염색가공 공정 중 텐터 후처리 과정은 섬유에 다양한 기능성을 부여하기 위해 화학약품 처리 후 건열에 의한 섬유의 셋팅을 하는 단계로 건조에 필요한 고온의 열원이 필요로 한다. 고온의 열원에 의해 기계작동을 위한 윤활유가 증발되면서 유증기(Oil-mist)형태와 각종 첨가제에서 증발된 오염성분이 함께 배출되게 된다. 또한 열원 에너지 특성상 150~160℃ 고온의 폐열이 상당량 발생한다. 염색가공 산업의 에너지 비용은 제품가격의 상승을 가져오고 있으며 이에 따른 저인금 개발도상국간의 경쟁력 저하를 발생시키고 있어 배기되는 폐열을 회수/재이용을 하는 시스템 도입이 시급한 과제이다. 기존 텐터후단에서 발생되는 폐열을 회수하기 위한 연구사례가 있지만 배기가스 중 함유된 분진 및 폐유로 인한 열교환 모듈의 폐쇄에 따른 열교환 효율 미비로 성공적인 상용화 모델이 없는 실정이다. 이를 해결하고자 섬유업종 텐터 후단에서 발생되는 고온의 배기가스를 전단 열교환식 스크라바와 건식전기집진 기술을 접목하여 폐열 회수와 동시에 악취유발물질인 폐유를 회수하고 회수 된 폐유는 정제연료유로써 재활용 가능성을 평가하였다. 본 연구를 위해 400CMM 규모의 열교환 스크라바 건식전기집진 시설을 부산에 위치한 ‘D’사의 염색가공업체에 설치하여 폐열에너지 회수량, 폐유 회수량, 회수된 폐유의 총발열량등을 평가 하였다. 평가 기술 적용대상 업체는 합섬 섬유(폴리에스테르)원료로 해포, 염색, 가공 등의 공정을 거쳐 염색된 화학섬유를 제품으로 생산하는 염색 가공업체로 360 m3 용량의 텐터 1대를 보유 하고 있다. 기존 개발된 건식전기집진시설의 낙모와 폐유로 인한 집진모듈의 오염으로 인한 관리 어려움을 개선하기 위한 열교환식 스크라바를 적용 하여 부산 염색공단내 보급화에 성공하였다. 운전 성능 평가 결과 회수되는 폐유는 0.032 L/m3･hr으로 평균 수분량 8.1~8.2%의 양질의 폐유를 회수 하였으며 발열량은 100,444 kcal/kg으로 B-C유 발열량과 유사 하였다. 배기가스에서 회수된 폐열(에너지)회수량은 평균 발생량 대비 67%인 16 kcal/m3･hr이며 암모니아와 톨루엔의 제거효율 70%이상의 우수한 결과를 나타냈다.

폴리에틸렌(PE) 수지로 피복된 0.4 ~ 0.9 mm 굵기의 가는 동선으로 구성된 세(細)전선은 전기 및 통신분야에서 저전력선과 통신선으로 차지하는 비중이 매우 높다. 최근 광케이블 등의 대체 통신선이 개발되기 전 대부분이 이와 같은 폐세전선을 이용한 통신선을 사용하였으며 최근 3~4년 전부터 연간 발생되는 폐전선의 양은 날로 증가 추세이다. 일반적으로 사업장 폐기물 중 일반폐기물 중 폐세전선 중 70 ~ 80%(w/w)는 구리성분으로 알려져 있으며, 나머지 부분은 기본적으로 외피 및 내피로 구성되어 있으며, 차폐재가 포함된 경우도 있다. 기름성분을 5%이상 지정폐기물 중 폐유로 분류되는 폐세전선은 기름성분이 5% 이상 함유되는 것을 지칭하며 최근에는 거의 사용되지는 않지만, 현재까지 매설된 그 양이 45만톤에 이르며, 이를 광케이블 등으로 대체하는 과정에서 지속적으로 발생하고 있는 실정이다. 국내 기술은 대부분 폐전선을 재활용기술 개발로 발달이 되어 있고 일부 젤리충진케이블인 통신선 재활용 특허도 있지만 고온열분해 방식과 탈피시키는 기술과 용매를 이용한 방법을 사용하고 있다. 용매를 이용해서 재생처리를 할 경우 용매의 단가가 매우 비싸 경제성이 떨어지며 폐용매를 처리해야하는 2차 폐기물을 발생한다는 단점이 있으며 열분해 방법은 높은 에너지가 소비되는 단점이 있다. 따라서 상대적으로 단가가 싸며 분리하기 위해 사용되어지는 열매체유 또한 식용유를 이용하여 효율적으로 구리 와 PE수지를 분리 할 수 있는 경제적이고 친환경적인 기술을 제시하고자 한다. 기존 방법 및 기술로 재활용이 난해한 폐세전선의 식물성오일을 이용하여 부수적인 환경오염 없이 단순한 시설로 순수한 구리와 PE수지를 분리 회수할 수 있는 기술이며, 개발기술의 평가방법에서 가장 중요한 것은 구리의 회수율이라고 할 수 있다. 제안 하는 기술에서는 공정 투입 폐세전선 전체에서 불량률 5%이하의 높은 공정효율과 케이블의 재활용방법 중 소각, 화학적처리, 기계적처리 등에 비해 낮은 온도, 낮은 반응성, 적은 기계적 마찰 등으로 인하여 케이블 본연이 지닌 구리의 순도를 그대로 회수할 수 있는 장점이 있다.

현재 국내 폐유는 90% 이상이 이온정제법으로 정제되고 있으나, 회분 등을 효과적으로 제거하기가 어려워 적용할 수 있는 폐유의 한계가 있다. 따라서 상당량 재활용이 되지 않고 소각 처리되는 등의 문제점이 있으며 기존 이온정제법의 경우 수산화염이나 인사염과 같은 약품사용으로 인한 폐슬러지가 다량 발생하여 2차 환경오염을 유발시킨다. 국내의 경우 대부분의 폐유회수처리업체들이 폐유정제에 시설투자비가 적고 운전비가 적게드는 이온처리공정을 사용하고 있어 보다 효율적이고 고품질의 재생연료유 생산기술의 개발이 시급하다. 이에 본 연구에서 분리막을 이용한 처리로 기존공정을 단순화하고 처리시간을 단축시킬 수 있으며, 처리에너지 절약, 정제유 품질수준 향상, 처리안정성 확보 등 친환경적이며 경제적인 기술을 제안하고자 한다. 막분리 주처리 공정은 막분리법의 주처리 단계인 분리막조로 유입되기 전 비교적 큰 입자상 물질을 필터프레스로 고속여과 후 분리막에 여과효율을 증대하기 위한 가열조를 설치하여 폐유의 높은 점도에 의한 여과속도 및 저항을 최적화될 필요성이 있다. 화학 물질의 투입이 불필요하고 상변화 없이 가동되는 특성으로 에너지 소비량이 적은 막분리 공정으로, 친환경 공정의 설계 및 제품생산이 가능하다. 침전물 및 수분을 제거하는 전처리 공정과 처리유의 회분, 잔류탄소 등의 농도를 연료유 기준 이하로 제거하는 주처리 공정에서는 3 ~ 5 ㎛ 공극크기의 정밀여과막(MF)를 사용할 수 있다. 폐유는 일반적으로 상온에서 점도가 100 cst이상으로 분리막에 바로 적용될 경우 높은 점도에 의해 여과를 위하여 높은 압력을 필요로하며, 이는 곧 생산단가 향상과 연결되는 인자이다. 따라서 폐유의 온도를 80℃까지 승온할 시 폐유의 점도는 상온에서 보다 30%이하로 낮아져 일반적인 수용액과 유사한 정도의 점도를 가지게 되며 이를 분리막에 적용할 경우 보다 효율적인 여과공정이 가능할 것이다. 이상의 결론으로 부터 막분리공법을 이용하여 정제공정을 개선할 경우 이온정제법으로 정제가 불가능한 고농도 오염물질을 함유한 폐유를 효과적으로 분리 및 정제가 가능하여 폐유를 고품질의 정제연료유로써 생산이 가능할 것으로 판단된다.

염색업종에서 대부분의 대기오염물질(악취)를 발생시키는 설비는 크게는 텐터시설과 코팅시설이며 특히 텐터시설에서는 고농도의 고점성 악취유발물질인 오일미스트가 다량 배출되고 있다. 코팅시설을 운영하는 업체의 수는 전체 염색업체 중 10% 미만이지만, 염색업체 중 70% 이상은 텐터시설을 보유하고 있으며 각 지역의 염색 산단의 악취문제의 가장 큰 원인되는 설비가 텐터시설이다. 텐터 공정은 염색한 원단을 건조 및 다림질(열처리)하여 섬유의 질을 향상시키는 공정으로써 섬유 유연제, 대전방지제, 발수제등의 약품이 사용되어 진다. 또한 고온에서의 텐터기기의 마모를 방지하기 위한 윤활유를 사용하고 있으며 이러한 약품들은 텐터 공정 중 고온으로 인해 기화된다. 기화된 미세한 오일미스트 등과 같은 가스상 악취물질 형태로 배출되게 되며 민원의 발생원인이 되나 현재 뚜렷한 해결책이 없는 실정이다. 본 연구에서는 섬유산업 사업장내에서 주된 악취발생 공정인 텐타 공정에서의 건식전기집진시설을 이용한 오일미스트 회수 및 효율적인 악취저감 기술을 제안하고자 한다. 본 연구에서는 건식전기집진 원리를 이용한 30 CMM (m³/min)급 pilot-scale을 실제 염색사업장에 적용하여 텐터시설 후단에서 발생하는 배출가스의 악취를 제거하는 테스트를 진행하였다. 배출가스내 복합악취, VOCs 분석은 공인분석기관을 통한 측정하였으며, 시간당 오일회수량 무게와 석유시험범에 의한 총발열량을 분석 하였다. 대상 섬유 가공업체는 대구 성서공단에 위치한 H사이며 주생산품이 중동지역 남성 전통의상 로브직물, 폴리에스테르(polyester)으로 염색기기 래피트 연속축소기, 카렌다, 텐터 3대 등 연간 400만 야드 이상의 직물을 생산하는 사업장이다. 상기의 pilot-scale 건식전기집진시설을 활용한 염색산업 사업장내 주된 악취 원인 텐터공정 배출가스중의 복합악취 제거효율은 70% 정도로 높은 효과를 얻을 수 있었다. 이는 주된 악취유발물질인 오일 미스트 제거에 따른 효과로 시간당 720 g/m³･hr의 오일을 회수 할 수 있었다. 오일을 회수함으로써 대기중으로의 오염물질 배출량을 감소하는 효과를 얻을 수 있었다. 또한 회수된 오일의 총발열량은 40,900 J/g으로 확인되어 재생연료유로써의 자원 순환 효과를 기대할 수 있다. 대표적인 악취유발 사업장으로 알려져 있는 섬유산업내 텐터시설에서의 본 건식 전기집진기술을 이용하였을 경우 근본적인 민원 발생원을 제거함과 동시에 폐유에서의 부가가치 창출등의 효과를 기대함으로써 염색산단 악취 및 대기오염에 의한 사회적 문제를 해결할 수 있을 것이다.

염색업종의 텐터공정은 섬유원단의 염색공정 후 180℃ 가량의 고온에서 원단을 건조 및 열처리를 하는 동시에 섬유에 다양한 기능성을 부여하기 위해 유연제, 발수제, 대전방지제 등과 같은 화학약품처리를 병행하고 있다. 텐터시설 후단에서 발생하는 폐유의 발생원인은 섬유의 염색 후 잔류하고 있는 각종 염료물질과 유연제, 발수제, 대전방지제 등의 기능성 첨가물질, 텐터시설 내부의 회전체의 기계적인 원활한 작동을 위한 텐터오일 등이 180℃가량의 고온에서 기화에 의한 것이며, 이러한 유기물질은 수분과 함께 유증기(Oil mist) 형태로 배출되고 있다. 텐터후단 시설에서 발생하는 폐유는 회수 후 정제연료유로써 가용의 가치가 있는 것으로 알려져 있으나, 대부분의 염색업종 텐터시설 후단에서 발생하는 폐유를 회수가 되고 있지 않으며, 배기가스를 처리하기 위한 시설로 폐유의 처리효율이 낮은 습식세정시설과 활성탄 흡착시설이 병행설치 되어 있다. 기존의 처리시설은 그 처리효율이 낮을 뿐만 아니라 습식세정에 의한 다량의 고농도 난분해성 폐수를 발생시키는 등 다양한 환경문제 또한 내포하고 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 코로나 방전방식의 전기집진시설을 이용한 입자상 폐유의 회수를 통한 환경문제해결과 동시에 정제연료유로써의 재활용에 관한 연구가 성행하고 되고 있으며, 회수된 폐유의 정제 전 수분함량을 낮추기 위하여 건식 전기집진 방식이 더욱 합리적이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 텐터후단에서 발생하는 배기가스 중 폐유의 정제연료유로 재활용을 위한 건식 전기집진시설을 이용한 회수 방안을 검토하였다. 본 연구가 진행된 곳은 대구광역시 성서산업단지공단 내 위치한 “A” 사이며, 운영되고 있는 텐터시설은 10챔버의 배기가스 발생량은 300 A㎥/min, 배기가스 온도는 140℃ 가량이다. 본 업체의 주요생산품은 ITY(Interlacing Textured Yarn), 베네치아(Venezia) 섬유 등 야드당 중량이 높은 니트(knit)류 원단이다. 회수시설의 구성은 열교환기-건식 전기집지시설-송풍기를 연속적으로 설치하였으며, 텐터시설 후단의 기존 방지시설로 연결되는 배기덕트에 가지관을 연결하여 30 A㎥/min 처리용량의 파일롯규모 시제품을 설치하여 테스트를 진행하여, 배기가스 내 수분 및 폐유 함량을 확인하였다. 열교환기를 통하여 60℃ 부근으로 냉각된 배기가스 내 수분함량은 9.99%에서 5.77%까지 낮아졌으며, 2시간동안 연속 가동하여 건식 전기집진시설에 의해 회수된 액상물질의 총량은 1.85 kg이였으며, 회수된 물질 중 수분이 전체의 76.4%, 오일성분(폐유)는 23.6%로 확인되었다. 또한 회수된 오일성분의 총발열량은 45,590 J/g(등유 45,994 J/g)으로 나타났으며, 텐터시설 후단 배기가스 중 0.12 g/A㎥이상의 폐유가 함유되어 있으며, 1대의 텐터시설에서 발생되는 총배기가스량 300 A㎥/min 기준으로 환산할 경우 시간당 2.16 kg의 폐유기용제를 회수할 수 있을 것으로 보아 향후 텐터시설 후단 배기가스로부터 폐유의 회수 후 정제연료유로 재활용이 충분한 경제성이 있을 것으로 사료된다.