• (1) 해리공정...110
• (2) 휘발과 승화 공정...111
• (3) 염화,산화, 배소 공정...111
• (4) 환원 공정...111
• (5) 재용해 공정...112
• (6) 정련 공정...113
• 5.3.2 대상폐기물...114
• 5.3.3 플라즈마식 폐기물 처리 원리...115
• 5.3.4 플라즈마 처리기술의 장단점...115
• 5.3.5 세계 Plasma 이용 유독폐기물 처리현황...116
• 5.4 플라즈마를 이용한 폐기물 처리기술...120
• 5.4.1 고정식 플라즈마 용융로 (Fixed Plasma Hearth)...120
• 5.4.2 플라즈마 회전 용융로 (Plasma Centrifugal Furnace)...121
• 5.4.3 DC 플라즈마 아크 용융로 (DC Plasma Arc Furnace)...122
• 5.4.4 유도 플라즈마 토치 (Induction Plasma Torch)...122
• 5.4.5 증기 플라즈마 토치 (Steam Plasma Torch)...123
• 5.4.6 플라즈마 큐폴라 (Plasma Cupola)...123
• 5.4.7 비 이송형 플라즈마 토치...124
• 5.5 Plasma 열분해 메카니즘의 분석...124
• (1) 전류열분해 반응...126
• (2) 수성가스화 반응...126
• (3) 부다트 반응...126
• (4) 수소첨가 메탄반응...127
• (5) 수성가스 전환반응...127
• (6) CH₄합성반응...127
• (7) Char의 연소 반응...127
• 5.5.1 고정층 가스화공정...128
• 5.5.2 유동층 가스화공정...129
• 5.5.3 분류층 가스화공정...130
• 5.5.4 용융층 가스화공정...130
• 5.6 플라즈마 열분해 용융공정(P.P.V)...131
• 5.6.1 공정개요...131
• 5.6.2 P.P.V 공정 설계시 고려할 대상...132
• 5.6.3 열분해가스 조성에 대한 검토...133
• 5.6.4 폐기물 열분해시 스팀의 첨가에 대한 검토...133
• 5.7 플라즈마 열분해 소각로의 특징 및 장단점...135
• (1) 초고온에서 열분해...135
• (2) 최소의 환경오염물질 발생...138
• (3) 재활용성...138
• (4) 컴팩트(Compact)한 설비...138
• (5) 넓은 범용성...138
• 5.7.1 플라즈마 열분해가스...138
• (1) 열분해가스내의 다이옥신 배출량...138
• (2) 발전설비 배출가스의 오염물질...139
• 5.7.2 슬래그(Slag)의 유해성 검토...140
• 제 6 장 기술개발 추진전략...141
• 6.1 기술개발의 필요성...141
• 6.1.1 배경...141
• 6.1.2 필요성...141
• 6.2 사업내용...142
• 6.3 연구개발 목표...143
• 6.3.1 최종 목표...143
• 6.3.2 단계별 목표...143
• 6.4 추진전력 및 체계...144
• 6.4.1 추진전략...144
• 6.4.2 추진체계...144
• 6.5 기술개발 방안 (Technology Roadmap)...146