연구사업

Daejeon Green Environment Center

년도
2011
분야
조사연구
연구과제명
대전 하수슬러지의 석탄화력발전소 혼소를 위한 기술평가 및 품질기준 설정
첨부파일
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책임자/기관
장철현 교수/한밭대학교 산학협력단
연구기간
2011. 3 ~ 2011. 12(10개월)
참여 연구원수
연구사업비
26,000만원
연구목적
1. 목적
하수슬러지를 석탄화력발전소에서 혼소하기 위해 고형연료화 공정별 제조된 고형연료의 제품 및 이용에 있어서 효과 등에 관한 기술평가와 제조된 연료제품의 품질기준 설정을 조사함으로써 향후, 하수슬러지 고형연료화 공정의 개발, 계획, 도입, 유지관리에 관한 기초정보를 체계화하는 것을 목적으로 한다.
2. 필요성
2012년 이후 하수슬러지의 해양투기가 금지됨으로써 전량 육상에서 처리되어야 하는 실정과 정부차원의 저탄소 녹색성장을 위한 폐자원의 에너지화 실행계획의 추진이 현실화되고 있다.
이러한 정책실행으로 인해 최근, 하수슬러지의 집적성, 발생량, 질 등이 안정하기 때문에 에너지화하기 위해 주목받고 있다. 그러나 연료화하기 위해 제안되고 있는 공정별 특성과 연료화시 발생될 수 있는 연료품질 기준이 충분히 검토되어지지 않은 상태로 진행될 수 있는 우려가 있고, 특히 연료품질과 관련해서 수분과 회분 그리고 발열량을 기준으로 하는 정도의 기준설정을 골자로 하는 폐기물관리법 시행규칙을 개정하여 시행중에 있다. 이와같은 상황에서 하수슬러지 고형연료화는 하수슬러지의 유효이용을 추진함과 동시에 지구온난화 대책의 일조를 담당하는 기술로서 향후, 대전광역시를 포함한 지방자치단체에서 채용이 증가할 것으로 예상되기 때문에 하수슬러지 고형연료화 공정에 요구되는 공정의 성능이나 제조된 제품특성에 대하여 체계적으로 정리․평가할 필요성이 있다.
주요내용
1. 하수슬러지 고형연료화 공정의 사례와 특성 파악
; 현재 기술개발이 완료되어 실증 및 적용되는 규모의 고형연료(건조/탄화)공정의 적용사례와 특성을 조사하고자 하며, 주로 일본 및 독일 등에 한정하여 파악하고자 한다.
2. 하수슬러지의 고형연료화 공정별 기본 물성파악
; 건조 / 탄화공정별 운전조건과 이로인해 제조된 연료특성을 파악하고자 한다. 선행연구(2008,한국폐기물학회, 하수슬러지의 고형연료화 사례와 제품평가에 관한 고찰)가 진행된 부분이 있기에 이를 토대로 공정별 기본 물성을 파악하여 본 제안 연구과제인 고형연료화 공정의 기술평가와 품질기준 설정의 기초 자료로 활용할 예정이다.
3. 하수슬러지 고형연료의 안정적인 수요처 조사
; 하수슬러지 유래 고형연료의 특성에 따라 안정적으로 이용할 수 있는 수요처를 국내에 한정하여 조사할 예정이며, 주로 석탄대체연료로서 이용될 예정이기 때문에 대단위로 사용되어지는 석탄화력발전소의 연소방법 및 분쇄방식 그리고 지역별 분포현황과 전국 하수처리장의 단일 혹은 통합형 형태의 연료화 공정을 실시하는 경우, 수요처의 적절한 연계공정을 파악하여 향후, 지자체에서 채택되는 경우, 기술적, 경제적 그리고 RPS제도 실시(2012년)에 따른 안정적인 공급여부를 파악하고자 한다.
4. 대전 하수슬러지의 고형연료화 공정별 기술평가
; 고형연료화 공정별 연료제품에 대해 기초물성, 연료특성, 발열특성을 KS규격, 폐기물공정시험방법, 화력발전소의 연료특성분석에 준하여 시험하고자 한다. 시료는 대전 하수슬러지를 대상으로 하나, 비교 대상으로 다른 지자체의 하수슬러지를 이용할 계획이다.
◊ 기초물성(원소분석, 공업분석, 연료비 등)
◊ 연료특성(발열량, 분쇄성, 회분조성, 열분석 등)
◊ 발열특성
5. 하수슬러지의 고형연료 제품의 품질기준 설정
5.1. 현행 규정상의 품질기준
; 폐기물관리법, 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률 검토
5.2. 수요처(석탄화력발전소)의 혼소시 품질기준
; 대전 하수슬러지를 대상으로 한 고형연료의 기술평가에 따라 향후, 고형연료 수요처에서 전소 혹은 혼소시 기존 열 이용시설에서의 설비안정성에 부하를 최소화하기 위한 제품 품질기준을 설정하고자 한다. 이는 석탄화력발전소에서 사용중인 혼탄프로그램에 준하여 아래 제시된 품질기준 항목별 적용가능성을 판단하여 안정적이고 시설에 부하를 주지 않도록 요구되는 연료화 공정의 성능이나 제조된 제품특성에 대하여 체계적으로 정리․평가할 필요성이 있기 때문에 혼소 가능한 품질 및 혼소량을 연구할 계획이다.
◊ 환경성 ; SOx, NOx, 비산먼지
◊ 연료특성 ; 연소성지수, 미연탄소분, 열분석(TG-DTG)
◊ 설비 안정성 ; 슬래깅성, 파울링성
◊ 안전성 ; 발열특성
연구결과 활용
1. 하수슬러지 고형연료화 공정의 사례와 특성 파악
; 향후 도입예정인 지자체에서 하수슬러지 고형연료화 공정별 특성을 파악함으로써 연료화 제조기술 및 최종 생성된 연료제품의 특성을 제공함으로써 기초정보 활용이 가능하다.

2. 하수슬러지의 고형연료화 공정별 기본 물성파악
; 건조 / 탄화공정별 운전조건에 따른 연료제품의 기본 물성에 대한 자료를 제공함으로써 연료화 공정 선정과 더불어 석탄화력발전소에서 요구하는 연료 품질을 안정적으로 제공할 수 있는 정보를 활용하기 위한 자료로서 활용가능하다.

3. 하수슬러지 고형연료의 안정적인 수요처 조사
; 대전광역시를 비롯한 전국의 하수슬러지 관련한 지자체의 안정적인 공급처를 기술 도입이전에 충분히 파악함으로써 수요처의 확보와 수요처(석탄화력발전소에 한정)별 요구 품질을 파악함으로써 사전에 고형연료의 안정적인 수요처를 확보할 수 있는 자료로 활용가능하다.

4. 대전 하수슬러지 고형연료화 공정별 기술평가
; 향후, 도입예정인 대전광역시 및 전국 지자체에서 안정적인 연료화 제조공정의 선정기준과 제조된 연료특성을 파악함으로서 2차적인 환경문제를 최소화할 수 있으며, 이를 통해 정부가 추진중인 저탄소 녹색성장의 폐자원에너지화 실행계획에 적절히 대응할 수 있는 정보를 제공할 수 있다.

5. 고형연료 제품의 품질기준 설정
; 고형연료화 공정의 특성파악과 더불어 제조된 고형연료의 품질기준을 설정함으로써 향후, 지방자치단체에서 채용이 증가할 것으로 예상되기 때문에 하수슬러지 고형연료화 공정의 개발, 계획, 도입, 유지관리에 관한 기초정보를 제공하여 활용함으로써 공정 선정의 부실을 최소화할 수 있는 정보로 활용가능하다.
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