폐기물 처리 시스템 document_id A220623026638

최근 들어 사회가 급격한 산업화, 도시화 양상을 보이면서 폐기물 발생량이 급증하고 있고, 특히 플라스틱류 등 화학합성물질의 난분해성 폐기물 발생량은 전 세계적으로 가파른 상승추세를 보이고 있다. 이에 따라 세계 각국은 효율적인 폐기물 처리방안을 적극 모색하고 있는 가운데 난분해성 폐기물의 처리 시 수반되는 각종 오염물질로 인한 환경오염문제에 주목하고 있고, 대표적인 오염물질로서 폐기물 소각에 따른 대기오염공해배출가스, 예컨대 다이옥신(dioxin : Poly Chlorinated Dibenzo Dioxins, PCDD계 화합물을 총칭한다. 이하 동일하다.) 등을 억제하는데 총력을 기울이고 있다. 일반적으로 폐기물이란 쓸모없게 되어 버리는 물질의 총칭으로, 폐기물 관리법에 따르면 "쓰레기·연소재·오니(汚泥)· 폐유(廢油)·폐산·폐알칼리·동물 사체 등 사람의 생활이나 산업활동에 필요 없게 되어 버리는 물질"로 정의된다. 한편, 폐기물의 처리를 위해서는 과거로부터 ''감량'', ''재활용'', ''재생'', ''매립'', ''소각''의 방법이 주로 사용되었는데, 최종적인 처리방안이 될 수 없는 ''감량'', ''재활용'', ''재생''은 제외하더라도 ''매립''은 장기간에 걸쳐 심각한 토질 및 수질오염을 초래하므로 강력한 규제대상이 되어 있다. 따라서 현재로서는 화염으로 폐기물을 태워 제거하는 ''소각''의 방식이 주로 사용되며, 이를 위한 산업장치를 총칭하는 소각로(incinerator)는 그 방식에 따라 화격자연소방식(火格子燃燒方式), 고정상연소방식(固定床燃燒方式), 다단로연소방식(多段爐燃燒方式), 회전소각로방식(回轉燒却爐方式), 유동상연소방식(流動床燃燒方式), 분무연소방식 등으로 구분된다. 하지만, 소각에 의한 폐기물 처리방법 역시 여러 가지 문제점을 나타내는데, 폐기물의 종류, 적재량, 밀도, 수분함유량 등 여러 가지 요인으로 인해 폐기물의 완전연소가 실질적으로 불가능하고, 불완전 연소에 따른 그을음, 먼지, 대기오염 공해배출가스의 문제점을 야기한다. 이에 따라 최근에는 고온 및 진공환경에서 폐기물을 열분해(pyrolysis) 하여 대기오염공해배출가스의 배출을 최소화하는 방안이 주목받고 있다. 도 1은 해당분야의 일반적인 열분해 장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다. 보이는 것처럼, 일반적인 열분해 장치는 폐기물을 분쇄하는 분쇄장치(grinder:6)와, 분쇄된 폐기물에 버너(burner:15)의 화염을 가해 열 분해하는 열분해로(pyrolysis furnace:10)와, 폐기물의 열분해 중에 발생되는 각종 가스를 연소시키는 연소로(combustors:14)를 필수구성요소로 하며, 분쇄장치(6)에는 내부를 감압하여 무산소 환경의 진공을 조성하는 진공펌프(5)가 설치된다. 이에 따라 폐기물이 호퍼(1)를 통해 분쇄장치(6)로 투입되면 폐기물의 분쇄와 더불어 진공이 조성된 후 열분해로(14)에서 열분해가 이루어지며, 이 과정 중에 발생되는 기체는 연소로(14)를 통과하는 동안 별도의 화염에 의해 연소된다. 하지만, 이 역시 몇 가지 문제점을 나타내는데, 대표적인 몇 가지만 살펴보면 첫째, 폐기물의 연속 처리가 불가능하고, 둘째, 열분해로와 별도로 운용되는 대형의 연소로를 필요로 하며, 셋째, 폐기물의 열분해 과정 중에 발생되는 가스의 전량을 태워 제거함에 따라 효율이 낮고 자원재활용의 이익을 얻을 수 없는 단점을 나타낸다. 각각을 간략히 살펴보면, 먼저 첫 번째 단점과 관련된 내용으로서 일반적인 열분해 장치는 열분해로 내부의 진공 조성 및 유지 등을 이유로 열분해 진행 중에 폐기물의 추가투입이 불가능하다. 때문에 각각의 열분해 공정에서 기(旣) 투입된 양의 폐기물만 처리 가능하며, 이로 인해 시간적, 비용적 소모가 큰 것은 물론 대량의 폐기물 처리를 위해서는 대형의 열분해로를 사용할 수밖에 없어 설치면적 등 장치적 제약이 큰 단점이 있다. 또한, 두 번째와 세 번째에 관련된 내용으로서 일반적인 열분해 장치는 폐기물의 열분해 과정 중에 발생되는 대량의 가스를 전량 연소로에서 연소 제거함에 따라 고효율의 대형 연소로를 필요로 하며, 여기에는 별도의 화염이 소요되므로 효율이 크게 떨어지는 단점을 나타낸다. 아울러, 폐기물의 종류에 따라 가스 내에는 재활용 가능한 유용성분이 다량 존재하지만 전량을 연소 제거하는 일반적인 열분해장치의 경우에 재활용의 여지가 없고, 이로 인해 자원낭비가 큰 단점을 보인다.