국민의 보건의식이 높아짐에 따라서, 병원에서 배출되는 감염성 폐기물의 안정적 처리에 대한 요구가 높아지고 있다. 감염성 폐기물 처리방법으로는 가압멸균과 산화소각 및 건류소각이 있는데, 본 연구 목적은 100%멸균이 보장되는 중형 산화소각을 설계하고 이의 운영특성을 파악하는데 있다. 감염성 폐기물은 일정규격의 상자에 담아서 배출되며, 저온에서 이송과 저장이 이루어지며, 소각로 투입시에도 상자를 파손하지 않고 투입되어야 하는 등의 엄격한 규정에 따라서 소각하여야 한다. 본 연구는 이러한 감염성 폐기물처리 법규 및 감염성 폐기물의 연소 특성을 파악하여 소각로 설계의 기본자료로 활용하였다. (중략)
최근 몇년전 부터 폐기물 처리와 관련하여 소각로에 대한 관심과 연구가 부쩍 늘어나고 있다. 이는 인구의 증가, 산업의 발전, 경제활동의 팽창 및 다양화 등에 의하여 폐기물의 질적 변화가 적정처리에도 영향을 미쳐 큰 문제로 대두되고 있고, 또한 폐기물의 단순 매립처리가 사후 관리에 여러가지의 어려움과 매립지 선정 자체에도 어려움이 따르고 있기 때문이기도 하다. 그러나 소각기술이 아직도 보완되어야 할 부분들이 많기 때문에 현재 가동중인 소각시설에도 많은 어려운 문제점이 발생하고 이들의 문제해결이 시급한 것이 현재의 현실이다. 심한 경우에는 폐기물 처리목적으로 많은 투자를 하여도 폐기물의 특성에 따른 적정 처리시설을 선정하지 않아 소각로 가동 시운전 단계에서도 중지하여야 하는 경우도 발생하고 있다. 반면 적은 투자로도 만족할 만한 처리효과를 내며 가동하는 경우도 있어 당초 계획단계 부터 신중을 기해야할 것이다. 소각로는 외부로 보기에는 거의 비슷하나 상세히 검토하면 소각로에 대한 선택적 기술이 필요하며 특히 소각로를 사용하는 목적이 무엇인지에 따라서 소각로의 선택이 달라질 수도 있다. 이러한 문제에 초점을 두어 현재의 소각기술을 분석하고 선정과정을 검토해 나가기로 한다.
일반폐기물의 효과적인 처리방법으로 소각처리가 중요시되고 있으나 폐기물의 소각과정에서 대기오염물질이 발생, 배출되게 되므로 이에 대한 적절한 대책이 필요하다. 배출되는 대기오염물질의 종류 및 양은 소각하는 폐기물의 성상이나 폐기물 소각로의 형태, 소각로의 운전 조건에 따라 달라질 수 있으나 주요 오염물질로는 최근 문제시되고 있는 Dioxin이나 광화학스모그를 유발시키는 질소산화물(이하 NOx), 염화수소 등을 들 수 있다. 이러한 오여물질에 대한 환경오염을 방지하기 위해서는 적절한 배출억제대책이 필요하다. 본고에서는 폐기물의 소각시 배출되는 대표적인 오염물질의 특성과 그 배출억제 방법에 대해 기술하고자 한다.
폐기물의 처리방법으로는 매립, 소각, 재활용 등이 있으며, 이 중 자원으로 재활용하는 방법이 가장 바람직하다. 그러나 모든 폐기물을 자원으로 재활용 할 수 없을 뿐 아니라, 사업장에서 발생되는 폐기물 특히 병원폐기물의 경우 재활용이 거의 불가능하고, 위생적 처리가 어려우므로 소각에 의하여 위생적이고, 안전하게 처리하는 방안이 가장 적합하다. 소각방식은 처리대상 폐기물의 종류와 처리량 등에 따라서 화격자식, 유동상식, 로터리킬른식, 분무식소각로식 등으로 분류된다. (중략)
국내 최초로 가연성 해체폐기물 부피감용을 위해 안전하게 시설을 운영하고 있어 소각에 대한 국민인식 재고에 기여할 수 있으며, 우라늄변환시설의 가연성 해체 폐기물 소각을 통해 U 핵종오염 폐기물 소각기술을 확보하여 원자력시설 운영 효율향상, 처분비용 절감 뿐만 아니라 유해물질의 무해화로 최종처분장의 안전성 관리 최적화에 기여하고, 향후 원자력시설의 해체 및 해체 폐기물 처리/처분사업에 기술을 적극 활용할 예정이다.
이 글에서는 유동층소각로와 관련된 기술적 사항을 정리하고자 한다. 일부 교과서적인 내용이 서술되어 있으나, 자세한 이론적 고찰보다는 현상적인 이해에 중점을 두고, 실제 유동층 소각로와 관련된 분야에서 연구를 수행하는 연구자들과의 토론 및 설계시 고려하여야 할 사항들을 간략히 포함한다. 일반적으로 유동층은 효울적인 화학반응로로서 주로 이용되고 있으나, 이 글에서는 환경 및 에너지분야와 일정한 관계가 있는 폐기물 소각로 및 석탄연소로로서의 유동층의 응용에 초점을 맞추고 있다. 우선 환경 및 에너지산업의 현황을 이해함으로써 유동층의 핵심적 역할 담당 가능성을 밝힌다. 그리고 소각로의 종류 및 유동층의 역사와 응용에 대하여 각략히 설명 한다. 여타의 소각로와는 다른 특성인 기포유동특성 및 유동화에 대하여 논함으로써 유동층에 대한 기본현상을 파악한다. 유동층 소각로의 중요한 기능인 공해물질의 노내처리에 대하여 논 의하고, 기포유동층보다 효율적인 순환유동층 및 가압유동층의 특성과 역할을 소개한다. 그리고 유동층 소각로의 예로 일본의 폐기물소각로 및 하수슬러지 소각로개발 현황을 소개한다. 최종 적으로는 유동장 소각로의 실제 설계과장에 대하여 간략히 해설한다.
최근 화석에너지 고갈 문제와 폐기물의 지속적인 발생량 증가로 인해 폐기물을 이용한 열에너지 회수가 이슈화 되고 있다. 폐기물처리를 통한 에너지 회수 공정 가운데 소각이 가장 많이 이용되고 있으나 소각시 발생하는 대기오염 물질을 처리하기 위한 설계 및 설치비용에 많이 소요 된다. 본 연구에서는 화학공정 모사기인 Aspen plus를 이용해 소각공정 및 배가스 처리 공정모사를 실시하였다. 폐기물 소각 공정으로는 1 2차 연소실과 NO2를 환원하는 SNCR공정, 산성가스(HCl, SO2)를 제거하는 SDA공정, 입자상 물질을 처리 하는 bag filter공정을 모사하였다. 공정모사 결과 실제 산업폐기물 소각로의 처리효율과 일치 하였고 이를 바탕으로 동일한 공정 및 조건하에 소각로에 투입되는 폐기물의 조성비를 달리하여 공정 모사한 결과 오염물질의 배출량을 예측할 수 있었다. 이러한 오염물질 발생량 예측은 소각장의 폐기물 투입이 일정하지 않을 경우 조업 조건의 변경에 도움 뿐만아니라 공정개선의 효과적일 것으로 판단된다.
본 연구는 향후 최적 소각용량의 산정에 관해 재평가가 요구되고 있는 실정에서 반입되는 폐기물 발생량, 발열량 증가 및 B시 구역별 유동인구 변화 등을 고려하여 소각 사업소의 최적 가용용량을 예측하고, 예측된 가용용량을 기초로 하여 각 소각 사업소 별 처리량 대안에 대해 연구하는 게 목적이다. B시의 과거 인구추이를 바탕으로 인구변화량을 예측한 결과 전체 인구는 감소추세에 있으나, 일부 지역에 따라서는 아파트 단지 증가 등으로 인구 집중 현상이 나타나 현재와 비슷할 것으로 판단된다. 또한 인구예측을 통한 폐기물 발생량 예측 시 인구의 감소에 의한 폐기물 발생량은 감소할 것으로 판단되지만, 총 폐기물 발생량 중 가연성분 발생량은 증가할 것으로 예측되어 가연성 성분 및 소각 처리량은 D 소각 사업소를 제외하고는 적정할 것으로 예측된다. 따라서 현재 D소각 사업소의 소각율은 72.7%로 전국 소각비율 59.1%보다는 높지만 향후 소각량 확보를 위하여 B시의 MBT시설의 잔재폐기물 및 RDF 회수 잔재물 등과의 혼재 소각과 하수슬러지 및 음식물 쓰레기의 혼재소각이 필요하다고 판단되어지며 2015년 이후 D 소각 사업소를 폐쇄한다고 가정하였을 때는 각 소각장과의 거리와 가용할 수 있는 소각장 규모를 파악하여 경제성에서 가장 적합한 연동구역에 운반(연동제)하여 운영하는 방법이 경제적일 것으로 예측된다. 이에 D 소각 사업소의 경우는 새로운 소각시설 설치에 따른 주민불편 및 사회적 피해를 고려하여 폐수처리장 통합연계 시스템 구축에 따라 폐기물과 혼재 처리할 수 있는 장래의 여유 소각을 할 수 있는 시설 확보 측면에서 2020년까지 운영이 필요하고, H나 M 소각 사업소는 적정 소각량이 감소하는 경우 3개 소각시설이 운휴 기간이 없이 운영되기 위해서 2기를 확보하고 단위사업별 1기 단위로 6개월씩 단위 운영 병행제로 하는 관리방안의 구상도 해결방안이라고 판단되어 진다.
국내의 방사성 동위원소 (Radioisotope; RI) 사용기관에서 발생, 수거되어 현재 원자력연구소 저장고 내에 보관중인 폐기물중 가연분을 대상으로 소각실증실험을 수행하였다. 폐기물 발생일을 기준하여 최소 2년이상이 경과한 RI 폐기물을 소각한 결과 폐기물의 부피와 무게를 각각 약 1/250, 1/30로 줄일 수 있었으며, 소각운전중 배출기체의 농도는 환경관련법상의 배출허용기준치 이하, 배출방사선량은 검출기의 측정한계 이하였다. 방사성동위원소 추적자로 I-131 ($Na^{131}$ I형태, 총 2mCi)을 사용한 모의 폐기물을 소각한 결과 대부분의 방사능은 소각재에 잔존하기 보다는 휘발되어 배기체와 함께 거동하며 주로 포대여과기의 여과층에서 잡히는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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