KR102214759B1

KR102214759B1 - 의료폐기물 열분해 시스템

Info

Publication number: KR102214759B1
Application number: KR1020200088607A
Authority: KR
Inventors: 조원준; 이제설; 이준우; 이영수; 유혜진; 조원재; 한영진; 최성복
Original assignee: (주)바이오프랜즈; (주)아이티디에프
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2021-02-10

Abstract

본 발명은 의료폐기물 열분해 시스템에 관한 것으로, 의료폐기물에 포함된 바이러스 또는 병원균을 1차 연소를 통해 완전히 멸균시키고, 1차 연소 시 발생하는 배기가스를 완전 소각시키며, 최종적으로 배기가스에 포함된 VOC를 완전히 제거하는 의료폐기물 열분해 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템은 의료폐기물을 1차 연소시키는 제1 연소부; 상기 1차 연소에서 발생한 1차 배기가스를 상기 제1 연소부로부터 전달받아 2차 연소시키는 제2 연소부; 및 상기 2차 연소에서 발생한 2차 배기가스를 상기 제2 연소부로부터 전달받아 상기 2차 배기가스에 포함된 휘발성유기화합물을 제거하는 VOC 촉매부를 포함하는 것일 수 있다.

Description

의료폐기물 열분해 시스템{SYSTEM FOR PYROLYZING MEDICAL WASTE}

본 발명은 의료폐기물 열분해 시스템에 관한 것으로, 의료폐기물에 포함된 바이러스 또는 병원균을 1차 연소를 통해 완전히 멸균시키고, 1차 연소 시 발생하는 배기가스를 완전 소각시키며, 최종적으로 배기가스에 포함된 VOC를 완전히 제거하는 의료폐기물 열분해 시스템에 관한 것이다.

코로나19와 같이 인류를 위협하는 신종바이러스 감염증을 포함하여, 다양한 감염증 치료에서 발생된 의료폐기물은 바이러스 또는 병원균의 전파를 방지하기 위해서 신속하고 완벽하게 처리될 필요가 있다.

따라서, 병석 300석 이상인 중대형 병원에는 소형 의료폐기물을 완전 폐기하기 위한 시스템이 필수적이다.

의료폐기물을 처리하기 위한 방법으로는 고압증기 살균 처리 방법, 마이크로웨이브 처리 방법, 화학 처리 방법, 원형 방사 방법, 전열 방사 방법 및 소각 처리 방법 등이 있다.

현재 소각은 여전히 의료폐기물을 처리하는 가장 보편적인 처리방법으로 활용되고 있다. 부분적인 의료폐기물, 예를 들면 균이 있는 폐기물, 해부후의 기관 및 동물의 노폐물은 소각처리 방법을 통해 처리되어야 하며 기타 처리 기술로 대체할 수 없다.

소각 처리 방법의 장점은 여러 가지 상이한 폐기물을 처리할 수 있고, 폐기물은 격리시키지 않고도 처리 가능하다는 것이다. 또한, 에너지를 회수할 수 있는 잠재력이 있음은 물론 부피를 약 55%로 감소시킬 수 있고 질량도 이와 동시에 95%-98%로 감소시킬 수 있다. 소각처리 완료 후의 잔여 폐기물은 재로 되고 냄새가 없다.

하지만, 소각 처리 방법은 배기가스에 대한 처리가 확실하지 못하면 대기오염이 쉽게 발생할 수 있어, 이에 대한 대책이 요구된다.

본 발명은 의료폐기물 열분해 시스템에 관한 것으로, 의료폐기물에 포함된 바이러스 또는 병원균을 1차 연소를 통해 완전히 멸균시키고, 1차 연소 시 발생하는 배기가스를 완전 소각시키며, 최종적으로 배기가스에 포함된 VOC를 완전히 제거하는 의료폐기물 열분해 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템은 의료폐기물을 1차 연소시키는 제1 연소부; 상기 1차 연소에서 발생한 1차 배기가스를 상기 제1 연소부로부터 전달받아 2차 연소시키는 제2 연소부; 및 상기 2차 연소에서 발생한 2차 배기가스를 상기 제2 연소부로부터 전달받아 상기 2차 배기가스에 포함된 휘발성유기화합물을 제거하는 VOC 촉매부를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템에서 상기 제1 연소부는 상기 의료폐기물이 연소되는 공간인 제1 연소실과, 상기 제1 연소실에 수용된 상기 의료폐기물을 가열하는 플라즈마 토치를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템에서 상기 제1 연소실의 온도는 1400 ℃ 이상으로 유지되는 것일 수 있다.

본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템에서 상기 플라즈마 토치의 출력은 10kw 내지 25kw 인 것일 수 있다.

본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템에서 상기 제2 연소부는 저녹스 버너이고, 상기 제2 연소부는 DME를 연료로 상기 1차 배기가스를 완전 연소시키는 것일 수 있다.

본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템에서 상기 제2 연소부의 연소실의 온도는 상기 제1 연소부의 연소실의 온도보다 더 낮게 유지되는 것일 수 있다.

본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템은 상기 제2 연소부에서 생성된 2차 배기가스가 대기로 배출되는 통로이며 상기 VOC 촉매부가 위치하는 배출부; 및 상기 배출부에 마련되어 대기로 배출되는 가스의 조성을 측정하는 TMS 측정부를 더 포함하고, 상기 배출부 상에서 상기 TMS 측정부는 상기 VOC 촉매부보다 더 하류에 위치하는 것일 수 있다.

본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템에서 상기 제2 연소실의 온도는 상기 TMS 측정부의 측정 값을 근거로 제어되는 것일 수 있다.

본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템은 의료폐기물의 열분해 결과물을 슬러지 형태로 생성하여, 최종 폐기물의 부피를 최소화할 수 있다.

본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템은 친환경 연료인 DME를 사용하여, 최종적으로 생성되는 배기가스에서 오염물질의 양을 최소화할 수 있다.

본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템은 각기 다른 온도로 제어되는 멀티 연소실의 운영으로, 빠르고 완벽하게 의료폐기물을 처리함과 동시에, 환경에 영향을 주는 물질의 생성을 최대한 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템의 다른 실시 예를 나타내는 블록도이다.
도 3는 본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템의 실제 설비를 나타내는 사진이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템에 대해서 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템은 의료폐기물을 1차 연소시키는 제1 연소부; 상기 1차 연소에서 발생한 1차 배기가스를 상기 제1 연소부로부터 전달받아 2차 연소시키는 제2 연소부; 및 상기 2차 연소에서 발생한 2차 배기가스를 상기 제2 연소부로부터 전달받아 상기 2차 배기가스에 포함된 휘발성유기화합물을 제거하는 VOC 촉매부(310)를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템은 플라즈마 연소 방식으로 고온에서 의료폐기물을 열분해하는 제1 연소부와, 제1 연소부에 발생한 1차 배기가스에서 질소산화물을 저감시키기 위한 제2 연소부를 포함하는 것으로, 의료폐기물의 열분해 결과물을 슬러지 형태로 생성하여, 최종 폐기물의 부피를 최소화하고, 최종적으로 생성되는 배기가스에서 오염물질의 양을 최소화할 수 있다.

즉, 본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템은 각기 다른 온도로 제어되는 멀티 연소실의 운영으로, 빠르고 완벽하게 의료폐기물을 처리함과 동시에, 환경에 영향을 주는 물질의 생성을 최대한 억제할 수 있다.

상기 제1 연소부는 상기 의료폐기물이 연소되는 공간인 제1 연소실(100)과, 상기 제1 연소실(100)에 수용된 상기 의료폐기물을 가열하는 플라즈마 토치를 포함하는 것일 수 있다.

제1 연소부는 플라즈마를 이용하여 의료폐기물을 처리함으로써, 금속이 포함된 의료폐기물을 완벽하게 열분해할 수 있으며, 최종 폐기물이 도로 포장재나 건자재 등으로 재활용이 가능한 슬래그(slag)로 배출될 수 있다. 또한, 의료폐기물을 태워 없애는 것으로 그치지 않고, 다양한 형태의 에너지와 자원으로 회수할 수 있다.

상기 제1 연소실(100)의 온도는 1400 ℃ 이상으로 유지될 수 있다. 의료폐기물에는 금속, 예를 들어, SUS304, SUS316 등 니켈강이 포함될 수 있고, 이들의 융용점은 약 1,400 ℃ 내지 1,425 ℃ 에서 형성될 수 있다. 따라서, 의료폐기물을 열분해하기 위해서는 적어도 1,400 ℃ 이상으로 제1 연소실(100)의 온도가 유지될 필요가 있다.

상기 플라즈마 토치의 출력은 10kw 내지 25kw 인 것일 수 있다. 본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템은 중대형 규모의 병원시설에 사용되는 것으로, 상기와 같은 시설에서 발생하는 의료폐기물을 처리하기 위해서는 플라즈마 토치의 출력이 10kw 내지 25kw 인 것이 바람직할 수 있다.

상기 제2 연소부는 저녹스 버너이고, 상기 제2 연소부는 DME를 연료로 상기 1차 배기가스를 완전 연소시키는 것일 수 있다. 제1 연소실(100)에서는 의료폐기물을 완벽하게 열분해하기 위해서, 1차적으로 의료폐기물을 고온으로 연소시키는 것이지만, 제2 연소부는 제1 연소실(100)에서 발생한 1차 배기가스를 한번더 완전 연소하여 배기가스 내부의 오염물질을 저감시키기 위한 것이다.

따라서, 제2 연소부는 저녹스 버너로 마련될 수 있다. 저녹스버너는 연소 시 화염 온도 및 산소농도를 조절해 연소 효율을 높인 고성능 버너로 최대 77.4%에 달하는 질소산화물(NOx) 저감 효과가 있는 것이다. 즉, 저녹스버너는 연소 효율을 높인 고성능 버너로 미세먼지의 원인이 되는 질소산화물(NOx) 줄이는 효과가 있다.

구체적으로, 저녹스 버너는 저녹스 버너 연료 및 공기의 혼합특성을 조절하거나 연소영역의 산소농도와 화염온도를 조절하는 등의 방법으로, 연소온도 및 연료에 의한 질소산화물의 생성을 억제시키는 것일 수 있다. 따라서, 상기 제2 연소부의 연소실의 온도는 상기 제1 연소부의 연소실의 온도보다 더 낮게 유지되는 것일 수 있다.

제2 연소부는 연소를 위한 연료로 DME를 사용할 수 있다. DME는 간단한 에테르 형태인 CH₃OCH₃의 분자구조를 가지며, 온화한 조건하에서 액체로 존재하는 화학물질이다. DME는 공기 중에서 오랫동안 노출되어도 과산화물 형태가 생성되지 않는 안정한 화합물이며 비활성적이고 부식성이 없다. 또한, DME는 마취성이 강한 디에틸에테르와는 달리 발암성 및 마취성이 없어 인체에 무해한 무색 기체이며 물리적인 성질이 LPG와 유하사여 동일한 방법으로 저장 및 운송이 가능하며, 발열량도 메탄에 비해 높고 황 함량도 없어 연료로서 가치가 높다. DME를 연료로 하는 시설은 일반적인 연소 시설에 비해서 환경적인 측면에서 다수의 강점이 있을 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템은 상기 제2 연소부에서 생성된 2차 배기가스가 대기로 배출되는 통로이며 상기 VOC 촉매부(310)가 위치하는 배출부(300); 및 상기 배출부(300)에 마련되어 대기로 배출되는 가스의 조성을 측정하는 TMS 측정부(330)를 더 포함하고, 상기 배출부(300) 상에서 상기 TMS 측정부(330)는 상기 VOC 촉매부(310)보다 더 하류에 위치하는 것일 수 있다.

배출부(300)는 제2 연소부에서 발생한 2차 배기가스가 배출되는 굴뚝 또는 연통일 수 있다. VOC 촉매부(310)와 TMS 측정부(330)는 배출부(300)의 내부에 마련될 수 있다.

가스상 오염물질
성분	단위	1차실험	2차실험	3차실험
NH3	ppm	2
CO	ppm	3	7	5
HCl	ppm	12	10	11
SOx	ppm	6	6	8
NOx	ppm	5	10	15
H2S	ppm	5	2	2
HCN	ppm	2	2	2
Benzene	ppm	10	11	7
Phenol	ppm	7	8	4
Dioxin	ng-TEQ/S㎥	3	2	1
Ash loss	%이하	7	8	5

입자상오염물질
성분	단위	1차실험	2차실험	3차실험
Dust	mg/S㎥	15	12	13
Cd	mg/S㎥	-	0.05	0.02
Pb	mg/S㎥	0.3	0.1	0.1
Cr	mg/S㎥	0.2	0.1	0.1
Cu	mg/S㎥	1	0.5	1
Zn	mg/S㎥	2	1	1
비산먼지	mg/S㎥	0.12	0.16	0.13

상기 표 1 및 표 2는 3회차의 의료폐기물을 본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템으로 열분해하여 배출된 최종 배기가스의 조성을 TMS 측정부(330)로 측정한 값이다. 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템으로 통해 배출된 배기가스에는 오염물질이 거의 존재하지 않음을 알 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 의료폐기물 열분해 시스템은 제1 연소실(100) 또는 제2 연소실(200)의 온도를 제어하는 제어부(400)를 더 포함할 수 있다.

제어부(400)는 TMS 측정부(330)에서 측정된 측정 값을 수신받아 저장 또는 분석할 수 있다. 상기 제2 연소실(200)의 온도는 상기 TMS 측정부(330)의 측정 값을 근거로 제어될 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100...제1 연소실
200...제2 연소실
300...배출부
310...VOC 촉매부
330...TMS 측정부
400...제어부

Claims

의료폐기물을 1차 연소시키는 제1 연소부;
상기 1차 연소에서 발생한 1차 배기가스를 상기 제1 연소부로부터 전달받아 2차 연소시키는 제2 연소부; 및
상기 2차 연소에서 발생한 2차 배기가스를 상기 제2 연소부로부터 전달받아 상기 2차 배기가스에 포함된 휘발성유기화합물을 제거하는 VOC 촉매부를 포함하고,
상기 제1 연소부는, 상기 의료폐기물이 연소되는 공간인 제1 연소실과, 상기 제1 연소실에 수용된 상기 의료폐기물을 가열하는 플라즈마 토치를 포함하며,
상기 제1 연소실의 온도는 1400 ℃이상으로 유지되고,
상기 플라즈마 토치의 출력은 10kw 내지 25kw 이며,
상기 제2 연소부는 저녹스 버너이고,
상기 제2 연소부는 DME를 연료로 상기 1차 배기가스를 완전 연소시키며,
상기 제2 연소부의 연소실의 온도는 상기 제1 연소부의 연소실의 온도보다 더 낮게 유지되고,
상기 의료폐기물은 SUS304 또는 SUS316이 포함되는 것인 의료폐기물 열분해 시스템.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2 연소부에서 생성된 2차 배기가스가 대기로 배출되는 통로이며 상기 VOC 촉매부가 위치하는 배출부; 및
상기 배출부에 마련되어 대기로 배출되는 가스의 조성을 측정하는 TMS 측정부를 더 포함하고,
상기 배출부 상에서 상기 TMS 측정부는 상기 VOC 촉매부보다 더 하류에 위치하는 것인 의료폐기물 열분해 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제2 연소실의 온도는 상기 TMS 측정부의 측정 값을 근거로 제어되는 것인 의료폐기물 열분해 시스템.