수열탄화를 이용한 피혁폐기물 고형연료의 연소특성

Combustion characteristics of Solid fuel from Tannery Waste Using Hydrothermal Carbonization

제조산업에서 발생되는 폐기물의 양은 원피 기준 약 80%가 발생된다. 피혁폐기물(Tannery waste, TW)은 에너지를 생산할 수 있는 귀중한 자원이다. 그렇지만, 적절한 처리방법이 개발되지 않아 대부분 산업 폐기물로 간주하여 단순하게 소각 및 매립으로 처리되고 있어 보다 친환경적이고 지속적인 자원화 방법이 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 TW의 수열탄화를 통해 바이오차를 생성하여 자원화 하는 방안을 연구하였다. 본 연구에서는 수열탄화 장치에, 무산소 조건을 만들어 30분간 150 rpm의 교반속도로 시료를 180, 200, 220, 240, 260, 280, 300℃의 온도로 처리하여 고형연료로 사용하기에 적합한 온도를 도출하고자 하였다. 처리 온도에 따라 생성된 바이오차는 200℃까지 석탄화가 진행되면서 탄소함량이 높아지고, 그로인해 높은 연료비와 발열량을 나타내었다. 한편, 220℃ 이후부터 온도가 증가할수록 용매세척 현상으로 지방에 함유된 탄소원이 제거되면서, 탈메틸화 (demethylation) 현상이 나타나는 것을 확인하여 온도가 증가할수록 탄소함량이 감소하기 때문에, 연료비와 발열량이 감소하는 것을 확인하였다. 수열탄화를 통해 생성된 바이오차는 연료특성과 연소특성이 개선되었으며, 200℃에서 고형연료로서 가장 좋은 효율을 나타냈다. 추후 연구에서 TW를 단독으로 처리하기보다 상호보완해 줄 수 있는 기질과 통합 수열처리를 한다면, 고형연로가 더욱 개선될 것으로 판단된다.