하수슬러지의 효율적 에너지화를 위한 수열탄화 및 가스화 특성 연구 = A Study on Characteristics of Hydrothermal Carbonization and Gasification of Sewage Sludge for Efficient Energy Conversion
저자
정연욱 ( Yean-ouk Jeong ) ; 박세원 ( Se-won Park ) ; 이상엽 ( Sang-yeop Lee ) ; 한건호 ( Gun-ho Han ) ; 서용칠 ( Yong-chil Seo )
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학술지명
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발행연도
2018
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자료형태
학술저널
수록면
98-98(1쪽)
제공처
국내에서는 가스화기술을 이용하여 석탄가스화복합발전소를 건설해 실증운전을 성공적으로 완료하였으며, 이외에는 바이오매스, 슬러지, 폐기물 고형연료 등 다양한 연료를 활용하여 가스화기술을 적용하기 위해 다양한 연구를 진행하고 있다. 하지만, 이중에서 하수슬러지는 80%이상의 수분함량 때문에 열적처리공정 적용에 한계가 있으며, 수분함량을 줄이고 동시에 효율적인 열적처리공정 적용을 위해 물리적 탈수, 탄화, 수열탄화, 다른 시료와의 혼소 등 다양한 전처리 방법을 연구중에 있다. 특히, 수열탄화는 고온·고압을 이용하여 아임계수의 조건을 이용해 유기물의 분해 및 탄화를 진행하여 빠른 시간에 다른 촉매 없이 진행되는 기술을 말하며, 저비용, 저에너지 소비 등 다양한 장점을 가진 기술이다.
본 연구에서는 수열탄화를 이용하여 하수처리시설에서 발생하는 하수슬러지를 180~240℃ 조건에서 연료화 특성 변화 및 에너지회수효율에 관하여 평가하였다. 또한, 생 하수슬러지와 적용후 하수슬러지를 이용하여 실험실규모의 고정층 반응기에서 가스화특성을 연구하였다.
수열탄화 후 공업분석결과 고정탄소가 증가하여 발열량이 증가하였으며, 기계적탈수를 하였을 때 최대 수분 함량이 34%까지 감소되었다. 수열탄화 시료 중 최적시료를 가스화공정에 적용하였을 때, ER (Equivalent Ratio) 0.3에서 최적조건을 보였으며, 냉가스효율, 탄소전환율은 각각 50%, 84% 또한, 주요오염물질 중 하나인 타르발생량은 6 g/m3을 보였다. 이 수치값은 생하수슬러지와 비교하였을 때 높은 효율을 보였다.
사사: 이 논문은 한국에너지기술평가원의 No. 20184030202240 과제에서 지원받았으며 이에 감사드립니다.
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