중국중화권 첨단기술 모니터링 및 DB 구축사업 환경산업 및 기술을 중심으로

고전압펄스전기장기술은 중금속이온을 효율적으로 제거하고, 물 속의 교체와 부유 오염물을 응집·축합해 제거하며 유화유, 대분자 유기물, 미생물, 불소 이온과 일부 유색물질에 대해서는 우수한 제거능력을 가진다. 전통적인 화학 혼합 방법과 비교했을 때 전기장 기술은 높은 분리효율을 가지고 설비 부지면적이 작고, 자동 제어가 쉽다는 장점이 있어 전기장 기술은 폐수처리와 급수처리사업 분야에 광범위한 응용이 전망된다. 전기장 기술은 20세기 초에 처음 생겨났고, 당시의 기술 수준은 낮고 에너지 소모가 높았기 때문에 활용가치에 있어서 큰 제약을 받았다. 하지만 최근 10년간 과학기술의 비약적인 발전으로 전기장 기술 효율도 현저히 높아졌고 에너지소모와 비용문제도 크게 개선되었다. 세계적으로도 전기장 기술의 연구·응용이 상당한 수준으로 진행되어 대량의 우수한 특허를 등록했고, 이러한 특허 성과는 전기장 기술의 발전을 다시 촉진했고 이로써 수처리 분야에서 전기장 기술의 활용 범위를 크게 확장시킬 수 있었다. 해외의 경우 전기장 설비를 전문적으로 생산하는 회사가 존재하고 이러한 설비는 뛰어난 성능과 이상적인 처리 및 에너지 소모 효과를 갖추고 있다. 고주파고압전원은 차세대 전기집진기 전력 공급 전원이다. 이 전원의 전력 공급 방식은 크게 두 가지가 있는데 순직류 전력 공급과 간헐적 전력공급 방식이 있다. 작동 주파수는 몇 만 헤르츠이다. 이것은 가벼운 무게와 작은 부피, 세밀한 구조, 삼상부하대칭과 공률요소와 전환효율이 높다는 특징을 가지며 공업용 전원과 비교해봤을 때 더 우월한 전력공급 성능을 가지고, 일반적인 공업용 전원 출력전압 박동이 크고 평균 전압이 낮다는 단점을 해결하여 전기집진기의 파괴전압에서도 안정적으로 작동한다. 최근 고주파 전원기술의 부단한 발전에 따라 출력 공률, 제어특성에 큰 향상이 있었고, 2.4A/80kV의 고주파 전원에 달하는 출력공률은 프로젝트에 적용 및 투입되고 있다. 대규모의 사업 실례는 펄스작동의 고주파 전원에 기저하여 집진기 효율을 높이고 에너지 소모를 절약 분야에서 뚜렷한 효과를 보였고 고주파 전원 작동은 순직류 방식을 통해 미세먼지 하전량을 대폭 상승시키고 집진기 효율을 높였다. 전기집진기는 단순한 고주파 전원 개조를 통해 매연, 미세먼지 배출과 고압 에너지 소모를 크게 줄였다. 이동 전극 전기집진기 기술 특징은 아래와 같다. 1) 양극판의 청결을 유지하여 역전리 현상을 방지하고, 저항비가 높은 미세먼지의 어려운 집진 문제를 효과적으로 해결했다. 2) 가장 효율적인 방법으로 이차 오염원을 제거 했고, 전기집진기 출구쪽의 매연 및 미세먼지 농도를 현저히 낮췄다. 3)석탄, 미세먼지 성분이 집진 성능에 미치는 민감도를 줄였으며, 전기집진기의 석탄 종류에 따른 제거 범위를 넓혔고, 특히 저항비와 점성이 높은 미세먼지가 대표적이며, 일반적인 전기집진기보다 적용 범위가 훨씬 넓다는 장점이 있다. 4)전기집진기의 소형화를 가능하게 하여 사용 면적을 크게 줄였다. 5)노후한 전기집진기 개조가 가능하고, 그중 대부분은 말전기장을 이동전극전기장으로만 바꾸기 때문에 추가적인 부지수요가 없다. 6) 포대집진기와 견주어 봐도 저항으로 인한 손실이 적고, 유지비용이 낮고, 매연온도와 매연성질에 민감하지 않다. 7) 성능이 같다는 전제하에 일반 전기집진기와 비교해보면 일차적 투자비용이 조금 높은 편이고 운행비용은 비교적 낮고, 유지비용이 거의 비슷하다. 가능한 사용기간을 비교해봤을 때도 이동식전극전기집진기가 경제적이다. 8)설비에 대한 설계, 제조, 설치 작업 요건이 더 세밀하다. 펄스고압전원은 전기집진기 세트가 사용하는 새로운 형태의 고압전원이다. 펄스 고압전원의 전력제공 방식은 전기집진기성능을 개선하고 에너지 소모를 줄이는 가장 효과적인 방법으로 세계적으로 인정되고 있다. 작동 방식은 펄스두께가 65~125us, 최대 펄스치 전압(80kV)의 펄스 고압을 직류고압에 누적시켜 전기장의 최대 펄스치 고압을 140kV로 끌어 올려 저항비가 높은 미세먼지의 역전리 현상을 극복하고 전기집진기의 집전 효율을 높인다. 동시에 전기집진기의 에너지 소모 펄스를 절약할 수 있다. 펄스 고압 전원은 주로 저항비가 높은 미세먼지의 역전리 현상을 극복하고, 집진기 효율을 높이는 장점이 있다. 펄스 고압 전원이 전기집진기의 개선율은 구진속도의 개선계수로 계산할 수 있는데 개선계수는 전기집진기가 새로운 전력공급방식과 일반적인 직류 전력 공급할 때 구진속도의 비율로 정의된다. 시험을 통해 개선계수와 미세먼지의 저항비관계가 크고, 개선계수는 미세먼지 저항비가 커질수록 속도가 높아진다는 것을 밝혔다. 높은 저항비를 갖는 미세먼지의 개선계수는 1.2이상을 기록했다. 펄스 전력제공 방식은 가장 효율적으로 전기집진기 성능을 개선하고 에너지 소모를 줄이는 방식에 속한다. 이것은 증기 처리를 통해 도시의 오염된 흙을 처리하는 새로운 방법이다. 먼저 도시의 오염된 흙을 그릇에 담아 밀폐된 반응 가마의 가운데에 넣고 반응 가마를 진공 처리한 후 상단 부분에 고온 증기를 넣는다. 고온 증기가 오염된 흙을 가열하고 세포를 파쇄하고 유기질을 용해시키고 유기질을 대량 함유한 추출액을 중력에 의해 오염된 흙과 분리시켜서 가마 밑 부분에 집중 반응이 발생하도록 하였다. 침출액은 액체 비료, 토양 개량제, 오수 처리 공장의 반 질소화 탄소원 등으로 이용할 수 있으며 오염된 잔여흙 속은 유기질 함량이 낮기 때문에 간단한 탈수 혹은 자연 바람으로 건조시킨 후 건축 자재, 토지 회수 이용 혹은 매립 등 과정을 통해 철저하게 처리할 수 있게 된다. 연구팀은 이번 연구 과정에서 그동안 해왔던 물로 가열하여 “익히는 방법”을 “증발”로 대체하여, 오염된 흙이 계속 증기와 접촉하도록 하고 설비를 사용하여 반죽 작업을 하지 않는 장점을 가지고 있다. 이런 방법을 이용하면 1회당 처리량이 많고 처리 효율성이 높기 때문에 도시의 오염된 토양의 량을 감소시키고 자원화하거나 무해하도록 처리할 수 있다. 독성물질 안정화 기술은 안정화에 사용되는 시약과 쓰레기 소각을 통해 발생한 독성물질에 삼투가 용이한 중금속 반응을 통해 불용성에 안정적이며 독성이 적은 물질을 만들어낸다. 안정화 기술의 핵심은 안정화 시약 선택에 있다. 일본은 고분자 킬레이트제 기술의 연구개발 측면에 있어 상당히 고도화 되어 있고, 독성물질은 반드시 시약 안정화처리를 거친 후 매립하라는 법률이 명확히 명시되어 있고, 현재 중국 또한 새로운 형태의 중금속 킬레이트제 개발에 박차를 가하고 있다. 현재 시장에서 자주 쓰이는 안정화 시약은 황화물, 인산염, 석회 등 무기에 속하는 시약와 유기인산염, 유기유황 시약, 키틴 파생물 등 유기에 속하는 시약 등이 있다. 무기시약과 비교하면, 유기에 속하는 시약의 안정화 효과는 비교적 좋은 편이지만 단가가 높고 다른 종류의 킬레이트제는 중금속 선택에 있어서도 다르기 때문에 생산과정에서 자주 사용되는 시약복합 방식으로 독성물질에 포함된 중금속을 처리한다. 쓰레기 소각을 통해 발생하는 독성물질 관련 처리기술에는 주로 고화안정화, 시멘트 합동 처리, 고온 용해, 수열처리 등이 있다. 중국 쓰레기 소각을 통해 발생하는 독성물질 가운데 염소 원소의 함량이 비교적 높아 위 방법으로 바로 쓰레기를 처리하면 중금속의 고화효과에 영향을 줄 뿐만 아니라 시멘트 가마 설비를 부식시키고, 시멘트 제품의 성능을 떨어뜨려 쓰레기 소각을 통한 독성물질을 처리하기 전에 반드시 전처리를 거쳐야 한다. 일반적으로 물세탁과 산세탁 등의 방식은 쓰레기 소각을 통해 발생하는 독성물질 가운데 높은 함유량의 염소 및 가용성 염을 제거한다. 전처리를 거쳐 고화체의 응집시간을 줄일 수 있고, 고화체의 압력 저항을 높이고, 고화체계의 팽창률을 낮춰서 독성 물질의 고화안정화 효과를 높인다. 마바오궈(馬保國)는 물, 인산과 황산을 통해 독성물질의 전처리 효과를 비교한 결과, 기존 물질의 염소 함유량을 7.41%에서 각각 0.46%, 0.76%, 0.64%로 줄였다.