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A-57 : 고형연료제품 제조시설의 물질수지 수립 방법론 연구
윤균덕,고영환,박병호,원종철,윤수경 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2013 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2013 No.-
현재 국내에서 대부분 매립 또는 소각처리하고 있는 생활폐기물 및 사업장 폐기물 중에는 발열량이 높은 플라스틱, 종이와 같은 가연성폐기물이 많이 포함되어 있음에도 불구하고 유효한 에너지자원으로 활용되지 못하는 경우가 많다. 화석연료의 대부분을 수입에 의존하고 있는 우리나라는 신재생에너지(대체에너지)의 확보가 필수적이며 여러 종류의 재생에너지 중에서 폐기물에너지가 많은 부분을 감당해야 한다. 이를 위해 환경부에서는 폐기물을 에너지로 자원화하기 위해 고형연료제품화하는 정책을 시행하고 있고 이에 따라 국내 고형연료제품 제조시설이 확대되고 있는 상황이다. 고형연료제품 제조시설은 폐기물중에서 불연물을 선별하고 적정 발열량이 나오도록 건조하여 일정 품질의 연료가 되도록 만드는 시설이다. 이러한 시설은 일본과 유럽에서 먼저 설치·가동 되어 왔으나 국내에서는 이제 도입하고 있는 상황이기 때문에 그 기술에 대한 신뢰성이 의문시되어 시범사업을 우선적으로 하였다. 그러나 설계대로 성능이 나오지 않아 기술차이, 폐기물 물성차이. 폐기물 물성 조사방법 문제, 선진외국과의 단위장치 성능차이, 설비에 대한 투자비 문제 등 그 원인에 대한 다양한 논란이 제기되어 왔다. 보통 시설을 설계하려면 물질수지를 세워야 하고 물질수지를 세우기 위해서는 설치하고자 하는 시설특성에 맞게 폐기물에 대한 물성을 파악해야 한다. 그렇기 때문에 가장 먼저 해야 할 것이 폐기물 물성을 파악하고 이를 근거로 물질수지를 세워 설계하여야 하고 이러한 과정이 적합하다면 설치 후 목표로 하는 성능이 나와야 되는 것이다. 그러나 그 성능에 많은 논란이 되고 있는 상황에서 향후 고형연료제품 제조시설에 대한 설계기술을 선진화하기 위해서는 현재 운영되고 있는 시설에 대한 설계상의 물질수지와 운영상에 파악된 물질수지를 비교·분석하여 그 차이에 대한 원인를 파악하고 필요시 설계인자를 적용할 수 있어야 한다. 따라서 본 연구는 현재 운영되고 있는 고형연료제품 제조시설에 대한 물질수지를 세우는 방법론을 제시하는 것이 목적이다. 물질수지가 세워지면 각 단위장치의 특성에 따라 폐기물의 흐름 특성과 효율을 평가할 수 있고 또한 초기설계와 다르게 나오는 원인을 파악할 수 있으면 폐기물 물성자료와 실제 설계시 고려해야 할 인자를 유추할 수 있을 것이다.
윤균덕,고영환,임은주,이우찬,박병호,현승민,이장근 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-
고형연료제품 제조시설의 공정을 구성하는데 있어서 공정의 흐름에 따른 물질수지를 세우는 것이 중요하다. 물질수지를 세우기 위해서는 폐기물 물성에 따라 각 단위장치 및 전 시스템을 통과하면서 폐기물이 어떻게 분산되고 조성이 어떻게 변화되는지를 알아야 한다. 이러한 특성들은 설계대상인 고형연료제품 제조시설에 대한 충분한 기술과 경험이 있어야 파악이 가능하다. 그러나 국내 고형연료제품 제조시설에 대한 기술수준은 아직 경험이 적어 물질수지를 세우는데 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는 생활폐기물을 대상으로 구상하고 있는 고형연료제품 제조시설의 시스템 구성과 유사한 전처리시설을 대상으로 물질수지를 세워보았다. 물질수지를 세워보면 폐기물의 흐름, 수분의 흐름, 각 단위장치의 선별효율 등 성능수준을 파악할 수 있고 이러한 자료들은 실제 구상하고 있는 고형연료제품 제조시설의 설계 및 물질수지를 수립하는데 중요한 참고자료로서 사용할 수 있다. 본 연구에 사용된 전처리시설의 공정구성은 반입⇒파쇄⇒1차 자력선별⇒다단입도선별⇒2차 자력선별⇒파쇄⇒분쇄 등으로 되어 있다. 반입된 폐기물은 파쇄기를 거쳐 자력선별(1차)하고 자력선별 된 폐기물은 다단입도 선별장치로 들어가 80mm이상은 배출되고 그 이하는 자력선별장치(2차)로 다시 유입된다. 2차 자력선별 된 폐기물은 모두 파쇄기와 분쇄기를 거친 후 배출된다. 물질수지를 수립하는 방법은 반입과 최종 배출되는 폐기물을 전량 계근하였으며 투입과 배출의 차이는 공정을 통과하면서 손실된 수분량으로 하여 물질수지를 세웠다. 조성별 흐름을 파악하기 위해 각 단위장치별로 물리적 조성과 수분을 측정하기 위한 시료를 채취하여 분석하였다. 이렇게 측정된 결과값을 토대로 물질수지를 수립하였는데, 최대한 실측자료를 사용하였으며 일부는 이론적인 계산을 하였다. 그리고 전체적으로 상식적인 수준에서 결과가 되도록 수정작업을 하였다. 본 연구를 통해서 가동중인 폐기물 전처리시설을 대상으로 물질수지를 세우기 위한 방법론을 개발하였고, 물질수지를 세워봄으로써 이론적으로 생각하고 있는 폐기물 흐름과 실제 가동상태에서의 폐기물 흐름을 비교분석함으로써 중요 오차요인과 그 정도를 파악할 수 있었다.