매립가스 저감 방안 및 중질가스연료로의 이용 3조 매립가스 저감 방안 및 중질가스연료로의 이용 3조 95304012 김용희 96006108 정현석 99006017 김연주

⊙서론... 국내의 매립가스 저감 및 재활용할 수 있는 방안에 대하여 이루어진 연구 국내의 매립가스 저감 및 재활용할 수 있는 방안에 대하여 이루어진 연구 국내 매립지에서 이용 가능한 LFG의 회수 및 활용 기술

⊙본론… 우리나라 매립가스 발생량... ·폐기물에서 발생하는 가스는 우리나라 매립가스 발생량... ·폐기물에서 발생하는 가스는 주로 메탄과 이산화탄소 ·메탄은 매립지, 이산화탄소는 소각장에서 발생

매립가스의 발생량 전망... 폐기물의 온실가스 배출량은 2000년 이후 연평균 3.3% 증가 폐기물의 온실가스 배출량은 2000년 이후 연평균 3.3% 증가 인구증가에 따른 폐기물 발생량 증가 온실가스 배출량 증가 예상

매립가스(Landfill Gas)란… 매립된 폐기물 중 유기물질이 혐기성 분해과정에서 발생 주된 구성 성분은 메탄(4060%)과 이산화탄소(3050%) 그 외에도 탄산가스와 질소가 주된 성분 초기에는 탄산가스가 많지만 2년 후부터 탄산가스와 메탄가스의 비율이 거의 비슷

매립지에서의 가스발생 과정...

매립가스의 특성... 매립 폐기물 톤당 112230m3정도 발생 매립 후 23년 동안 최대로 발생 매립 후 2030년까지 발생 가능 CH4, NH3, H2S 가 가장 생활 환경에 영향 CH4는 독성은 없고 무색무취, 에너지 풍부 대기오염 유발, 악취발생,화염 및 폭발가능성 등의 위해 요소 포함

매립가스의 배출제어... 1. 발생원 대책 기술에 대한 메탄가스 억제  소각 처리  분해성 유기물만을 소각하여 안정화  퇴비화 처리  메탄발생이 없는 호기성 발효를 강제적으로 시행

2. 배출억제기술에 의한 메탄가스 억제  매립구조에 의한 억제기술  통기기능 보강에 의한 발생제어

3. 발생처리기술에 대한 메탄가스 억제 발생처리기술은 발생한 메탄가스를 흡착 등 포집에 의해 다른 물질로 변환시키는 기술 3. 발생처리기술에 대한 메탄가스 억제 발생처리기술은 발생한 메탄가스를 흡착 등 포집에 의해 다른 물질로 변환시키는 기술  연소처리  토양처리(메탄환원균에 의한 처리)  활성탄 흡착처리  집가스관 설비에 의한 호기성 영역확대

국외의 매립가스 이용기술 현황... •1970년 후반에 처음으로 LFG 이용 시작 대체에너지로서 이용 위한 연구 완성, 진행 •매립가스 자원화기술 : 매립가스 직접이용법 정제하여 이용하는 방법 •미국, 독일, 영국이 세계 LFG 이용의 75% 차지 대부분이 전력 생산에 이용

<미국의 매립가스 자원화 시설>

<미국의 Mcbeth Road Landfill> •제공처: 4백톤 아스팔트플랜트 •LFG이송거리:4.3Km •매립지 면적: 1,149,291M3 •폐기물 반입량: 1,300톤/일 •설계 매립량: 1,100만 톤 •설계 LFG량: 105m3/min (메탄 50%함유)

매립가스의 전처리 공정기술... •대상 : 수도권 매립지에서 발생하는 LFG •실험 종목 : 실험실 규모 전처리 공정 실험, 전처리 파일럿 플랜트 운전 실험, LFG 성분조사 등 •전처리 공정 : 물리적 수분제거 (Cyclone type dehydrator 및 Compressor) 화학적 수분제거(Molecular sieve 흡착탑) 미량 유해성분 제거(Activated carbon 흡착탑)

<수도권 매립지 매립가스 성분분석 결과>

<활성탄에 대한 매립가스의 B.T.E.X와 염소화합물에 대한 흡착파과 실험 결과>

결과... •농도분석 결과 •수분제거공정 결과 •파과 실험 결과 •흡착탑 실험 결과 •Pilot Plant 운전 결과

혼합연료의 화염 안정화 특성... •목적 : 화염 안정영역을 찾고 순수 CH4화염과 비교, 안정화 특성 검토 <도시가스(LNG)와 매립가스 혼합연료의 특성>

<실용연소기에서 CH4 및 각 LFG 혼합연료의 안정 연소범위>

<선회도 1.08의 강선회일 경우 CH4와 LFG 혼합연료의 안정화 영역>

<선회도 1.02의 강선회에서 CH4+CO2 혼합연료의 안정화 영역>

혼합연료 화염 안정화 실험종목... •Pilot Plant 운전실험 •증열공정 •연소실험 •실용연소기를 이용한 실증실험

결과... •LFG 자체만으로도 연료로 사용 가능 •LPG와 적절히 혼합 기존의 도시가스와 호환가능 •선회 연소기에서의 확산화염의 안정성 •LFG 혼합가스에 첨가된 CO2 Thermal NO와 Prompt NO를 동시에 저감 •pilot plant에서 실용연소기를 이용한 실증실험 연료 공급용 노즐, 공기 공급 조절 필요

⊙ 결론... Pilot plant 실험 결과로부터 매립가스 저감 효율은 클 것으로 예상 •에너지로서의 활용 환경적, 경제적인 이익 예상 •매립가스 회수, 활용기술개발 요구 •매립가스의 조성과 정제 및 활용에 따른 최적화 방안 필요

<실증실험 결과> •중온수보일러에 LFG 혼합연료 주입, 연소 연소상태 양호 •노즐 직경 조절하여 성능시험 실시한 결과

매립구조에 의한 억제기술 •준호기성 매립에 의한 메탄가스 배출억제 •매립층내 호기성 영역 확대를 도모하기 위한 순환식 준호기성 매립 메탄의 일부가 침출수내로 용해 효과 기대

 통기기능 보강에 의한 메탄제어 •입경이 큰 폐기물의 매립 공기 유입 증대, 호기성 분해영역 확대 •투기성 높은 사질토 또는 자갈혼합사토로 복토 •가스배출 설비의 설치개소수의 증가 •다짐방법의 변경

 연소처리 •메탄가스가 약 515% 범위의 농도인 경우에 연소가 가능 •메탄가스는 연소에 의해 이산화탄소로 변환 지구 온난화에 주는 영향을 한 분자당 1/20으로 감소 가능

 토양처리(메탄산화균에 의한 처리) •메탄산화균 : 토양 중에 존재 메탄을 기질로 이용하여 산화 •복토 중에 메탄산화균 혼합 메탄가스의 대기로의 방출 억제

활성탄 흡착처리 •매립지 전면에서의 메탄가스 처리보다는 발생 가스를 포집하여 집중 처리 활성탄 흡착처리 •매립지 전면에서의 메탄가스 처리보다는 발생 가스를 포집하여 집중 처리 가스포집정 설치에 의한 호기성 영역 확대 •메탄가스 발생 그 자체를 억제 •혐기성 매립지에 수직 산소주입 pipe 설치 매립층의 호기적 영역 확대

<Molecular sieve 흡착탑> •molecular sieve 13X 사용 수분, 탄화수소류 및 황화합물 제거 •실공정에서는 병렬로 설치하여 흡착, 재생공정을 교대로 거치는 시스템으로 사용 •재생온도 : 300℃정도로 설정

<Activated carbon 흡착탑> •미량유해성분(ex.탄화수소류, 염소화합물, 황화합물) 제거공정 •병렬로 연결, 흡착과 재생공정을 교대로 거치는 시스템으로 사용 •재생온도 : 150℃ 정도로 설정