하수슬러지 연료탄의 연료성상 및 연소특성에 관한 연구

과거 해양투기에 의존하였던 하수슬러지 처리는 2012년 이후 해양투기가 전면금지 됨에 따라 슬러지의 순환자원화로 정책방향이 전환되고 있다. 국내 공공 하수처리시설은 569개소가 있으며, 2017년 기준 11,415톤/일의 하수슬러지가 발생하고 있다. 바이오매스인 하수슬러지는 생활하수에 포함된 유기물을 먹고 사는 미생물 군집으로서 건조, 성형 과정을 거쳐 약 3,500 kcal/kg 정도의 열량을 가진 연료로 전환된다. 최근 석탄화력발전소에서 하수처리 과정에서 발생하는 슬러지로 만든 바이오연료를 혼소해 전기를 생산하는 사례가 증가하고 있으며, 2017년 기준 국내 하수처리장에서 발생한 하수슬러지의 약 24%인 2,722톤/일이 연료화 되고 있다. 국내에서 발생되는 하수슬러지 전량을 화력발전소 석탄연료 대체용으로 사용할 경우 그 대체 효과는 연간 약 410억원으로 추산된다. 석탄과 비교하여 하수슬러지는 휘발성분의 함량이 높아 혼소비율이 높을 경우 연소특성이 변화되어 연소 불안정성이 야기될 가능성이 있다. 따라서 하수슬러지의 연료성상 및 연소특성 파악은 매우 중요하며 그에 관한 특성 연구가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 1차 건조(Biodrying), 2차 건조(열적건조) 및 성형과정을 거쳐 생산된 함수율 10% 수준의 하수슬러지 연료탄에 대하여 먼저 공업분석, 원소분석, 발열량분석 등의 연료성상을 파악하였다. 그리고 석탄과의 혼소특성을 파악하기 위해 혼소율에 따른 열중량분석과 랩규모의 연소실험장치를 통한 연소배가스 분석을 실시하였다.