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2012년부터 실행된 유기성 슬러지의 해양배출 금지와 신재생에너지공급의무화제도(Renewable Portfolio Standard : RPS) 시행으로 인하여 유기성 슬러지의 건조 연료화 시설이 증가하고 있다. 슬러지 건조 기술로는 대표적으로 직접건조방식과 간접건조방식이 대표적이며, 이외에도 유온건조방식과 마이크로웨이브를 이용한 건조방식이 있다. 이러한 여러 가지 건조 방식에서 건조된 슬러지의 함수율은 10%이하를 나타내며, 이러한 건조슬러지는 저장․이송과정에서 자연발화로 인한 화재가 유발될 수 있는 것으로 보고되고 있다. 따라서 본 연구에서는 건조 슬러지의 자연발화 가능성을 알아보기 위하여 유온감압증발장치를 이용하여 슬러지 성상에 따른 건조 슬러지의 열적특성을 비교하였다. 본 연구에서 사용된 하수슬러지는 서울시에 위치한 J하수처리장에서 발생되는 농축슬러지와 소화슬러지를 사용하였으며, 건조에 앞서 고분자응집제(C-310P)를 주입 후 원심분리기를 이용하여 탈수를 하였다. 탈수된 슬러지는 유온감압증발장치를 이용하여 폐식용유와 이온정제유를 첨가하여 온도 110℃, 압력 -450mmHg, 슬러지와 기름의 혼합비를 1:1로 조절하여 90분 동안 건조하였다. 건조 슬러지의 열적특성은 열분석장치(TA-50 Series, Shimadzu)를 이용하여 열중량분석과 시차열분석을 실시하였으며, 분석 조건은 10℃/min 의 승온 조건으로 1000℃ 까지 승온하여 air 조건에서 측정하였다. 농축 및 소화슬러지를 유온감압증발장치를 이용하여 건조한 후 열중량분석를 실시한 결과 농축 및 소화슬러지는 200 ~ 450℃ 구간에서 전체 질량의 30 ~ 60%가 감량하는 것으로 나타났으며, 이는 대부분이 슬러지내 휘발성분이 방출되었기 때문인 것으로 판단된다. 농축 건조슬러지와 소화 건조 슬러지의 시차열분석을 분석한 결과 2개의 피크가 나타났으며, 이는 갈탄의 시차열분석 결과 값과 유사한 경향을 나타내었다. 2개의 피크 중 첫 번째 피크는 휘발물질에 의해 발생하는 것이며, 두 번째 피크는 슬러지 내의 고정탄소 및 차르물질인 것으로 판단된다. 또한 혼합 기름의 종류에 따라 건조슬러지의 시차열분석 피크의 형태가 다르게 나타났다. 이온정제유를 혼합하여 건조한 슬러지의 경우 첫 번째 피크 값이 두 번째 피크 값보다 높은 것으로 나타났으며, 폐식용유를 혼합하여 건조한 슬지의 경우 두 번째 피크 값이 첫 번째 피크 값보다 높게 나타났다. 이를 통해 기름과 슬러지를 혼합하여 건조하는 과정에서 슬러지 내로 치환된 기름이 건조물의 열적특성에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 또한 하수슬러지 연료탄 기준에 따라 착화온도를 분석한 결과 폐식용유를 혼합한 경우 원슬러지에 비해 착화온도가 높아지는 것을 알 수 있었으며, 이와 반대로 이온정제유를 혼합한 경우 원슬러지에 비해 착화온도가 낮아지는 것을 알 수 있다. 이상의 결과로부터 유온감압증발장치를 이용하여 건조한 슬러지는 혼합 기름의 종류에 따라 자연발화 온도가 다르게 나타나므로, 최소 370℃ 이하에서 건조슬러지를 저장 및 이송시 고려할 필요가 있는 것으로 판단된다.
