마이크로웨이브 감응형 발열소재 적용을 통한 하수슬러지 건조 통합 시스템 개발

산업의 발전에 따라 하수 슬러지 배출량이 급격하게 증가하고 있으며, 2009년 런던 협약이 발효된 후 유기 폐기물에 대한 해양 배출이 금지되어 새로운 하수 슬러지 처리 방법인 재활용에 대한연구가 꾸준히 수행되고 있다. 일반적으로 배출된 하수슬러지는 기계적인 탈수 이후 약 60%의 수분을 함유하고 있고 이를 제거하기 위해서는 건조 기술이 접목되어야 한다. 건조는 수분을 제거하는간단한 기술로 알려져 있으나, 피건조물의 특성을 고려해야 하고 특히 수분은 높은 비열 특성을 가지고 있어 수분을 증발시키기 위해 많은 에너지가 소모되기 때문에 이를 낮추기 위한 저에너지 기술이함께 필요하다. 마이크로웨이브 건조는 슬러지 내 수분을 순간적으로 가열시키는 방식으로, 내⋅외부의 균일한 건조로 고품질의 건조슬러지 배출이 가능하며 직접 가열로써 불필요한 가열이 이루어지지않아 높은 에너지 효율을 갖는 기술이다. 이에 따라 본 연구에서는 대류건조, 마이크로웨이브 건조기술의 결합에 따른 에너지소비량과 조업시간 변화를 비교하였으며 건조 효율 증진을 위한 마이크로웨이브 감응형 발열소재를 적용하여 슬러지 건조효율을 비교하였다. 그 결과, 통합 건조시스템의 경우 711.6 kcal/kg H2O의 에너지 소비로 약 15.8%의 수분을 갖는 건조슬러지를 배출하였으며, 이는 각각의 건조시스템 대비 2배 이상 낮은 에너지소비량임을 확인하였다. 또한, 마이크로건조시스템에 마이크로웨이브에 감응하는 Li2CO3-Fe2O3-ZnO 발열소재를 적용하였을경우 평균 250 ℃까지 발열하였으며, 최종적으로 1.7%의 건조슬러지가 배출되어 높은 에너지 효율을갖는 건조 시스템이 개발되었음을 확인하였다.