하수슬러지-혼합가스 분위기에서 Fe-Cr 강의 고온 부식거동 연구

Study of High Temperature Corrosion Behavior of Fe-Cr steel in Sewage Sludge-mixed Gas Environment

대기오염 발생 주범인 석탄화력발전은 환경 오염물질 배출 및 기후변화에 크게 영향을 미치는 온실가스를 과다 배출시켜 전세계적으로 사용을 줄여나가고 있는 추세이다. 하지만 아직까지 현실적으로 안정적인 운전이 가능한 신재생에너지 발전기술은 개발되지 않고 있다. 친환경 석탄화력발전 기술 중 하나인 석탄가스화 복합 화력 발전(IGCC:Integrated Gasification Combined Cycle)은 석탄을 고온·고압에서 가스화 하여 이산화탄소, 질소산화물 및 분진의 발생량을 저감 할 수 있지만 석탄에 소량 함유되어 있는 유황이 가스화의 환원성 분위기에서 부식성이 강한 황화수소(H2S)로 전환되어 발전 설비 부품의 부식을 촉진시켜, 현재 사용 중인 발전설비를 그대로 적용하기에 한계가 있다. 하수슬러지는 연소 시 Fe2O3, P2O5, Al2O3, CaO 등을 주로 형성하며, 부식성이 낮다. 현재 석탄화력발전에 사용되는 석탄의 사용량을 효과적으로 감소시킬 수 있어 석탄과 하수슬러지를 혼소하여 발전하고 있다. 하지만 하수슬러지에 가장 많이 함유되어 있는 인이 연소할 때 형성되는 P2O5는 망간, 아연, 철 등이 용출되는 것을 막아 부식을 저감시키는 부식억제제로 사용되지만, 공기 또는 수분 등과 반응하여 부식성이 강한 H3PO4(인산)을 생성한다. 하지만 아직까지 하수슬러지가 석탄화력발전과 비슷한 혼합가스 분위기에서 나타나는 부식거동에 대한 연구는 이루어지지 않고 있어 이와 관련된 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 석탄 화력 발전설비 중 과열기 튜브, 보일러 배관 및 보일러 전열관 등에 많이 사용되는 9Cr-1Mo 강을 하수슬러지 고형연료 분말에 침지시켜 유사한 (0.3% SO2-6% O2-10% H2O-balance CO2)-혼합 가스 분위기에서 650-750oC의 온도로 부식시험하여, 고온 부식거동을 살펴보고자 하였다.