In this study, we investigated variations in particle size distribution in the process flow from a fluff-SRF manufacturing process in Y city via particle size analysis of waste. About 110 kg of MSW was analyzed in accordance with the process flows for the analysis of the particle size distribution by separating from 300 mm to 10 mm. The first tranche of waste was crushed with a primary crusher such that 100% of particles were smaller than 200 mm. A secondary crusher was used to ensure that 90% of particles were smaller than 10 mm. The crushing function and disintegration effect resulted in waste that contained 30% particles smaller than 10 mm. The primary multistage bulk selection process separated the first non-combustibles from waste passed by the secondary crusher. It produced 19.24% non-combustibles. Secondary multistage bulk selection discharges the final set of non-combustibles from the first non-combustibles after recovering any remaining combustibles. The combustible recovery ratio was 28.24%, and the final non-combustible discharge ratio was about 71.76%. The regular and high-speed disintegrators exhibited 85% and 97% efficiency in producing waste smaller than then 50 mm, respectively. This is thought to improve the yield and quality of SRF in the context of a reasonable management plan via characteristic analysis of residues from the disintegration process.

비성형 SRF 제조공정은 대상지역의 특성과 계절 등 변동요인에 따라 제품품질의 큰 영향을 끼친다. 본 연구에서는 2016년 9월, Y시에 설치되어 있는 15톤/일급 Pilot 비성형 SRF 제조공정에 대하여 총량, 폐기물조성, 수분량 별로 물질수지를 세우고 그 결과를 분석하여 실증시설 설계반영에 반영하고자 하였다. 연속 정상운전 상태에서 각 공정별 시료채취는 3회씩 겉보기밀도, 물리적조성, 조성별 수분 분석을 하였고, 총괄수분 분석을 위한 시료채취는 공정별 각 5회씩 수행하였다. 1차 자력선별물, 2차 자력선별물, 비철선별에 대해서는 시료채취를 1회 하였다. 30mm미만 시료는 조성별 분리가 어렵기 때문에 협잡물로 가정하고 회분을 측정하여 가연분을 추정하였다. 물리적 조성은 3회 측정한 것을 총괄적으로 환산하여 평균으로 사용하였고 총량은 시스템의 최종 배출지점의 폐기물의 전체량을 측정한 결과로 분석하였다. 물질수지 분석결과 1차 파쇄 후 기준으로 고형연료제품 수율 74.90%, 잔재물 비율 22.66%, 선별물 비율 2.45%을 보였다. 누출량을 포함하여 계산하면 누출물의 비율 11.36%, 고형연료제품 수율 66.39%, 잔재물 비율 20.08%, 선별물 비율 22.17%로 큰 차이가 없었다.

국내 고형연료제품 제조시설은 대부분 비닐, 플라스틱 등이 주 성분인 사업장폐기물을 대상으로 운영되어왔지만, 최근 생활폐기물을 대상으로 고형연료제품을 생산하는 시설이 증가하고 있다. 생활폐기물은 사업장폐기물에 비해 물리적 조성이 불균일하고 계절별, 지역별 특성에 따라 그 성상이 다양하게 나타나기 때문에 다양한 전처리 단위공정을 통해 불연물을 최소화하고 양질의 연료를 생산하기 위한 노력을 필요로 한다. 본 연구에서는 이러한 관점에서 설치된 다양한 단위공정 중 파봉설비(1차 파쇄), 파쇄설비(2차 파쇄), 자력선별장치, 풍력선별장치에 대해 폐기물의 투입부하, 컨베이어 이송에 의한 투입속도 및 두께, 풍량 등의 변수가 단위공정에 미치는 영향에 대한 연구를 진행하고 이를 최적화하기 위한 방안을 제안하였다. 파봉설비의 경우 그 목적이 다양한 크기의 봉투체로 반입되는 폐기물의 파봉에 있는데 투입 시 폐기물의 부하량이 너무 적을 경우 단위투입량 당 파봉되지 않은 폐기물의 비율이 증가하는 것으로 확인되었으며, 입자의 크기를 작고 균일하게 하기 위한 2차 파쇄설비도 파봉설비와 마찬가지로 부하가 낮을 경우 설치목적에 부합하는 결과를 달성하기가 어려운 것으로 확인되었다. 자력선별장치는 철류 불연물을 분리하기 위한 목적으로 설치한 것인데 폐기물 이송 컨베이어의 속도가 느리고 폐기물의 두께(투입량)가 얇게 투입될수록 선별효율이 높아지는 것으로 나타났다. 풍력선별장치는 비중이 큰 폐기물을 선별하기 위한 공정인데, 일반적으로 비중이 크다는 것은 함수율이 높거나 불연물일 가능성이 높기 때문이며 결국 불연물을 분리하여 가연물의 비율을 높이면서 가연물을 최대한 회수하기 위한 목적으로 설치된 것이다. 풍력선별장치는 풍량과 폐기물 두께(투입량)에 따른 특성을 파악하기 위한 실험을 진행하였고, 풍량이 크고 투입폐기물의 두께가 얇게 투입될 수 있도록 운전하는 것이 가연물의 비율을 최대한 높일 수 있는 방법인 것으로 확인되었다. 하지만, 이러한 결과들은 해당 지역의 폐기물특성(비중, 함수율, 분리배출정도 등)에 따라 차이가 있을 수 있기 때문에 사전에 폐기물의 특성을 충분히 파악한 후에 적용해야 할 것이다.

Due to the problems on BW (Bulky Waste) from SRF (Solid Refused Fuel) facilities in terms of operation andmaintenance, we investigated the characteristics of bulky waste about physical composition ratio, discharge type and ratio,etc. BW are 5.83% in MSW (Municipal Solid Waste) and composition ratio is as below; fiber (28.22%), plastic (19.18%),paper (17.95%), wood (17.02%), metal (11.49%), vinyl (3.3%), styrofoam (2.84%). Paper was mostly packing box, wood;chipboard, pieces of wood, branch, vinyl; big vinyl bag, plastic; home appliance, toy, big piece of plastic, fiber; clothing,mattress, sponge, styrofoam; pieces of styrofoam box, metal; broken metal stuff. BW has characteristics that is bulky andmainly consist of recycle waste compared with general MSW. We compare the composition ratios of only BW, MSWincluding BW and not including BW in order to extend to which variation in BW affects on physical composition ratioof general MSW. As a result of these researches, physical composition ratio between MSW not including BW and BWhas some difference but correspond closely with MSW including BW. This is because BW component ratio is so smallthat have little effect on composition ratio of total waste. Conclusively BW component and physical composition ratio,discharging type should be investigated for characterizing BW. But BW composition ratio needs not to be included onlyfor analyzing physical composition ratio of waste.

국내 폐자원 에너지분야에서 큰 비중을 차지하는 가연성 폐기물 에너지화는 주로 소각 여열회수와 고형연료생산을 통해서 이루어지고 있다. 고형연료화시설은 가연성 폐기물을 적정 가공하여 장기간에 걸쳐 보관이 쉽고, 운송이 용이, 매립량을 줄이는 점 등에서 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 고형연료화시설에서 최종 공정을 거친 잔재물이 발생, 매립되고 있어 이를 개선하기 위한 연구가 필요한 것으로 판단된다. 본 연구에서는 고형연료화시설의 설계, 운영시 효율적인 바이오매스 관리를 위하여 국내 고형연료화시설 2곳을 선정, 각 공정에서 처리되는 가연물과 유기물 그리고 잔재물을 대상으로 물리･화학적 성상분석을 통하여 가연물 및 유기물의 흐름을 파악하였다. 또한, 발열량과 유럽표준시험방법인 SDM의 상관관계를 비교･분석함으로써 각 공정별 시료의 바이오매스 특성을 분석하였다. 연구 결과 육안 선별과 SDM의 상관관계는 높은 것으로 나타났으나 발열량과 SDM을 비교하였을 때에는 상관관계의 경향이 일정하지 않았다. 이는 각 공정별로 처리되어 혼합되는 가연물 및 유기물이 바이오매스 조건에 충족될지라도 성상이 상이함에 따라 차이가 나타나는 것으로 사료된다. 향후 국내와 해외 고형연료화시설간의 프로세스를 분석한 고찰을 통하여 공정에 따른 바이오매스 관리 기준을 모색할 필요성이 있다. 본 연구 자료는 바이오매스 특성을 고려한 고형연료화 시설의 설계, 운영에 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

각종 산업공정 및 생활과정에서 발생되는 폐기물을 처리하는 방법에는 다양한 방법이 존재하나 화석연료를 대체할 신재생에너지의 필요성이 확대되면서 폐기물도 처리되어야 할 대상에서 에너지원으로 다양한 활용방법이 제안되고 있다. 생활폐기물 고형연료제품 제조시설을 비롯한 전처리가 필요한 시설에서 중요한 것은 반입대상 폐기물의 물성이다. 본 연구는 전라남도 Y시의 생활폐기물의 물리화학적 특성을 파악하여 전처리 시설의 최적 설계 및 운영의 효율성을 증대시키기 위한 기초자료를 제공하고자 실시하였다. Y시 소각장 반입폐기물에 대한 물리적 성상조사는 폐기물 수집운반차량에 적재되어있는 폐기물 전량을 대상으로 실시하였다. 폐기물 전량을 방수포 위에 쏟아 부은 뒤에 4가지 기준(조대폐기물, 종량제봉투, 비종량제봉투, 파봉폐기물으로 분류하였다. 조대폐기물은 선별공정에 투입되었을 때 문제가 생길 수 있을 것으로 판단되는 500mm 이상 크기로 구분하고 폐기물을 분류한 뒤에 종량제 봉투와 비종량제 봉투를 구분하였다. 비종량제봉투는 일반비닐봉투나 마대자루등으로 밀봉되어 반입된 폐기물이며 파봉폐기물은 수집운반차량에서 조대폐기물 및 밀봉된 폐기물을 제외한 파봉된 상태로 수집된 폐기물로 구분하였다. 조사대상 폐기물의 수거지역은 공동주택지역(가-지역, 나-지역), 단독주택지역, 시외곽지역 및 재활용선별장(재활용 선별하고 남은 잔재물)으로 선정하였다. 반입되는 폐기물은 종량제폐기물이 22.07 wt%, 비종량제폐기물은 23.99 wt%, 파봉폐기물이 44.39 wt%, 조대폐기물의 발생량이 9.55 wt%로 확인되었다. 반입되는 폐기물 중 전처리 시설을 가동할 때 조대폐기물을 제거한다고 가정하여 조대폐기물을 제외한 시료를 대상으로 물리적 조성을 분석하였다. 분석 결과 가연성 물질은 85.66 wt%이고 그 중 비닐이 21.77 wt%로 가장 높게 나타났으며 음식물(18.14 wt%), 종이(17.47 wt%), 기저귀/생리대(6.83 wt%)순으로 발생 되었다. 삼성분 분석을 실시한 결과 평균 수분은 36.01wt%이며 폐기물의 습기준 저위발열량은 2,573kcal/kg으로 다소 낮은 것으로 확인되었는데, 이는 대상폐기물 중 수분함량이 높은 음식물의 양이 많아 발열량에 영향을 미친 것으로 판단된다.

현재 국내에서 대부분 매립 또는 소각처리하고 있는 생활폐기물 및 사업장 폐기물 중에는 발열량이 높은 플라스틱, 종이와 같은 가연성폐기물이 많이 포함되어 있음에도 불구하고 유효한 에너지자원으로 활용되지 못하는 경우가 많다. 화석연료의 대부분을 수입에 의존하고 있는 우리나라는 신재생에너지(대체에너지)의 확보가 필수적이며 여러 종류의 재생에너지 중에서 폐기물에너지가 많은 부분을 감당해야 한다. 이를 위해 환경부에서는 폐기물을 에너지로 자원화하기 위해 고형연료제품화하는 정책을 시행하고 있고 이에 따라 국내 고형연료제품 제조시설이 확대되고 있는 상황이다. 고형연료제품 제조시설은 폐기물중에서 불연물을 선별하고 적정 발열량이 나오도록 건조하여 일정 품질의 연료가 되도록 만드는 시설이다. 이러한 시설은 일본과 유럽에서 먼저 설치･가동 되어 왔으나 국내에서는 이제 도입하고 있는 상황이기 때문에 그 기술에 대한 신뢰성이 의문시되어 시범사업을 우선적으로 하였다. 그러나 설계대로 성능이 나오지 않아 기술차이, 폐기물 물성차이. 폐기물 물성 조사방법 문제, 선진외국과의 단위장치 성능차이, 설비에 대한 투자비 문제 등 그 원인에 대한 다양한 논란이 제기되어 왔다. 보통 시설을 설계하려면 물질수지를 세워야 하고 물질수지를 세우기 위해서는 설치하고자 하는 시설특성에 맞게 폐기물에 대한 물성을 파악해야 한다. 그렇기 때문에 가장 먼저 해야 할 것이 폐기물 물성을 파악하고 이를 근거로 물질수지를 세워 설계하여야 하고 이러한 과정이 적합하다면 설치 후 목표로 하는 성능이 나와야 되는 것이다. 그러나 그 성능에 많은 논란이 되고 있는 상황에서 향후 고형연료제품 제조시설에 대한 설계기술을 선진화하기 위해서는 현재 운영되고 있는 시설에 대한 설계상의 물질수지와 운영상에 파악된 물질수지를 비교･분석하여 그 차이에 대한 원인를 파악하고 필요시 설계인자를 적용할 수 있어야 한다. 따라서 본 연구는 현재 운영되고 있는 고형연료제품 제조시설에 대한 물질수지를 세우는 방법론을 제시하는 것이 목적이다. 물질수지가 세워지면 각 단위장치의 특성에 따라 폐기물의 흐름 특성과 효율을 평가할 수 있고 또한 초기설계와 다르게 나오는 원인을 파악할 수 있으면 폐기물 물성자료와 실제 설계시 고려해야 할 인자를 유추할 수 있을 것이다.