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홍원석(Wonseok Hong),김경호(Kyungho Kim),박재형(JaeHyung Park),김창원(ChangWon Kim),신민철(Mincheol Shin),윤진한(Jinhan Yun),이정규( Chungkyu Lee),김진태(Jintae Kim),한소영(Soyoung Han) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
정부는 2050년 탄소중립 달성 및 순환 경제 구축을 위해 폐플라스틱의 소각과 매립을 최소화하고 열분해 처리로의 전환을 적극적으로 추진하고 있다. 점차 증가하고 있는 폐플라스틱의 처리를 위해서는 대용량처리가 가능한 연속식 폐풀라스틱 열분해 관련 장치의 개 발 및 기술적 연구가 절실하다. 현재 설치, 운영되고 있는 일괄투입식 열분해 장치들은 열분해 소요 시간이 길고, 열분해 유에 수분이 많이 함유되어 품질이 저하가 예상된다. 또한 가열, 냉각의 빈번한 교차 운전으로 인해 열분해 반응기의 열적 피로도를 중가시키고, 그로 인한 변형 , 마모 및 외부 누설의 증가를 초래하는 등 많은 문제점을 지니고 있다. 본 연구에서는 연속식 열분해 공정기술 개발을 위한 설계 인자를 도출하기 위하여 기초연구를 진행하였다. 배치식 반옹기를 사용하여 다양한 성상의 원료(생활계 폐비닐, 플라스틱, 왁스 둥)에 대한 적정 열분해 온도 및 체류시간을 각각 확인하였다. 실험 결과 적정 열분해 온도 및 오일 수율은 기존 문헌과 유사하게 나타났으며, 열분해 시간은 원료의 종류, 양 그 리고 에너지 공급량에 따라 다르게 나타났다. 기초실험 결과로 얻은 설계 인자를 바탕으로 연속식 다단열분해 설비에 대한 설계 인자를 확보하고 50톤/일급 연속식 다단열분해 설비에 대한 설계를 완료하였으며, 추5톤/일급 파일럿 연속식 실험장치 를 활용하여 실증을 진행할 예정이다.
신민철(Mincheol Shin),홍원석(Wonseok Hong),김경호(Kyungho Kim),박재형(JaeHyung Park),윤진한(Jinhan Yun),이정규(Chungkyu Lee),김진태(Jintae Kim),한소영(Soyoung Han) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
현대 사회에서 비닐과 플라스틱은 높은 편리성과 다양한 활용도로 인해 우리 생활의 필수적인 자원으로 자리매김하고 있다. 202 1년 기준으로, 폐비닐의 발생량은 약 200만 톤이며, 폐폴라스틱의 발생량은 약 1,100만 톤에 달하는 등 매년 증가하는 추세이다. 이렇게 발생한 폐기물 중 70~80%가 매립이나 소각되고 있어 매립지 고갈과 소각에 따른 미세먼지 및 유해가스 배출에 대한 문제가 발생하고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 친환경적인 처리와 자원의 재활용 측면에서 열분해 기술이 주목 받고 있다. 열분해 기술은 폐기물을 무산소 조건에서 고온으로 가 열 하여 연료유 또는 화학 원료로 전환하는 기술로써 , 환경오염을 최소화하고 폐자원을 재 활용할 수 있는 획기적인 방법으로 평가받고 있다. 본 연구에서는 생활계 폐비닐(포장비닐, 검정비닐 둥) 및 폴라스틱 (HDPE, PS 등)을 배치식 반응기를 이용하여 상온에서부터 일정 에너지를 가하는 방식으로 원료별 열분해 특성에 대한 실험을 진행했다. 특히 PE가 포함된 원료의 경우에 는 열분해가 충분히 되지 않으면 왁스의 형태 로 냉각기에 옹축되 는 현상을 고려하여 왁스의 열분해 특성에 대한 실험도 수행했다. 실험 결과, 열분해 생성물인 오일, 슬래그, 가스의 양과 조성은 원료 종류, 열분해 온도, 시간 등에 따라 다르게 나타나는 것을 확인했다. 이러한 연구 결과는 효과적인 열분해를 위한 중요 정보가 될 것으로 사료 된다.