폐기물 처리(열적처리 및 회수, 플라즈마처리)

소개글

폐기물 처리(열적처리 및 회수, 플라즈마처리)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

폐기물 처리
열적처리, 신기술 폐기물 처리
플라즈마를 이용한 폐기물 처리

본문내용

, 최근 사회문제화되고 있는 다이옥신을 고려한 환경친화적 소각로에 대한 기술개발이 요구되고 있다. 대형소각로의 경우에는 Stoker식 소각로 55기, 유동상로 11기, Rotary Kiln식 소각로 1기가 설치되어 전체 대형 소각로 시장의 93%(처리용량 기준)를 Stocker 방식의 소각로가 차지하고 있다. 그러나 국내의 경우 현재까지 고온용융소각로는 설치가 전무한 형편이며, 이에 관한 연구개발 실적 또한 미미한 형편으로, 일부 용융소각공정의 개념실험들이 발표된 바 있으나 뚜렷한 연구성과는 제시되고 있지 못한 시작단계에 머무르고 있다.
국내 고온 용융소각 공정연구로는 1999년도에 삼성중공업(주)이 함철 Dust처리용으로 개발된 러시아의 Romelt Process의 공정개념을 도입하여 각종 산업폐기물의 고온 용융소각처리용으로서 매립량 극소화, 재활용 극대화 및 재활용 물질의 고품질화, 그리고 유해물질 발생의 최소화 및 농도 최소화, 에너지화(전기 및 지역난방)의 극대화를 목표로 Slag Melt Process의 개발을 20t/d 규모에서 추진한 바 있다. 본 개발연구는 1차적으로 용융로 내부에 Slag Bath를 형성시킨 후 원료 폐기물 및 연료(석탄, 폐타이어)를 전처리 없이 약 1,500～1,600℃의 5톤 정도 용융슬래그 Pool내부로 장입, 건조, 열분해, 연소, 용융공정이 동시에 진행토록 함으로서 금속과 슬래그를 분리하고, 유해배출가스를 정화하며 에너지를 생산하는 기반을 구축코자 하였으나 더 이상 Scale Up 연구없이 중단된 상태에 있다.
한국기계연구원과 대경크리코(주)는 100kg/hr의 Pilot규모 열분해용융시스템을 자체설계 제작하고 발열량 3,000kcal/kg이상의 불균질한 합성 폐기물 및 산업계 일반 폐기물을 연료로 사용, 열분해를 통해 균질 탄화 및 가스화하고 1,300℃ 이상으로 고온 연소하여 회분을 용융/유리화하는 시운전을 2001년 2월 수행하였다. 폐기물의 처리 과정에서 2차오염물질 즉, 비산재 및 바닥재와 같은 소각재가 발생하지 않도록 용융/유리화하여 매립대상 소각재가 발생하지 않고 전량 골재 등의 자원으로 재활용이 가능하였으며, 폐기물을 열분해하여 가연성가스와 고형 탄화물의 형태로 전환, 용광로의 코크스와 같이 고온 연소하므로 정상상태에서는 보조 연료의 사용없이 조업이 가능한 것으로 발표한 바 있다. 이를 기반으로 한국기계연구원은 ㈜대우 건설의 참여 아래 2001년 9월 환경부 차세대 핵심환경기술사업으로 생활쓰레기 열분해 용융시스템개발과제를 수탁, 연구를 추진중에 있다.
(재)포항산업과학연구원에서는 고온 용융소각공정의 기반기술이라 볼 수 있는 용융환원 제철기술개발경험과 POSCO에서 정상가동중인 일산 2,000톤 용선생산 규모의 COREX용융가스화로 조업을 정상화한 연구경험을 기반으로, 2001년 9월 이후 10톤/일 규모의 Pilot Plant설계 및 조업기술 개발을 목표로 생활쓰레기의 고온 직접용융 소각공정기술의 개발에 착수한 바 POSCO의 COREX 용융환원로의 건설, 초기화입조업 및 조업정상화 Know-How와 용융환원 FINEX공정개발 경험을 활용하고, 파생된 관련 요소기술을 접목시킴으로서 일본 등 선진공업국에서 용융환원 제철기술을 기반으로 상용화단계에 있는 고온 용융소각 공정과 경쟁적 입장에서 자력 기술개발 연구를 추진중에 있다.
(주)영엔지니어링에서는 열분해 가스화 재용융방식의 열분해공기조절 소각로/용융소각로를 개발하였다.
이 설비는 가스연소로에서 합성가스 연소에 의해 무연료운전이 가능하며, 열분해로내의 잔류 탄소의 완전연소 용융처리설비이다. 연소효율이 높아 CO가 거의 0ppm수준이며, 다이옥신등 파괴효율이 높다. 부하량 및 열용량에 따라 공기량, 급기 및 운전온도를 엄격히 제어함으로써 운전효율이 높고 장치 수명이 길다. 또한 소각재 용융 시스템을 소각로 본체와 일체화하여 에너지 및 부대비용을 대폭 절감한 소각재 용융처리토록하는 설비를 특허 출헌하였다.
해방식 소각로의 설비특징 비교표
<표. 7> 스토커방식 소각로와 열분해방식 소각로의 설비특징 비교표(1)
NOTE : ●-최 적 / ○-적 합 / △-가능 / ×-부 적
4. 결 론
현재 개발되어 시판되고 있는 소각기술은 스토커형 소각로가 주류를 이루고 있다. 하지만 폐기물의 종류, 연소조건 등에 따라 유동층 소각로, 킬른타입 소각로, 스토커형 타입 + 킬른형 타입 소각로 등 다양한 종류의 소각로가 개발되고 있다. 특히 최근에는 소각장치 개발보다는 연소제어시스템, 2차공해물질 저감을 위한 연소방법과 폐기물의 발열량이 높아지면서 고온에 견디는 스토커형 구조 및 재질에 관한 개발이 이루어지고 있으면, 고발열량을 폐기물의 소각에 따른 발전연료 적용에 관한 개발이 이루어지고 있다. 이렇듯 폐기물이 더 이상 오염물질이 아닌 새로운 에너지원으로의 인식변화가 이루어지고 있으며, 이에 맞는 종합적인 폐기물 처리시스템의 기술개발이 예상되고 이런 예상들에는 소각이 앞서있다. 특히 소각중에서도 2차오염물질을 최소로 배출하는 기술로서 열분해 용융소각기술에 대한 기술개발이 수행되고 있다.
폐기물의 열분해 용융소각기술은 폐기물의 100% 처리를 위한 기술로서 인정을 받고, 해외 선진국들은 환경보호와 환경산업시장에서의 기술 선점을 위하여 활발한 연구개발을 이루고 있는 실정이다. 상용화설비의 건설으로 인하여 기술의 검증을 이루고 있는 시점이나 아직은 개발단계에 놓여 있으며 보급율을 낮은 편이다. 이러한 세계시장의 흐름을 볼 때 현재 국내에서도 공정의 개선과 특성을 기반으로 하여 국내발생 폐기물의 적합한 신기술을 개발하여야 할 때이다. 이에 환경부 또한 열분해, 소각 용융기술 개발의 필요성을 재인식하여, 한국환경기술진흥원을 통해 차세대 핵심환경기술개발사업을 지원하고 있는 등 국내의 쓰레기 성상을 고려한 국내 자력 열분해 용융소각기술의 개발이 현재도 지속적으로 이루어지고 있다. 얼마후에 열분해용융소각기술의 가시화가 이루어질 날이 올 것으로 판단된다. 이렇듯 폐기물 에너지 이용 기술 측면에서 소각발전시스템의 발전효율향상, 2차오염물질 저감 측면에서 용융소각로의 대형화가 주목받을 것이다.

키워드

열적처리,   폐기물 처리 신기술,   플라즈마