개념 한 쪽
폐기물의 소각은 온도와 체류시간, 혼합을 중심으로 연소 효율을 높이며 여러 소각로 형식으로 구현한다. 소각로는 유동상, 화격자, 회전로 등 구조와 열교환 방식에 따라 특성이 달라지므로 용도에 맞게 선택해야 한다.
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출제기준 단원 「소각」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 3T 요소 판별 | 1 | 소각 연소효율의 핵심 요소를 가려내기 |
| 소각로 유형 식별 | 1 | 하부 공기 주입과 모래 유동화 방식의 소각로를 식별하기 |
| 3T 포함 항목 구분 | 1 | 3T에 속하지 않는 항목을 골라내기 |
소각에서 연소 효율을 결정하는 핵심 원리는 3T 이론(Temperature, Time, Turbulence)이다. 온도는 폐기물이 완전 연소하도록 충분히 높아야 하고, 체류시간은 폐기물이 고온 상태에서 머무르는 시간을 의미하며, 난류 또는 혼합은 공기와 연료가 잘 섞여 완전연소가 일어나도록 한다. 산소공급은 연소에 필수적이지만 3T의 정의에는 포함되지 않으므로 구별하여 이해해야 한다.
소각로는 작동 원리와 구성에 따라 여러 종류로 분류한다. 유동상소각로는 하부에서 공기를 불어 모래 등 유동매질을 부유시키고 상부에서 폐기물을 투입하여 높은 열전달 효율로 연소시키는 방식이다. 유동상은 교반이 우수하고 온도 제어가 용이한 장점이 있지만 유동매질의 마모와 손실이 발생하여 보충과 관리가 필요하다.
화격자(스토커) 소각로는 폐기물이 화격자 위를 천천히 이동하면서 연소되므로 체류시간이 길고 교반이 약한 편이다. 이로 인해 국부가열의 우려가 있으므로 관리와 설계에 주의가 필요하다. 회전로(로타리킬른)는 내부를 회전시켜 폐기물을 지속적으로 혼합하므로 전처리 부담이 적고 다양한 형태의 폐기물을 처리하기 쉽지만 열효율이 낮고 분진 발생이 있을 수 있다.
유동상 매질은 고온에 견딜 수 있는 높은 융점, 불활성, 내마모성 및 적절한 비중을 가져야 한다. 매질이 고온에서 녹거나 심하게 마모되면 운전 중 손실과 운전비 증가로 이어지므로 물성 조건을 확인해야 한다. 또한 폐기물의 발열량에 따라 연료 및 연소가스의 흐름 방식을 선택하는데, 발열량이 높은 폐기물은 과열 방지를 위해 폐기물과 연소가스가 같은 방향으로 흐르는 병류식이 적절하다.
3T 관련 문항에서는 온도, 체류시간, 혼합이 정답 후보이며 산소공급이나 압력 같은 보기는 3T에 해당하지 않으므로 오답으로 판단한다. 소각로 종류를 묻는 문제에서는 '하부 공기 주입으로 모래를 유동화'하는 설명이 있으면 유동상소각로를 답으로 고른다. 고발열 폐기물 처리에서는 병류식이 과열 방지 차원에서 적절하다는 점을 적용한다.
소각로에서 폐기물을 소각할때 연소 효율을 높이기 위한 조건과 가장 거리가 먼 것은?
정답 ③ · 소각 연소효율을 높이기 위한 3요소(또는 4요소)는 일반적으로 적정 온도(Temperature), 적정 체류시간(Time), 적정 혼합(난류, Turbulence), 그리고 적당한 공기와 연료비(산소 공급)로 요약되는 3T 이론에 근거한다. 압력은 연소효율을 좌우하는 핵심 인자로 다루어지지 않는다.
소각 연소효율의 핵심 요소는 3T(온도, 시간, 난류)와 산소 공급이며, 압력은 주요 인자가 아니다.
노의 하부로부터 가스를 주입하여 모래를 띄운 후 이를 가열시켜 상부에서 폐기물을 투입하여 소각하는 방법은?
정답 ① · 유동상소각로는 노 하부에서 공기(가스)를 강하게 주입하여 모래층을 부유(유동화)시키고, 고온으로 가열된 유동 모래층 위에서 상부로 투입되는 폐기물을 태우는 소각 방식이다. 모래의 큰 열용량과 활발한 유동으로 균일한 연소와 높은 열전달 효율을 얻을 수 있어 다단로, 회전로, 고정상소각로와 구분되는 대표적 소각 방식이다.
노 하부에서 가스를 주입하여 모래를 부유(유동화)시킨 후 폐기물을 소각하는 방식은 유동상소각로이다.
소각로에서 연소효율을 높이기 위한 조건 중 3T에 해당되지 않는 것은?
정답 ④ · 소각로의 연소효율을 높이기 위한 3T 조건은 온도(Temperature), 시간(Time), 혼합(Turbulence)을 의미하며, 적당한 온도 유지, 충분한 체류시간 확보, 난류혼합을 통한 연료와 공기의 균일한 접촉이 핵심이다. 산소공급은 연소에 필요한 요소이지만 3T의 구성 항목에는 포함되지 않는다.
소각로 연소효율의 3T는 온도(Temperature), 시간(Time), 혼합(Turbulence)을 의미하며 산소공급은 포함되지 않는다.
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