KR101161367B1 - 폐기물용 소각제 및 이를 이용한 소각방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 폐기물 소각방법은 소각로에 폐기물을 배치하는 단계; 소각로에 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 중에서 선택된 1종 이상의 성분의 분말과, 알루미늄(Al) 분말과, 칼륨(K) 및 나트륨(Na) 중에서 선택되는 1종 이상의 성분의 분말과, 점성 물질을 포함하는 폐기물용 소각제를 투입시키는 단계; 및 폐기물용 소각제를 점화시키는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 폐기물 소각방법에 있어서, 폐기물용 소각제는 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 80 ~ 90 wt%, 알루미늄(Al) 분말 5 ~ 10 wt%, 칼륨(K) 및 나트륨(Na) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 1 ~ 5 wt% 및 점성 물질 1 ~ 5 wt%를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 폐기물용 소각제는 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 80 ~ 90 wt%; 알루미늄(Al) 분말 5 ~ 10 wt%; 칼륨(K) 및 나트륨(Na) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 1 ~ 5 wt%; 및 점성 물질 1 ~5 wt%;를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 폐기물을 고온에서 소각하여 유해물질 분해하고, 소각 후에 발생하는 소각 잔류물을 최소화할 수 있다. 이에 따라 친환경적으로 폐기물을 처리할 수 있다.
또한 폐기물 연소시에 소모되는 산소량을 최소화하여 별도의 산소공급장치 없이 폐기물을 처리할 수 있다. 폐기물 소각시에 폭발할 위험없이 안전하게 폐기물을 처리할 수 있다. 그리고 고온에서 폐기물을 소각하여 소각시간을 단축하므로 효율적으로 생체 폐기물을 처리할 수 있다.

Description

폐기물용 소각제 및 이를 이용한 소각방법{MATERIAL FOR INCINERATING WASTE AND INCINERATING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 폐기물용 소각제 및 이를 이용한 소각방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 금속성분을 이용하여 고온에서 폐기물을 소각할 수 있는 소각제 및 소각방법에 관한 것이다.
생체 폐기물은 동물의 시체, 연구소나 병원에서 배출되는 의료 적출물, 음식 쓰레기, 배설물 등 다양한 형태로 존재한다. 생체 폐기물에는 각종 세균, 바이러스 등 많은 유해물질이 존재하고 쉽게 부패하기 때문에, 환경 오염, 독소에 의한 인체 감염 등이 발생할 수 있는 위험요인이 많아 이를 폐기할 수 있는 방법이 요구된다. 더욱이 구제역, 돼지 콜레라, 조류 독감 등 전염병이 발생하는 경우에는 가축이 대량으로 폐사하므로, 이를 효율적으로 폐기하기 위한 기술 및 장비가 필요하다.
종래에는 생체 폐기물은 구덩이를 파고 땅에 매립하였으나, 토양, 지하수 등이 오염되는 문제점이 발생하였다. 또한 이를 처분하기 위한 매립지를 건설하는 경우에도 매립지 건설비용이나 유지비용이 많이 든다는 문제점이 있었다.
이에 따라 생체 폐기물을 태워 산화시키는 소각법이 이용되는데, 생체 폐기물은 대부분 수분을 많이 함유하고 있어 휘발유, 목재 등을 소각제로 이용하여 소각하는 경우에는 소각시에 발생하는 열에너지의 대부분이 생체 폐기물을 가열?건조하는데 사용되고, 열 에너지의 일부만이 실질적으로 생체 폐기물을 태우는 데에 사용된다. 따라서 생체 폐기물을 종래의 소각제로 소각하는 것은 일반 폐기물에 비해 연료 소모가 많고 소각시간이 길어 비효율적이다. 또한 종래 기술에 따른 소각법은 비교적 낮은 온도에서 생체 폐기물을 소각하기 때문에, 바이러스와 같은 유해물질 등이 완전히 소각되지 않아 환경오염의 문제가 여전히 존재한다.
높은 온도에서 생체 폐기물을 소각하기 위해 물과 반응하여 열을 방출하는 금속 성분을 함유한 소각제를 이용하는 방법을 고려할 수 있다. 그러나 소각제에 금속 성분의 비율이 적합하지 않으면 충분한 발열이 일어나지 않아 소각이 잘 이루어지지 않는다. 또한 소각제에 특정 금속성분의 함량이 너무 많은 경우 물과 급격히 반응하여 폭발할 수 있어, 금속성분을 함유하는 소각제를 안전하게 사용하기 어려웠다.
본 발명은 폐기물을 고온에서 소각하여 유해물질을 분해할 수 있는 소각제 및 소각방법을 제공한다.
또한 본 발명은 별도의 산소공급 없이 폐기물을 소각할 수 있는 소각제 및 소각방법을 제공한다.
본 발명에 따른 폐기물용 소각제는 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 80 ~ 90 wt%; 알루미늄(Al) 분말 5 ~ 10 wt%; 칼륨(K) 및 나트륨(Na) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 1 ~ 5 wt%; 및 점성 물질 1 ~5 wt%;를 포함한다.
본 발명에 따른 폐기물용 소각제에 있어서, 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 분말은 0.25 ~ 2 mm의 입자직경을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 폐기물용 소각제에 있어서, 알루미늄(Al) 분말은 0.15 ~ 2 mm의 입자직경을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 폐기물 소각방법은 소각로에 폐기물을 배치하는 단계; 소각로에 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 중에서 선택된 1종 이상의 성분의 분말과, 알루미늄(Al) 분말과, 칼륨(K) 및 나트륨(Na) 중에서 선택되는 1종 이상의 성분의 분말과, 점성 물질을 포함하는 폐기물용 소각제를 투입시키는 단계; 및 폐기물용 소각제를 점화시키는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 폐기물 소각방법에 있어서, 폐기물용 소각제는 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 80 ~ 90 wt%, 알루미늄(Al) 분말 5 ~ 10 wt%, 칼륨(K) 및 나트륨(Na) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 1 ~ 5 wt% 및 점성 물질 1 ~ 5 wt%를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 폐기물 소각방법에 있어서, 폐기물용 소각제는 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 분말이 입자직경 0.25 ~ 2 mm을 갖는 분말, Al은 입자직경 0.15 ~ 2 mm 인 분말인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 폐기물 소각방법에 있어서, 폐기물은 수분을 함유하는 폐기물인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 폐기물 소각방법에 있어서, 폐기물용 소각제는 상기 폐기물 중량의 10 ~ 25 %를 투입하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 폐기물 소각방법에 있어서, 폐기물용 소각제의 투입량을 분할하여 일정 시간 간격으로 투입하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예들에 따르면 폐기물을 고온에서 소각하여 유해물질 분해하고, 소각 후에 발생하는 소각 잔류물을 최소화할 수 있다. 이에 따라 친환경적으로 폐기물을 처리할 수 있다.
또한 폐기물 연소시에 소모되는 산소량을 최소화하여 별도의 산소공급장치 없이 폐기물을 처리할 수 있다. 폐기물 소각시에 폭발할 위험없이 안전하게 폐기물을 처리할 수 있다. 그리고 고온에서 폐기물을 소각하여 소각시간을 단축하므로 효율적으로 생체 폐기물을 처리할 수 있으며, 소각방식 및 과정이 간단하여 폐기물을 용이하게 처리할 수 있다.
또한 수분을 다량함유한 폐기물, 예컨대 생체 폐기물을 효율적으로 소각제거 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 폐기물 소각방법의 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 폐기물용 소각제 및 소각방법에 관하여 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물 소각방법의 순서도이다. 폐기물 소각방법은 소각로에 폐기물을 배치하는 단계; 소각로에 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 중에서 선택된 1종 이상의 성분의 분말과, 알루미늄(Al) 분말과, 칼륨(K) 및 나트륨(Na) 중에서 선택되는 1종 이상의 성분의 분말과, 점성 물질을 포함하는 폐기물용 소각제를 투입시키는 단계; 및 폐기물용 소각제를 점화시키는 단계;를 포함하여 구성된다.
먼저 소각로에 폐기물을 배치시킨다(S 1). 소각로는 소각처리 대상 폐기물을 태워 없애는 화로로서, 그 구조는 보통 폐기물 투입구와 화격자(火格子), 연소실, 잔류물 호퍼(hopper), 열회수 장치 등으로 이루어져 있다. 화격자는 폐기물이 놓이는 곳으로서, 공기와 재가 통과할 수 있도록 구멍이 나 있다. 연소실은 소각대상 폐기물을 소각시키는 공간으로서, 노(爐)의 종류에 따라 완전연소를 위한 2차 연소실을 갖춘 것도 있다. 호퍼는 소각재를 모으는 깔때기 모양의 그릇으로서, 화격자 아래쪽에 달려 있다. 소각로는 소각대상 폐기물의 상태에 따라 달라지는데, 본 발명의 실시예에서는 수분 함유율을 높은 생체 폐기물을 소각하므로, 음식물쓰레기?슬러지 등 수분함유율이 높은 폐기물을 소각하는 수계(水系)소각로를 사용하는 것이 바람직하다. 소각로는 상술한 바와 같이 소각설비가 갖춰진 형태의 소각로에 한정되지 않고, 외벽을 돌, 벽돌 등을 쌓아 만든 구조물, 구덩이 등도 소각로로 이용할 수 있다. 본 발명은 후술하는 바와 같이 산소 소모량이 적어 별도의 산소공급장치 없이도 폐기물을 소각시킬 수 있기 때문이다. 소각로 내의 화격자 위에 폐기물을 배치시킨다.
본 발명에서의 폐기물은 수분을 다량 함유한 폐기물일 수 있는데, 이러한 폐기물이라도 폐기물용 소각제에 포함되는 금속성분들이 폐기물의 구성성분과 원활히 반응할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 생체 폐기물을 이용하는데, 생체 폐기물은 그 종류에 따라 약간의 차이가 있으나 수분 50 ~ 70 wt%, 단백질 16 ~ 22 wt%, 동물성 지방 2 ~ 30 wt%, 소화 잔여물 5 ~ 30 wt%를 포함할 수 있다.
수분은 생체 폐기물 내에 독립적으로 존재하거나 단백질, 수지 등 다른 물질과 결합된 상태로 존재한다. 독립적으로 존재하는 수분은 10 ~ 30 wt%를 차지하고, 결합된 상태로 존재하는 수분은 30 ~ 60 wt%를 차지한다.
단백질은 아미노산의 잔류물로 형성된 자연상태의 폴리머 섬유 형태로 나타나는데, 이들은 복잡한 화학조성과 분자구조를 가지고 있다. 이들은 탄소(C), 수소(H), 질소(N), 산소(O), 황(S)을 포함하여 구성되며, CXHYNZOKSI의 분자식을 갖는다. 동물성 지방(獸脂, tallow)은 탄소(C), 수소(H), 산소(O)의 화학조성과 CXHYOZ의 분자식을 갖는다.
소각로에 폐기물을 배치시킨 후, 소각로에 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말과, 알루미늄(Al) 분말과, 칼륨(K) 및 나트륨(Na) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말과, 점성 물질을 포함하는 폐기물용 소각제를 투입시킨다(S 2).
폐기물용 소각제는 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 80 ~ 90 wt%, 알루미늄(Al) 분말 5 ~ 10 wt%, 칼륨(K) 및 나트륨(Na) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 1 ~ 5 wt% 및 점성 물질 1 ~ 5 wt%를 포함하여 구성될 수 있다.
마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca)은 생체 폐기물에 함유된 수분과 반응을 하기 위한 투입하는 성분으로서, 산소 및 수분과 격렬히 반응하여 다량의 열을 방출한다. 마그네슘 및 칼슘에서 선택된 성분은 소각제 전체 중량의 80 ~ 90 wt%를 차지하는 것이 바람직한데, 80 wt% 미만인 경우에는 생체 폐기물 내의 수분 등과 충분한 반응이 일어나지 않고, 90 wt% 초과인 경우에는 너무 격렬히 반응이 일어나 폭발할 위험이 있기 때문이다. 상세한 화학반응은 후술한다.
마그네슘(Mg) 또는 칼슘(Ca) 분말은 폐기물과의 접촉면을 늘려 원활히 반응하도록 하기 위해 그 입자직경이 0.25 ~ 2 mm인 분말로 되는 것이 바람직하다. 입자직경이 0.25 mm 미만인 경우에는 마찰열과 같은 약간의 열에 의해서도 폭발할 수 있어 안전성이 떨어지고, 2 mm 초과인 경우에는 반응성이 떨어지기 때문이다.
알루미늄(Al) 역시 폐기물에 함유된 수분과 반응을 하기 위한 투입하는 성분으로서, 산소 및 수분과 반응하여 다량의 열을 방출한다. 소각제가 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 분말로만 구성되는 경우 수분 및 산소와 지나치게 격렬히 반응하여 폭발할 수 있으므로, 수분 등과의 반응속도를 늦추기 위해 일정량의 알루미늄(Al) 분말을 투입시킨다. 알루미늄(Al) 분말은 소각제 전체 중량의 5 ~ 10 wt%를 포함될 수 있는데, 소각제 취급 안전, 수분과의 반응 등을 고려할 때 소각제에 이 범위의 알루미늄이 포함되는 것이 바람직하다.
알루미늄(Al) 분말은 폐기물과의 접촉면을 늘려 원활히 반응하도록 하기 위해 그 입자직경이 0.15 ~ 2 mm인 분말로 되는 것이 바람직하다. 알루미늄도 입자직경이 0.15 mm 미만인 경우에는 마찰열과 같은 약간의 열에 의해서도 폭발할 수 있어 안전성이 떨어지고, 2 mm 초과인 경우에는 반응성이 떨어지기 때문이다. 또한 마그네슘(Mg) 분말과 입자 크기가 비슷해야 금속 분말 상호 간에 잘 혼합되기 쉽다.
칼륨(K) 또는 나트륨(Na) 역시 수분 및 산소와 반응하여 열을 발생시키기 위해 투입되는 성분이며, 알루미늄과 마찬가지로 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 분말이 격렬히 반응하다 폭발하는 것을 방지하고 반응속도를 늦추기 위해서 투입된다. 칼륨(K) 또는 나트륨(Na)은 소각제 전체 중량의 1 ~ 5 wt%를 포함될 수 있는데, 소각제 취급 안전, 수분과의 반응 등을 고려할 때 소각제에 이 범위의 칼륨(K) 또는 나트륨(Na)이 포함되는 것이 바람직하다. 수분 또는 산소와의 화학반응은 후술한다.
즉, 본 발명에서는 상술한 소각제에 함유되는 금속성분들이 폐기물 내의 성분들과 화학반응을 하는 것을 이용함으로써, 폐기물을 소각한다.
점성 물질은 끈끈한 성질, 즉 점성이 있는 유체로서, 마그네슘 등 금속 분말이 급격히 반응을 하여 폭발하는 것을 방지하기 위해 투입되는 물질이다. 마그네슘 등과 같이 반응성이 큰 금속 성분이 분말로 존재하는 경우에는 수분 등과 쉽게 반응하여 폭발할 수도 있고, 입자 간 마찰열에 의해 폭발할 수도 있어 그 취급이 어렵다. 이러한 금속 분말과 점성 물질과 혼합하는 경우 점성 물질이 금속 분말을 코팅하여, 폐기물용 소각제는 전체적으로 젤 내지 젖은 흙과 같은 상태가 된다. 그러면 금속 분말입자 간에 마찰을 방지할 수 있어 금속 분말을 안정적으로 취급할 수 있다.
점성 물질은 소각제 전체 중량의 1 ~ 5 wt%를 차지하는 것이 바람직하다. 점성 물질이 1 wt% 미만일 경우에는 입자간 마찰을 방지하지 못하고, 5 wt% 초과일 경우에는 점성 물질로 인해 소각제가 발화하기 어렵기 때문이다. 점성 물질은 엔진 오일, 윤활유, 기계 오일 등 일반 공업용 오일과 같이 점성이 있고, 안정성이 있으면서 연소가능한 물질이라면 어느 것이나 가능하다.
마그네슘(Mg) 등의 금속분말과 점성물질을 잘 혼합하여 제조한 폐기물용 소각제를 소각로에 투입시킨다. 폐기물용 소각제는 폐기물과 원활히 반응할 수 있도록, 폐기물 표면에 직접 접촉시킨다. 폐기물용 소각제는 공기 소모량, 소각효율 등을 고려하였을 때, 소각하는 폐기물 중량의 10 ~ 25 %를 투입하는 것이 바람직하다.
폐기물용 소각제는 폐기물과 골고루 혼합될 수 있도록 그 투입량을 분할하여 일정 시간 간격으로 투입할 수 있는데, 보다 바람직하게는 15분 간격으로 폐기물용 소각제를 투입하는 것이 바람직하다. 예컨대 소각제의 일정량을 분할하여 폐기물 위에 뿌리고 일정시간 경과 후 다시 그 위에 잔여의 소각제를 뿌려 소각제를 반복하여 투입할 수도 있고, 소각제 일정량을 분할하여 폐기물 위에 뿌리고 다시 폐기물을 투입하고 일정시간 경과 후 그 위에 소각제를 뿌려 폐기물과 소각제를 교대로 투입할 수도 있다.
소각로에 폐기물용 소각제를 투입시킨 다음, 폐기물용 소각제를 점화시킨다(S 3). 점화방법은 특정한 방법에 한정되지 않는다. 예컨대 소각로 내에 구비된 점화버너를 이용할 수도 있고, 특수 가열 성냥 다발을 이용할 수도 있다. 폐기물용 소각제가 발화하여 온도가 상승하게 되면, 소각제에 포함된 금속분말이 산소 및 폐기물 내 수분과 반응하면서 폐기물이 연소된다.
본 발명의 실시예에서는 수분을 다량 함유한 폐기물, 그 중에서도 생체 폐기물이 폐기물용 소각제와 반응하여 연소되는 과정에 대해 살펴본다. 일반적인 생체 폐기물 소각시의 반응과정은 생체 폐기물의 구성요소와 그 화학조성을 고려할 때, 생체 폐기물이 연소되는 과정은 크게 수분 증발 과정과 열 분해과정으로 이루어진다.
생체 폐기물을 가열하여 그 온도가 상승하면, 생체 폐기물 내에 존재하는 수분이 끓는점인 100 ℃에 도달하여 증발한다. 수분이 증발하여 생체 폐기물이 건조되면 생체 폐기물 내의 단백질과 동물성 지방이 고온에서 산화하면서 발열이 진행된다. 생체 폐기물을 구성하는 성분의 분해, 즉 칼슘, 나트륨, 칼륨 등의 산화를 위한 연소가 열 분해과정에서 이루어진다. 본 발명에서는 이러한 과정이 고온에서 이루어지도록 금속성분을 포함하는 소각제를 사용한다.
본 발명에 따른 폐기물용 소각제를 구성하는 마그네슘(Mg)은 하기 반응식 (1) 및 (2)와 같은 반응이 일어난다.
2Mg + O2 → 2MgO + Q 1 (1)
Mg + H2O → MgO + H2 + Q 2 (2)
폐기물용 소각제를 구성하는 마그네슘(Mg)은 반응식 (1)에서와 같이 산소(O2)와 반응하고, 반응식 (2)에서와 같이 생체 폐기물에 함유된 수분(H2O)과 반응하여 열을 방출한다(Q1, Q2). 칼슘(Ca)의 경우에도 마그네슘(Mg)에서와 유사하게 수분 및 산소와 반응하여 열을 방출한다.
알루미늄(Al) 또한 하기 반응식 (3) 및 (4)와 같이 산소 및 수분과 반응하여 열을 방출한다(Q3, Q4).
4Al + 3O2 → 2Al2O3 + 3H2 + Q 3 (3)
2Al + 2H2O → Al2O3 + 3H2 + Q 4 (4)
칼륨(K)도 하기 반응식 (5) 및 (6)과 같이 산소 및 수분과 반응하여 열을 방출한다(Q5, Q6). 나트륨(Na)의 경우에도 마그네슘(Mg)에서와 유사하게 수분 및 산소와 반응하여 열을 방출한다.
4K + O2 → 2K2O + Q 5 (5)
2K + 2H2O → 2KOH + H2 + Q 6 (6)
상기 반응식(1) ~ (6)의 반응에서 알 수 있듯이 폐기물용 소각제에 함유된 금속 성분들은 산소(O2) 및 수분(H2O)과 반응하여 많은 양의 반응열(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6)을 방출한다. 즉, 본 발명에서는 단백질, 동물성 지방 등 생체 폐기물의 연소에 의한 열 뿐만 아니라 마그네슘과 알루미늄의 산화에 의한 화학반응열을 방출하기 때문에, 종래 기술에서 일반 소각제로 연소시킬 때보다 고온에서 연소가 일어나게 된다.
또한 반응식 (2) 내지 (4)에서 생성된 수소(H2)는 하기 반응식 (7)와 같이 산소(O2)와 반응하여 열을 방출한다.
2H2 + O2 → 2H2O + Q 7 (7)
폐기물용 소각제에 포함된 금속분말들은 산소뿐 아니라 물과 반응하여 열을 발생시키고 폐기물을 소각시키므로, 별도의 산소공급이나 산소와의 접촉이 필요없다. 또한 금속분말들이 폐기물 전면(前面)에서 국부적으로 연소되기 때문에, 폐기물의 연소되는 부분은 열이 집중되어 보다 고온에서 연소될 수 있다.
이하, 본 발명을 종래 기술과 비교하여 현저한 효과를 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
아래 표 1은 생체 폐기물 소각에 있어서 종래 기술에서의 연료와 본 발명에 따른 소각제의 소모량과 연소시간을 비교한 것이다.
생체 폐기물 소각에 있어서의 소모량 및 연소시간 비교
생체 폐기물 연료 종류 생체 폐기물 1 kg당
소각제 소모량(kg)		 연소시간(hr)
소 폐기물 종래(목재) 1.6 ~ 2.0 16 ~ 20
종래(석유) 2.5 ~ 3.5 20 ~ 30
본 발명 0.1 ~ 0.2 3 ~ 4
말 폐기물 종래(목재) 1.5 ~ 2.0 20
종래(석유) 2.0 ~ 3.0 24
본 발명 0.1 ~ 0.2 3 ~ 4
돼지 폐기물 종래(목재) 2.0 ~ 3.0 20
종래(석유) 3.0 ~ 4.0 20
본 발명 0.2 ~ 0.25 3 ~ 4
작은 가축(개) 종래(목재) 1.5 ~ 2.0 6 ~ 8
종래(석유) 2.0 ~ 3.0 6 ~ 9
본 발명 0.1 ~ 0.15 1.5 ~3
표 1에 나타난 바와 같이, 목재 석유 등을 사용하는 종래 기술보다 본 발명에 따른 소각제를 사용하는 경우에 그 소모량은 대략 10 ~ 15배 감소하였고, 연소시간은 대략 5 ~ 7배 감소하였다. 적은 양의 소각제를 투입하더라도 같은 양의 생체 폐기물을 소각시킬 수 있고 연소시간도 단축되므로, 본 발명의 소각효율이 월등히 높은 것을 알 수 있다.
아래 표 2는 본 발명과 종래기술에서의 공기 소모량 및 연소온도 비교를 나타낸 것이다.
본 발명과 종래 기술의 공기 소모량 및 연소온도 비교

생체 폐기물과의 질량비(%) 생체 폐기물 1kg 당
공기 소모량(kg)		 연소온도
(℃)
생체 폐기물 소각제
종래 기술
(등유)		 80 20 10.5 1400
50 50 0 불연소
본 발명 80 20 0 1000
80 20 5.3 2400
종래기술에 따라 등유를 소각제로 이용하여 생체 폐기물을 소각하는 경우에는 공기, 즉 산소가 공급되지 않으면 생체 폐기물은 연소되지 않는 것을 알 수 있다. 반면 본 발명은 공기의 공급없이도 생체 폐기물이 연소될 수 있으며, 종래기술보다 적은 공기가 투입되더라도 종래 기술(1400℃)보다 훨씬 더 높은 온도(2400℃)에서 연소된다. 이와 같은 고온에서 연소하는 경우, 모든 박테리아 및 바이러스가 짧은 시간 내에 소멸된다.
아래 표 3은 1kg의 소각제로 소각할 때의 공기 소모량 및 연소 잔류물량에 대해 나타낸 것이다.
1kg의 소각제로 소각할 때의 공기 소모량 및 연소 잔류물량

소각제 종류		 공기소모량
(kg)		 연소 잔류물 양(kg) 및 형태
합계(가스+고체) 가스 고체 형태
석유 14.6 ~ 14.9 15.6 ~ 15.9 15.5 ~ 15.9 0 ~ 0.1 검댕
석탄 11.5 12.5 7.5 5.0 재
목재 5.5 ~ 7.0 6.5 ~ 8.0 5.0 ~ 6.0 1.5 ~ 2.0 검댕, 재
본 발명 3.15 4.15 0.05 4.1 불용성 슬래그
표 3에서와 같이 본 발명은 폐기물 소각시에 필요한 공기 소모량이 종래기술에서의 석유로 소각하는 경우에 비해 대략 4.8배, 석탄으로 소각하는 경우에 비해 대략 3.6배, 목재로 소각하는 경우에 비해 대략 2배 정도 감소하였다. 또한 연소 잔류물에 있어서도 본 발명에서 고체 형태의 연소 잔류물은 다소 증가하였으나, 가스 형태의 연소 잔류물은 대폭 감소하여 전체적인 연소 잔류물은 종래 기술보다 대략 1.5 ~ 3.9배 정도 감소하였다.
이 때 생성되는 소각 후 잔류물 중 가스는 H2O(12 ~ 24 부피 %), CO2(30 ~ 60 부피 %), N2(15 ~ 46 부피 %) 등 환경에 무해한 성분이 대부분을 차지하고, 소각 후 잔류물 중 고체 역시 MgO(15 ~ 20 질량 %), MgAL2O4(9 ~ 10 질량 %), Al2O3(5 ~ 7 질량 %), MgCO3(29 ~ 33 질량 %) 등 환경에 무해한 산화물, 탄화물 등이 대부분을 차지한다.
아래 표 4는 본 발명에 따른 소각제로 소각하는 경우, 소각 후 형성되는 유해물질의 종류 및 농도에 관한 것이다.
본 발명에 따른 소각제로 소각시 형성되는 유해물질 농도
유해물질 명 농도(mg/m3)
먼지(aerosol) 20.3
CO 5.5
NH3 4.7
H2S 0
SO2 0.05
메르캅탄(mercaptan) 0
표 4에 나타난 바와 같이 환경오염 물질인 황화수소(H2S), 메르캅탄은 형성되지 않았으며, 일산화탄소(CO), 암모니아(NH3) 등 나머지 유해성분도 그 농도가 낮음을 알 수 있다.
본 발명은 실시예에서 설명한 생체 폐기물뿐만 아니라 수분을 함유한 다양한 폐기물에 적용될 수 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 80 ~ 90 wt%;
    알루미늄(Al) 분말 5 ~ 10 wt%;
    칼륨(K) 및 나트륨(Na) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 1 ~ 5 wt%; 및
    점성 물질 1 ~ 5 wt%;를 포함하는 폐기물용 소각제.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 분말은 0.25 ~ 2 mm의 입자직경을 갖는 폐기물용 소각제.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 알루미늄(Al) 분말은 0.15 ~ 2 mm의 입자직경을 갖는 폐기물용 소각제.
  4. 소각로에 폐기물을 배치하는 단계;
    상기 소각로에 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 80 ~ 90 wt%, 알루미늄(Al) 분말 5 ~ 10 wt%, 칼륨(K) 및 나트륨(Na) 중에서 1종 이상 선택되는 성분의 분말 1 ~ 5 wt% 및 점성 물질 1 ~ 5 wt%를 포함하는 폐기물용 소각제를 투입시키는 단계; 및
    상기 폐기물용 소각제를 점화시키는 단계;를 포함하는 폐기물 소각방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 폐기물용 소각제는
    마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca) 분말이 입자직경 0.25 ~ 2 mm을 갖는 분말, Al은 입자직경 0.15 ~ 2 mm 인 분말인 폐기물 소각방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 폐기물은 수분을 함유하는 폐기물인 폐기물 소각방법.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 폐기물용 소각제는 상기 폐기물 중량의 10 ~ 25 %를 투입하는 폐기물 소각방법.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 폐기물용 소각제의 투입량을 분할하여 일정 시간 간격으로 투입하는 폐기물 소각방법.
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