MRF(폐기물회수시설) 잔류폐기물의 시멘트 제조 대체연료화

• 발행기관: 개인저작물
• 저자명: 김오식(Ocica O Kim 金五植)
• 간행물 정보: 『개인저작물 - 공학』16권 7호, 25~44쪽, 전체 20쪽
• 주제분류: 공학 > 개인저작물
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2016.null.null

국문 초록

도시고형폐기물의 일회성 단일-흐름 자원순환(single-stream recycling)은 미국에서만도 수백만 톤의 폐기물 매립처분을 여타 처분방법으로 전화시켜 주고 있다. 현재 미국의 도시고형폐기물(MSW: Municipal Solid Waste)의 자원순환 비율은 30% 정도에 머무르고 있다. 도시고형폐기물을 분류하는 폐기물회수시설(MRF: Material Recovery Facility)도 유입폐기물의 100%를 회수하지는 못하고, 전체 분류폐기물의 5~15%는 잔류폐기물(residue)로서 매립처분하고 있다. 이와 같은 잔류폐기물은 고-에너지를 함유하고 있지만 자원순환되지 않은 플라스틱과 섬유류(fiber)이다. 이와 같은 에너지 집약성 물질의 전수명적 해결책(end-of-life solution)은 그러한 잔류폐기물을 처리하여 폐기물회수연료(SRF: Solid Recovery Fuel)로 만드는 일이다. SRF는 산업체와 발전소에서 이용되고 있는 석탄ㆍ천연가스ㆍ석유ㆍ바이오매스와 같은 에너지 자원을 대체하거나 보충할 수 있는 대체 에너지원으로 이용될 수 있는 것이다. 그러므로 여기서는 MRF(폐기물회수시설)의 잔류폐기물에서 생겨나는 자원 순환되지 않은 소비자 배출 플라스틱과 섬유류를 시멘트 제조로(kiln)에서 SRF로 적용할 수 있도록 전환시키는 에너지 측면과 환경적 측면의 편익성과 상충성(相充性: trade-offs)을 평가ㆍ산정하는 것이다. 시멘트 제조 시스템의 일차하소로(precalciner)에서 118Mg의 SRF를 연소시키는 조사연구를 시행했다. 여기서의 SRF(폐기물회수연료)는 60%의 MRF 잔류폐기물과 40%의 산업체 배출폐기물의 혼합물로서 60%의 플라스틱과 40%의 섬유질로 구성된다. 이러한 SRF를 시멘트 킬른에 0.9Mg/h의 유입속도로 24시간 투입하고, 이후 48시간 동안 1.8Mg/h로 투입해 조사하는 시험이다. 이와 같은 연소시험에서 생겨나는 대기오염물 방출량 데이터를 이용하여, 전수명 분석을 시행하는 조사연구이다. 여기서의 전수명 분석은 다음과 같은 단계로 이루어진다: 수송ㆍ이송(이동), 매립, 처리, 시멘트 킬른에서의 연료 소각 등. 각 단계에서의 에너지 사용량과 방출물량은 다음의 2 케이스로 추적조사하는 연구이다: 첫째는 `통상적인 폐기물 매립화 프로세스`의 `기준 케이스`(Reference Case)로서 폐기물회수시설(MRF)의 잔류폐기물이 매립 처분되거나 시멘트 킬른에서 석탄의 대체연료로 이용되는 케이스이다. 둘째는 `폐기물 연료화 프로세스`의 `SRF 케이스`로서 MRF(폐기물회수시설) 잔류폐기물이 SRF(폐기물회수연료)로 처리되어, 시멘트 킬른의 석탄사용량을 상쇄 내지 벌충(offset)하는데 이용되는 케이스이다. 그에 대한 연소시험과 시스템 분석에 의하면, MRF(폐기물회수시설) 잔류폐기물을 이용해 시멘트 킬른에서 SRF를 만들어내는 일은 잔류폐기물의 매립 처분량을 크게 줄여주는 유익한 대안이 된다. 폐기물회수연료의 SRF로 이용되는 기술은 화석연료의 사용량을 상쇄시켜주고, 지구온난화 가스의 CO2를 삭감시켜주고, 에너지 집약성물질이나 재료의 매립 전환을 가져다주는 등의 편익성을 몰고 온다. 여기서의 추적조사 케이스로 평가해 보면, SRF의 적용으로 인한 석탄사용의 상쇄량은 7,700~8,700Mg이고, 이산화탄소(CO2)의 삭감율은 1.4% 이상이고, 7,950Mg의 에너지 집약성 물질을 매립처분에서 유용한 재료로 전환시켜 준다. 이산화황(SO2)의 방출량은 19% 이상 삭감시켜 주지만, 질소산화물(NOx)의 방출량은 16~24% 증가시켜 준다. 미세입자, 수은, 염화수소 및 총-탄화수소류의 방출량은 모두 ±2.2%의 범위에서 변화시켜준다. 그러나 이와 같은 방출량은 시멘트 킬른에서는 측정되지 아니했다. MRF, SRF-제조시설, 매립장을 동일장소에 설치(co-location)하게 되면, 이 송량과 수송량마저 삭감시켜 SRF 적용의 편익성을 크기 증가시켜 준다.

목차

[초록]

1. 폐기물회수연료(SRF)의 연소

2. SRF의 시험분석과 해석기법

3. SRF 연소의 재료 및 방법

4. SRF 연소의 결과 및 고찰

5. 결론

6. 출처

키워드

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