폐기물 가스화는 폐기물 내에 포함되어있는 C, H 성분을 CO, H2가 주성분인 합성가스로 전환하는 기술이다. 가스화로부터 생산된 합성가스는 수성가스전이반응 (Water Gas Shift, CO + H2O → CO2 + H2, ΔH = -41.1 kJ mol-1) 공정을 통해 고순도 수소로 전환이 가능하다. 최근 연구 결과 보고에서 바이메탈 형태의 Ni-Cu-CeO2 촉매는 고온 수성가스전이반응에 매우 높은 활성과 선택도를 보였다. 본 연구에서는 Ni-Cu-CeO2 촉매의 제조방법 최적화를 위해 Ni-Cu-CeO2 촉매를 함침법, 공침법, 졸-겔법, 수열합성법으로 제조하고 활성을 비교 평가 하였다. 다양한 제조방법 중 졸-겔법으로 제조한 Ni-Cu-CeO2 촉매가 가장 높은 CO 전환율을 나타내었다. 이는 졸-겔법으로 제조한 촉매의 높은 표면적과 활성물질-담체간 강한 상호작용에 기인한 결과이다.

폐기물은 이미 하나의 자원으로서 인식되고 있으며 여러 가지 기술들의 실용화를 위한 노력들이 해외뿐만 아니라 국내에서도 활발히 진행되고 있다. 음폐수의 바이오가스화, LFG를 이용한 에너지 생산, 일부 바이오매스의 퇴비화, 화력발전소에서의 SRF (Solid Refuse Fuel, 고형폐기물연료) 혼소, 고효율 열병합 발전, 가스화 등이 있다. 본 연구에서는 SRF를 가스화의 가능성에 주목하였으며 반응기의 온도와 폐기물의 품질에 따른 합성가스의 특성에 대하여 연구하였다. 반응기의 온도는 산화제의 종류와 공급량에 따라 제어될 수 있으며 공기나 증기를 이용한 가스화의 경우 주요 반응 영역의 온도는 700~1,000℃ 정도의 범위에서 유지될 수 있으며 순산소를 이용할 경우 1,300℃ 이상의 고온영역에서 합성가스를 생산하게 된다. 이와 같은 방법의 차이에 의한 가스화 특성을 관찰하였다.

폐기물을 사용한 가스화 공정에서 발생되는 합성가스는 폐기물의 특성상 분진, 타르 외에도 HCl, HCN, NH3 등 다양한 종류의 가스상 물질을 함유하고 있어 이들 가스상 물질로 인해 생물체에 해를 주거나 환경의 정상적인 기능을 저해하는 대기오염문제를 야기할 수 있다. 따라서 폐기물 기반의 합성가스를 활용하기 위해 이러한 대기오염물질들을 제어할 수 있는 정제 과정이 필요하다. 본 연구에서는 폐기물에서 발생한 합성가스에서 가스상 대기오염물질을 포집하여 각 정제설비 후단에서의 농도를 확인하여 정제설비의 가스상 대기오염물질 제거 효율을 파악하였다. 본 연구에서의 합성가스 정제설비는 급속냉각탑, 벤츄리 스크러버, 중화세정탑, 탈황세정탑, 습식전기집진기를 사용하였으며, 가스상 대기오염물질은 가스화로 후단, 중화세정탑 후단, 습식전기집진기 후단에서 각각 포집하였다. 3종류(HCl, HCN, NH3)의 포집을 위해 HCl은 0.1 N-NaOH, HCN은 0.5 N-NaOH, NH3는 0.5wt%의 H3BO3을 사용하였으며, 분당 2L의 유량으로 20분간 포집하였다. 폐기물 기반 합성가스의 가스상 대기오염물질 정제설비의 총괄 제거 효율은 HCl이 98.58%, HCN은 87.30%, NH3 는 99.68%로 나타났다. 또한, 급속냉각탑, 벤츄리스크러버, 중화세정탑의 가스상 대기오염물질 제거 효율은 HCl 92.13%, HCN 66.02%, NH3 91.40%로 나타났다.

폐기물, 바이오매스를 원료물질로 하여 전기를 생산하는 시스템은 화석연료를 대체하고, CO2 배출을 저감시킬 수 있는 기슬로 평가되고 있어, 기술의 적용에 대한 관심이 매우 집중되고 있다. 아직도 인도를 포함한 남부아시아 지역 국가에서 거주하는 인구의 40% 이상의 사람들에게는 전기 사용 접근이 제한되거나 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서 폐기물, 바이오매스 가스화를 기반으로 하는 전기 생산 시스템은 이러한 국가의 지역사회에 전기를 공급할 수 있는 적절한 대안이 될 수 있는 것으로 평가되고 있다. 본 연구에서는 Pilot 규모에서 폐기물을 이용한 공기 가스화를 통해 생산된 합성가스를 연료로 이용하여 가스엔진과의 연계를 통해 전기를 생산하는 시스템을 개발하였다. 가스화기 상부에서 폐기물을 투입하고 산화제인 공기는 가스화기 측면에서 투입하였으며, 반응된 가스는 하부로 배출되는 하향식 고정층 방식의 장치를 이용하여 가스화에 의한 합성가스 생산하고 이를 가스엔진의 연료로 사용하였다. 합성가스 엔진은 주파수 60Hz, 회전수 1,200rpm, 최대출력 20kW급의 사양을 가진 것을 이용하였다. 가스엔진 운전 초기에는 원료 합성가스의 일부만을 유입하여 가동을 실시하였고, 안정하게 유지시 전량을 유입하여 가스엔진을 가동하였다. 합성가스의 조성은 CO 9.8 ~ 15.2%, H2 6.8 ~ 10.9%, CH4 3.4 ~ 4.7%으로 나타났으며, 30.2 ~ 34.6 Nm³/h의 합성가스를 유입하여 약 13.1 ~ 16.4 kW의 전기를 생산할 수 있었다.

폐기물 가스화 합성가스로부터 수소를 생산하기 위해 Cu/Fe2O3, Ni/Fe2O3, 그리고 CuNi/Fe2O3 촉매를 제조하고 고온 수성가스전이반응(High temperature water gas shift reaction, CO + H2O → CO2 + H2)에 적용하였다. 제조된 촉매중 CuNi/Fe2O3 촉매가 매우 높은 공간속도 101,000 h-1에서 가장 높은 CO 전환율 (85%)을 나타내었다. CuNi/Fe2O3 촉매의 뛰어난 활성은 격자변형(lattice strain)의 증가, 격자 산소의 결합에너지 감소, 그리고 촉매 표면에 CuNi 합금의 형성에 기인한 결과이다.

This research performed the effects of the air ratio to produce the syngas from the fixed-bed gasifier for municipalsolid waste. At the inside of reactor, temperature depends on amount of the oxidant to classify four distinct process,combustion, reduction (gasification), pyrolysis and dry zone. As decreasing the air flow rate, the particulate matters hada tendency to decrease, proportionally. In this system, the producer gas needs the clean-up process over 98% efficiencyfor connecting the internal combustion engine to generate electric power. At the test 1 and 2, while the air ratio decreased,the LHV of syngas and CGE were increased. however, at the test 3, because the oxidizer had injected more less thandemanded, these showed a decreasing tendency.

바이오매스 및 폐기물로부터의 합성가스 생산 기술 개발은 효율적인 에너지 생산 및 처리방법으로 각광받아오고 있다. 특히, 가스화 반응으로부터 생산되는 타르는 가스화 효율을 낮추고, 배관폐쇄에 따른 가스화 시스템의 연속운전 저해 요소로 작용하고 있다. 효율적인 합성가스 내 타르 저감 방안으로, 촉매를 활용한 수증기 개질 연구가 이루어져 오고 있다. 주로 수증기 개질 반응용으로 사용되는 Ni 계열의 상용 촉매는 높은 가격 및 낮은 열적안정성으로 인해 중금속 계열의 Fe 활용 연구에 관한 연구 결과가 보고되고 있다. 특히, 제련공정으로부터 생산되는 제강슬래그와 염색 산업단지에서 발생되는 염색슬러지의 주성분은 Fe로, 상용 촉매 대체 적용가능 여부를 판단하기 위해 타르 스팀 개질 특성을 확인할 필요가 있다. 본 연구에서는 제강슬래그의 비표면적 향상을 위해 고온 알칼리 처리를 하였으며, 염색슬러지의 활용을 위해 고온 소성 처리를 수행하였다. 전처리를 거친 각각의 시료는 타르의 대표 성분인 벤젠을 이용하여 다양한 반응온도 조건에서 촉매 성능 평가를 수행하였으며, 대조군으로 촉매가 없는 조건과 Fe계열의 상용촉매 상에서 수행을 하였다. 최대 활성을 나타내는 900℃에서 제강슬래그의 경우 상용촉매에 비해 약 15% 높은 촉매 활성을 나타내었으며, 염색슬러지의 경우 상용촉매와 동일한 활성을 나타내었다. 이를 통해, 상용 촉매를 대체 할 수 있는 폐자원을 활용한 타르 개질 공정에 적용함으로써 운전비용 절감과 자원재활용에 크게 기여할 것이라고 사료된다.

석탄을 이용한 대규모 가스화 설비들은 전력생산과 연료합성에 있어서 실제 상업적으로 많이 적용되어 이용되고 있다. 그러나, 상대적으로 수급과 가격에 있어 장점이 있는 폐기물을 원료로 이용한 가스화기술의 적용과 상용화기술의 개발은 석탄가스화기술과 비교하여 적용실적 및 분야가 다소 부족한 것이 사실이다. 이러한 필요성에 의해 폐기물을 원료로 이용한 가스화기술의 개발이 국내뿐 아니라 국외에서 많은 연구와 관심의 대상이 되고 있다. 폐기물 가스화시 폐기물을 구성하는 원료 물질들은 대부분 가스상 오염물질들로 전환된다. 이런 과정을 통해 가스화기에서 생산된 합성가스는 분진, H2S, COS, HCl, NH3, HCN, 중금속등의 다양한 오염물질들을 포함하고 있다. 폐기물을 원료로 하여 개발되고 있는 에너지생산 및 화학합성 공정들은 장치의 부식방지, 촉매피독, 오염물 농도 규제치를 만족시키기 위해 엄격한 정제수준이 요구된다. 이러한 정제수준의 달성을 위해 석탄과 폐기물을 원료로 한 가스화 공정에 대하여 고온조건에서 필터와 흡착제를 활용한 정제기술들이 개발되어왔다. 본 연구는 파일럿 규모의 실험설비를 이용하여 폐기물 합성가스 내에 존재하는 오염물질들의 처리, 제거 특성을 살펴보고 기초적인 운영특성을 알아보았다. 유량, 온도, 압력등의 다양한 공정조건에서 기초적인 기능을 수행하는 고온백필터 운영을 통한 집진성능을 알아보았다. 사업장폐기물과 폐자동차에서 발생하는 ASR을 대상으로 가스화 후 발생되는 분진에 대한 집진성능을 평가하였으며 1차백과 2차백으로 구성된 2개의 필터를 이용하여 총괄 집진이 이루어졌다. 1차백에서 평균 입구농도가 36,923 mg/m³, 출구농도가 4,351 mg/m³으로 나타났으며 평균 제거효율은 90.05%로 나타났다. 2차백의 평균 입구농도는 4,351 mg/m³, 출구농도가 7.2 mg/m³으로 나타났으며 2차백의 평균 제거효율은 99.83%로 나타났다. 1차/2차백을 모두 통과한 전체 가스의 총 제거효율은 99.98%로 입구평균농도가 36,923 mg/m³인 조건에서 출구농도가 7.2 mg/m³를 나타내었다.

사업장에서 배출되는 폐기물은 음식물이 거의 없으며 액상의 경우 오니 또는 유기용제로 분류되어 지정폐기물로 따로 처리되고 있어 함수율이 비교적 낮다. 이러한 이유로 파쇄나 선별과 같은 비교적 간단한 전처리를 통해 효율적으로 재자원화가 가능하다. 이렇게 가공된 폐자원은 각종 산업설비의 보조연료로써 사용되기도 하며 기술적 선진국인 유럽과 일본에서는 전용 보일러가 도입된 발전시설의 연료로 사용될 수 있다. 최근에는 화석연료의 가격상승과 맞물려 화학원료의 생산단가 상승으로 이어지고 있으며 원가절감을 위한 화석연료의 대체에 폐자원의 활용이 효과적일 것으로 전망된다. 본 연구는 폐자동차를 재활용하고 남은 잔재물(ASR, Automobile Shredder Residue)과 폐기물 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel)를 제조하는 과정에서 발생되는 부산물을 가스화용융 시스템에 적용하였다. 폐기물의 종류와 투입 속도, 산화제 및 보조연료의 공급 조건의 변화에 따라 합성가스의 생산에 미치는 영향에 대해 고찰하였으며 사용된 폐기물의 발열량은 약 4,000 ~ 6,500 kcal/kg이었으며 가스화용융로의 반응 온도는 약 1,200 ~ 1,500℃의 범위에서 운전되었다.

가스화로에서 생산되는 합성가스를 이용한 메탄올 생산 공정은 고부가가치 연료화 기술로서 각광 받고 있다. 특히, 메탄올 생산에 적합한 H₂/CO비를 안정적으로 제공하기 위한 water gas shift(WGS) 반응은 합성가스내의 CO와 외부에서 공급된 증기와의 반응으로 인해 H₂와 CO₂의 농도가 증가하게 된다. 따라서 본 연구에서는 고발열량 폐기물 가스화를 통해 얻어진 합성가스를 WGS 반응을 통해 H₂/CO조성 제어를 함으로써 메탄올 전환 공정에 적용 가능한 운전조건을 도출해보았다. 본 연구에 사용된 WGS 촉매는 Fe₂O₃-Cr₂O₃을 구성성분으로 하고 있는 상용 촉매를 사용하였으며, 15 Nm3/h급 WGS 반응 장치를 이용하여 가스화로부터 발생된 합성가스를 활용한 WGS 반응 실험을 수행 하였다. 사용한 WGS 상용촉매는 H₂-TPR를 이용하여 400℃에서 환원에 의한 H₂흡수를 통해 환원 온도를 설정할 수 있었다. 본 실험 장치로부터 수행하여 얻어진 각 온도에 따른 CO 전환율은 대체로 실험실 규모 장치에서 수행한 WGS 반응 결과와 유사함을 알 수 있었다. 발열반응을 수반하는 WGS 반응 특성으로 인하여 안정적인 운용 및 최대 활성을 얻기 위한 반응 온도영역이 400~450℃임을 알 수 있었다. 최종적으로, 메탄올 전환 공정 조건인 H₂/CO조성이 2.0을 충족시키는 바이패스 비율은 0.23임을 도출 할 수 있었다.

폐기물은 이제 단순한 처리대상 물질이 아니라 에너지를 회수할 수 있는 하나의 자원으로 인식되고 있으며 이에 대한 효율성 증대와 상용화를 위해 정부의 주도 하에 다양한 정책들이 계획되어 진행되고 있다. 이러한 정책의 요점은 가까운 미래에 에너지의 확보가 국가차원의 생존 및 경쟁력에 문제점을 가져올 수 있으며 이에 대한 새로운 재생 가능한 에너지의 수급방법에 대한 기술력 확보가 필요하다는 것이다. 에너지관리공단에서 발간한 신재생에너지 보급통계를 보면 다양한 신재생 에너지의 확보 경로 중 폐자원을 이용한 1차에너지의 대체는 다른 매체를 통한 수급에 비하여 그 성장 속도가 빠르고 발전 잠재적 에너지량이 큰 것을 확인할 수 있다. 본 연구에서는 N시에서 발생되는 생활폐기물이 전처리 시스템을 거쳐 폐자원으로 전환되는 과정의 Case Study 결과를 이용하여 공기를 이용한 고정층 가스화 공정모사를 수행하였다. 전처리 시스템의 Case는 불연물 제거효율과 전처리 후 폐자원의 함수율이며 각각의 Case에서 폐자원의 물리 화학적 조성을 예측하여 공기를 이용하는 고정층 가스화의 공정모사에 대한 연구를 수행하였다. 21개의 Case 중에서 전처리 시스템에서 생산된 폐자원의 습윤 저위발열량이 3,500 kcal/kg 이상인 조건에서 공정모사를 수행하였으며 가스화 시스템 공정모사 결과 합성가스(CO+H₂+CH₄)농도는 28.1 ~ 36.7 vol.%이며 합성가스의 습윤 저위발열량은 1,257 kcal/Nm³ ~ 1,648 kcal/Nm³로 분석되었다.

순산소 가스화기로부터 발생한 합성가스는 분진, 황화합물, 염화수소 등의 오염물질을 포함하고 있기 때문에 후단공정에서 합성가스를 화학원료로 사용하기 위해서는 적절한 정제시스템을 통한 오염물질의 정제가 필요하다. 본 연구에서는 급속냉각탑, 분진세정탑, 중화세정탑 및 탈황세정탑으로 구성된 합성가스 정제설비로부터 발생한 합성가스 정제폐수의 적정 처리공정 구성을 위한 정제폐수의 여과, 응집, 침전 및 탈수 특성을 분석하였다. 본 연구에 사용된 합성가스 정제폐수는 다량의 부유물질(940 mg/L)을 함유하고 있으며, 이는 규조토코팅 여과를 통해서 2 mg/L 이하로 제거가 가능한 것이 확인되었다. Polymer, Alum, PAC, FeCl₃ 총 4가지의 응집제중 Polymer를 사용한 경우가 가장 높은 응집율을 보였으며, 또한 폐수 원액의 pH를 총 세 가지 조건으로 조절하여 침전특성을 분석한 결과 침전 시간 약 30분 경과 후 부유물질의 침전 상태를 확인할 수 있었다. 그리고 실험 조건별 규조토코팅 여과기에서 발생한 탈수 슬러지와 탈수액의 성분을 분석한 결과 탈수 슬러지의 경우는 철의 함량이 그리고 탈리액의 경우는 인의 함량이 높게 나타났다.

가스화는 산소가 불충분한 상태에서 폐기물, 바이오매스와 같은 원료물질에 열을 가하여 가연성 가스(합성가스)로 발생시키는 열화학적 전환 공정이다. 합성가스는 주로 CO, H₂ 성분이 혼합되어있다. 중･소규모의 폐기물, 바이오매스 가스화 시스템은 합성가스를 생산하여 열과 전기를 생산하는데 이용한다. 그러나 천연가스나 석탄을 이용한 합성가스 생산 공정에서는 이미 고부가가치의 액체 연료를 생산하는 공정이 상업운전 중에 있다. 국내에서도 납사 및 중유 가스화를 통해 합성가스를 생산하여 초산, 수소 등의 고부가가치 물질을 생산 중에 있다. 본 연구에서는 초산 제조공정에서 원료물질로 이용하는 CO를 폐기물 가스화를 통한 합성가스 내의 CO로 대체하고자 하는 시스템을 개발하고자 한다. 고정층 방식의 가스화 용융로에 U지역 사업장 폐기물을 원료물질로 하고 산화제는 산소를 이용하여 가스화 실험을 실시하였다. 수분 14.6%, 가연분 58.4%, 회분 27.0%, 저위발열량 3,158 kcal/kg의 특성을 가지는 U지역 사업장 폐기물을 이용한 결과 합성가스의 CO+H₂의 농도가 60% 이상 안정적으로 생산되는 것을 확인할 수 있어, 가연성 가스를 고부가가치 화학원료로 이용할 수 있을 것으로 판단되었다

세계적으로 화석에너지 자원 고갈 및 경제발전에 따른 산업화가 가속화되면서 폐기물의 발생량이 지속적으로 증가하여 폐기물 에너지 화 기술에 대한 관심이 급증하고 있다. 전통적인 폐기물 소각처리는 폐기물 감량화 측면에서는 효과적이지만 이산화탄소 및 다이옥신과 같은 오염물질이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 에너지 전환효율이 높고 온실가스 감축효과가 높은 폐기물 가스화기술이 중요한 이슈로 떠오르고 있으며 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 폐기물 가스화를 통하여 폐기물 내 C, H 성분이 산소 혹은 스팀 등의 산화제와 환원성 분위기에서 반응하여 CO와 H₂가 주성분인 합성가스로 전환되어 메탄올, 합성석유 등 고품질 연료를 생산할 수 있다. 본 연구에서는 공정모델링 상용 프로그램인 ASPEN plus를 이용하여 생활폐기물 가스화 합성가스를 원료로하여 메탄올을 생산하는 시스템에 대한 전산해석 툴을 구축하여 공정 운전특성을 해석하였다. 전체 공정은 폐기물 가스화 공정, 합성가스 정제공정, H₂/CO 비를 조절하는 WGS(Water Gas Shift)공정 및 메탄올 합성 공정 등 네 가지 단위 공정으로 구성되었다. 생활 폐기물 가스화 합성가스를 이용한 메탄올 생산 공정 모델링은 실험에서 얻어진 결과 값과 비교하였을 크게 차이가 나지 않는 것으로 나타나 구축한 ASPEN plus 툴을 이용하여 실제 생활폐기물 가스화 메탄올 생산 공정 운전결과를 예측할 수 있음을 확인하였다.

폐기물 가스화 공정은 폐기물 처리 및 합성 가스 생산에 모두에 유망한 기술이다. 특히 오늘날 세계적으로 경제가 급격히 성장한 개발도상국들은 경제 성장을 통해 많은 혜택을 얻었지만 성장에 따른 소비증가에 의하여 폐기물 증가로 환경적으로 사회적으로 도시고형폐기물(Municipal Solid Waste) 처리가 주요문제가 되고 있다. 도시고형폐기물을 처리하는데 매립, 소각, 재활용을 하거나 지정된 해양에 배출하는 방법 등을 통해 처리되어왔으나 처리가 힘들어 지고 있다. 최근에는 환경적으로 비산재, 다이옥신과 같은 2차 환경오염물질, 매립지 부족 같은 문제가 없는 가스화 방법을 선호하고 있다. 가스화 기술은 다른 처리 기술보다 오염 배출이 적고 특히 에너지 생산 면에서 더 좋은 면을 보여주고 있어 환경적인 문제를 해결함과 동시에 신재생에너지를 확보할 수 있다는 점에서 더욱 매력적인 공정이라고 할 수 있다. MSW를 처리하여 생성된 합성가스 성분은 일산화탄소, 이산화탄소, 수소, 메탄 등이 있는 데 주성분을 이루는 물질은 일산화탄소와 수소성분이다. 일산화탄소의 분리 및 정제기술은 C₁ 화학공정에 있어서 기본적인 화학물질의 합성을 위한 기초물질로 활용되는 관점에서 매우 중요한 공정 중의 하나이다. 그러나 이러한 일산화탄소와 수소를 폐기물합성가스로부터 분리 회수하기 위해서는 반드시 이산화탄소와 같은 가스성분의 분리가 선행되어야만 한다. 따라서 본 연구에서는 폐기물합성가스로부터 고순도의 일산화탄소와 수소 등을 분리회수하기 위하여 사전에 폐기물합성가스로부터 이산화탄소를 흡착 제거하기 위한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 PSA공정을 이용한 이산화탄소의 흡착실험으로부터 측정한 파과곡선의 흡착특성을 기존의 흡착 등온식과 비교하여 고찰하였다.

폐기물을 이용한 가스화 공정은 이론적으로 요구되는 산화제의 양보다 적은 양의 공기를 이용하여 환원분위기에서 흡열반응에 의해 합성가스를 생산하며 이와 동시에 폐기물의 열적처리 개념도 포함된다. 가스화 공정에서 발생되는 각종 오염물질은 후단 공정에 구성된 정제설비에 의해 제거되며 고품질 합성가스의 생산을 위해 가스화 반응기 후단의 정제설비는 벤츄리스크러버, 중화세정탑, 탈황세정탑, 습식전기집진기, 활성탄흡착탑으로 구성되었다. 전체 정제설비의 총괄효율을 분석하기 위해 시료 가스는 가스화 반응기 후단과 활성탄흡착탑 후단에서 채취되어 분석되었으며 시료 채취방법은 대기오염공정시험방법을 참조하였다. 본 연구에서는 환원성 가스상 오염물질 중에서도 맹독성 물질인 HCN과 악취물질인 NH₃에 대한 정제설비에서의 제거 효율을 분석하였으며 대기배출허용기준 초과 여부를 판단하였다. HCN의 대기배출허용기준은 모든 시설에서 10 ppm 이하이며 본 실험에서의 제거 효율은 99%, 배출농도는 2.5 ppm으로 나타났다. NH₃의 대기배출허용기준은 30 톤/일급 설비를 기준으로 30(12) ppm이며 실험결과에서 제거효율은 95%, 배출농도는 8.90(12) ppm으로 분석되어 Pilot 설비에 구성된 정제설비는 HCN과 NH₃의 제거에 적합한 것으로 나타났다.

폐기물의 열적 처리기술에는 소각, 가스화(용융), 열분해가 있으며 가스화(용융) 기술은 반응기의 종류 및 특징에 따라 고정층, 유동층, 분류층 반응기로 구분된다. 본 연구의 Pilot 설비는 공기를 산화제로 이용하여 합성가스를 생산하는 고정층 반응기이며 다른 형태의 반응기에 비해 공정이 단순하여 운전에 용이하고 초기투자비용이 경제적이라는 장점이 있다. 또한 폐기물 특성상 일정하지 않은 물리 화학적 특성에도 적용이 가능하며 가스엔진과 연계한 중소규모 설비로써 국내 소각처리기술을 대체할 수 있다. 이러한 설비의 상용화를 위해서는 다양한 조건에서의 실험과 실측도 중요하지만 공정모사와 같은 모델링을 통해 이론적인 연구 결과의 검토는 제한적인 재원과 시간의 여건에서 효율적인 연구의 수행을 가능하도록 할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 취지에 의해 세 종류의 각기 다른 생활폐기물을 이용한 가스화 공정에서 생산되는 합성가스의 조성을 실측하고 이에 대한 유사조건에서의 공정모사를 동시에 수행하여 상호 보완하는 방법을 검토하였다. 실험에 사용된 폐기물은 폐기물 전처리 설비를 거치면서 투입에 적절하도록 분쇄되었으며 폐기물의 물리 화학적 특성을 알아보기 위해 삼성분 분석, 원소분석, 발열량 분석을 수행하였다. 실험에 사용된 시료의 습윤 저위발열량은 3,935 kcal/kg, 3,978 kcal/kg, 3,114 kcal/kg으로 분석되었으며 실측된 합성가스의 발열량은 1,490 kcal/Nm³, 1,205 kcal/Nm³, 1,133 kcal/Nm³, 이론적 합성가스의 발열량은 1,521 kcal/Nm³, 1,178 kcal/Nm³, 1,080 kcal/Nm³로 분석되었다.

This study was designed to synthesize mesoporous carbon, porous carbonic material and to characterize its surface in an attempt to adsorption methane gas(CH4). Synthesis of mesoporous carbon was carried out under two steps ; 1. forming a RF-silica complex with a mold using CTMABr, a surfactant, and TEOS, raw material of silica, and 2. eliminating silica through carbonization and HF treatment. The mesoporous carbon was synthesized under various conditions of synthesis time and calcination. Eight different types of mesoporous carbon, which were designated as MC1, MC2, MC3, MC4, MCT1, MCT2, MCT3, and MCT4, were prepared depending upon preparation conditions. The analysis of mesoporous carbon characteristics showed that the calcination of silica stabilized the mixed structure of silica and carbonic complex, and made the particle uniform. The results also showed that hydrothermal synthesis time did not have a strong influence on the size of pore. The bigger specific surface area was obtained as the hydrothermal synthesis time was extended. However, the specific surface area was getting smaller again after a certain period of time. In adsorption experiments, CH4 was used as adsorbate. For the case of CH4, MCT3 showed the highest adsorption efficiency.

This work presents an experimental study of the influence of lifting velocity on cake formation during filtration. For design of hot gas cleanup system using ceramic filter reactor, the most important consideration is coating conditions of sorbent in filter surface (for example : lifting velocity, coating weight of sorbent, pulsing interval and removal effect for dechlorination and desulfurization). We studied the optimum operation condition as paticle size and lifting velocity using a ceramic filter reactor at 550oC. Based on the results obtained during cold and hot test, optimum lifting velocity in a ceramic filter reactor was selected 0.68 m/s. Also, the removal behaviour of the ceramic filter during filtration was studied using differential pressure. Optimum removal efficiency for dechlorination and desulfurization accomplished at differential pressure condition over 74 mmH2O.

We investigated the effect of temperature and pressure in breakthrough performance of various sorbents for dechlorination and desulfurization. Based on the results obtained during the desulfurization (Fe2O3, Fe3O4, ZnO) and the dechlorination (Na2CO3, NaHCO3, trona) screening tests, ZnO and trona were selected as preferred optimum sorbents. H2S breakthrough time corresponds to an effective capacity of approximately 11 g H2S/100 g of sorbent. Also, HCl breakthrough time corresponds to an effective capacity of approximately 5 g HCl/100 g of sorbent. ZnO and trona at high temperature of around 550oC display high sorption performance and removal efficiency for synthsis gas from waste gasification. Although there is an issue of CO2 recovery in hot gas cleanup technology for desulfurization, we have obtained an interesting new alternative hot gas cleanup system with heat budget merit.