소각장 폐열을 활용한 고수분 음식물 건조장치 개발 = #VALUE!

국문 초록 (Abstract)

2017년 국내 총 폐기물(지정폐기물 제외) 발생량은 414,626 톤/일 으로 이 중 12.9%를 차지하는 생활폐기물 중 음식물ㆍ채소류폐기물 발생량은 14,400 톤/일 으로 이중 음식물 폐기물은 탈수 후 사료 제조 또는 매립 처리되고 있다. 본 연구에서는 고수분 음식물 쓰레기를 재활용한 고형연료 제조에 필요한 건조장치를 개발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 연구를 위해 쓰레기소각장 스팀 및 열풍을 건조열원으로 사용한 건조용량 10,000 kg/hr인 쓰리기소각장용 건조장치를 제작하였다. 삼성중공업 식당에서 발생되는 음식물 쓰레기를 실험원료로 사용하였다. 적재용량 약 3.5 톤인 음식물 쓰레기 운반용 차량에서 투입호퍼에 배출시킨 후 투입용 포크레인과 스크류컨베어를 사용하여 건조기 내부로 투입하였다. 건조 열원 2수준(공기, 스팀), 피건조물 3수준(물, 톱밥+물, 음식물), 투입량에 따른 건조특성을 파악하였다. 쓰레기소각장 스팀을 열풍으로 열교환하여 음식물 쓰레기를 건조한 실험 결과 건조시간이 50시간 이상으로 건조가 극히 더디게 진행되었다. 이는 스팀이 열교환 되는 과정에서 효율이 50% 이하로 낮고, 실험기간이 동절기였던 관계로 외부로 열손실이 크게 일어났기 때문에 건조기에 투입되는 건조공기 온도가 165 이하로 낮았기 때문이다. 특히 투입스팀에너지에 대한 수분증발에너지 비가 7% 이하로 스팀을 열교환 한 열풍으로 건조하는 방식으로는 고수분의 음식물을 효과적으로 건조할 수 없는 것으로 판단되었다. 스팀을 직접 건조 열원으로 사용하는 건조실험을 수행한 결과 건조능력은 열풍건조에 비해 2배 이상으로 상승됨을 보였다. 이는 스팀상변화 에너지가 직접 건조기로 전달되었기 때문으로 투입스팀에너지에 대한 수분증발에너지 비가 65~77%로 상승된 것으로 확인 할 수 있다. 건조기 내부에서 응축되는 수증기 배출용 진공펌프를 설치한 형태로 건조기를 개조하고 건조실험을 수행한 결과 건조속도가 뚜렷하게 증가된 것을 확인할 수 있었다. 따라서 응축 수증기 배출장치를 설치한 건조기를 사용하여 함수율 80%의 음식물 쓰레기를 20%까지 건조하는 경우 제거 수분량은 7.5톤으로 음식물 고형분 및 전분 결합력에 의한 건조지연을 고려한다면 약 15 시간 이내에서 건조작업을 수행 할 수 있을 것으로 예상된다.