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연구 보고서
중장기적인 정책연구과제와 대안을 포괄적인 시각에서 이론적 · 실중적 분석을 통해 제시함으로써 연구원의 설립목표를 가장 잘 실행하고있는 보고서입니다.
하수슬러지 탄화공법의 유해·위험요인에 대한 연구
- 연구책임자
- 오세천 외 4명
- 수 행 연 도
- 2016년
- 핵 심 단 어
- 주 요 내 용
- ,1. 연구제목 : 하수슬러지 탄화공정의 유해·위험에 대한 연구 2. 연구 필요성 및 목적 1) 연구의 필요성 최근 폐기물의 자원화에 대한 관심의 증가와 폐기물의 해양투기가 금지됨에 따라 하수슬러지의 자원화를 위한 기술개발 및 사업화가 활발히 추진되고 있으며, 이러한 하수슬러지의 자원화를 위한 한 방법으로 탄화공정의 적용 및 관심이 점차 증가하고 있다. 이에 따라 현재 국내의 경우 하수슬러지의 자원화를 위하여 탄화공정의 기술을 적용하고자 하는 지자체가 점차 증가하고 있으나 이러한 탄화공정의 위험성 예방대책 및 안전조치에 대한 충분한 검토가 이뤄지지 않은 상태에 있다. 따라서 이러한 하수슬러지의 자원화를 위한 탄화공정의 사용이 증가할 경우 화재 및 폭발 등과 같은 사고의 예방을 위하여 각 단위공정 및 운전에 대한 안전조치의 기준 등이 절실히 필요할 것으로 예상되며, 이러한 기준 설정을 위하여 하수슬러지의 탄화공정에 대한 전반적인 기술적 및 환경적 검토를 위한 선행 연구가 반드시 필요한 상황에 있다. 2) 연구의 목적 현재 국내의 경우 하수슬러지의 탄화공정에 대한 관심의 증가에도 불가하고 아직 탄화공정에 대한 위험성 평가 등은 전혀 진행되고 있지 않은 상태에 있다. 따라서 본 연구에서는 하수슬러지 탄화공정에 있어서의 유해 및 위험요인에 대한 국？내외 문헌 및 사례조사를 통하여 사고발생의 원인 등을 분석하고 이러한 분석결과를 바탕으로 탄화공정에 대한 위험성 예방 대책을 제시하고자 하였다. 또한 사례조사와 함께 하수슬러지 탄화방법의 종류별 및 공정별 특성을 조사, 분석 한 후 이로부터 각 단위공정별 유해 및 위험 요인을 분석하고 하수슬러지의 실제 실험실적 탄화반응 실험을 통하여 각 단위공정에 대한 안전조치의 기준 등을 마련하여 화재 및 폭발 등과 같은 위험성을 사전에 예방하고자 하였다. 또한 이와 함께 각 연구내용별 결과를 종합 분석하여 하수슬러지의 탄화공정에 대한 산업안전보건기준(안)을 제시하고자 하였다. 3. 연구 내용 및 방법 1) 제도 등 국내？외 문헌조사 ○ 국내 하수슬러지 탄화물의 생산 및 활용현황 조사 - 하수슬러지 탄화물의 생산업체, 생산량, 품질, 활용현황, 제조방법 등 - 하수슬러지 탄화물의 제조기술 현황 및 문제점 사례 조사 ○ 국외 하수슬러지 탄화물의 제조, 이용, 관리 현황 및 정책자료 조사 - 국외 하수슬러지 탄화물의 활용현황 및 관리방법 조사 - 국외 하수슬러지 탄화물 제조시설에서의 문제발생 및 사고사례 조사 2) 하수슬러지 탄화공법의 기술성 및 환경성 분석 ○ 하수슬러지의 탄화공정 분석 - 하수슬러지 탄화물의 제조를 위한 각 단위공정별 특성 분석 - 각 단위공정별 문제점 및 유해/위험요인 분석 ○ 하수슬러지 탄화반응 실험을 통한 유해 및 환경성 분석 - 하수슬러지의 탄화과정에서 발생되는 가스성분 분석 - 하수슬러지 탄화물의 특성분석 - 하수슬러지 탄화물의 특성분석을 통한 화재 및 폭발 등의 위험성 분석 3) 하수슬러지의 탄화공정에 대한 산업안전보건 관리방안 제시 ○ 유사분야의 산업안전보건기준 조사 및 분석 ○ 하수슬러지 탄화공정의 화재？폭발사고 예방을 위한 산업안전보건기준(안) 검토 및 제시 4. 연구 결과 국내 하수슬러지 처리시설의 현황 조사결과로부터 국내에서 운영 중인 하수슬러지 처리시설은 총 89개소이며, 이중 탄화기술을 이용하는 곳은 16개소가 있는 것으로 조사되었다. 국내 하수슬러지 탄화물의 활용현황 조사결과로부터 생산된 탄화물은 대부분 발전소 및 시멘트 회사의 연료로 이용하고 있는 것으로 나타났으며, 하수슬러지 탄화물 관련 제도에 있어서는 일부 활용의 방법 및 용도에 대한 기준은 제시되어 있으나 탄화시설의 시설기준 및 관리기준은 제시되어 있지 않은 것으로 나타났다. 일본의 경우 현재 하수슬러지 고형연료에 대하여 일본 공업규격이 제정되어 제품의 품질안정과 신뢰성 또한 확립되어 있는 것으로 조사되었으며, 하수슬러지 탄화시설과 관련하여 기술 도입 시 유의사항과 탄화물의 안정성 검토 및 탄화공정에서의 잠재적 사고 리스트를 작성하여 사고방지대책을 강구하고 있는 것으로 나타났다. 또한 일본의 하수슬러지 탄화기설의 사고사례 분석결과 건조기내에서의 발화 또는 분진폭발과 탄화물의 자기발열에 의한 사고사례가 주요 사고사례로 조사되었다. 탄화공정의 단위공정별 유해 및 위험요인 분석을 위한 탄화기술 종류의 조사와 현장분석 등 수행하였으며, 각 기술별 장·단점을 분석과 각 단위공정별 유해 및 위험요인을 조사하여 단위공정별 분석하였다. 하수슬러지 탄화공정의 유해 및 환경성 분석을 위하여 하수슬러지를 대상으로 하는 탄화반응실험을 수행하였으며, 이로부터 하수슬러지가 탄화되는 과정에서 CO 및 CO2와 함께 CH4 등의 탄화수소 가스가 발생됨을 확인할 수 있었다. 또한 하수슬러지 탄화물에 대한 자기발화온도 측정 실험으로부터 석탄에 비하여 하수슬러지 탄화물의 자기발화온도가 낮은 것은 나타났다. 하수슬러지 탄화공정에 대한 산업안전보건법령의 검토 결과부터 탄화시설의 유해 및 위험요인에 대한 모든 사항이 반영되어 있음을 확인할 수 있었으며, 따라서 하수슬러지 탄화공정에 대한 산업안전보건 관리방안의 구축을 위하여 ‘하수슬러지 탄화시설의 안전？보건지침(안)을 제시하였다. 5. 활용방안 및 기대효과 국내외 관련분야의 문헌조사 결과와 하수슬러지의 탄화반응 실험결과를 활용하여 탄화공정에 대한 기술적 및 환경성을 검토하고 이를 바탕으로 하수슬러지의 탄화공정에 대한 산업안전보건기준(안)을 제시하여 정책적 관리방안에 활용할 예정이다. ○ 하수슬러지 처리 시 발생되는 유해·위험요인을 사전에 제거하여 화재, 폭발 등의 화학사고 예방에 기여 ○ 하수슬러지를 탄화공법으로 처리 시 작업장의 안전 확보 및 근로자 보호 ○ 하수슬러지 이외의 유사원료 탄화공정의 산업안전보건에 대한 정책적 관리방안에 대한 활용 6. 중심어 하수슬러지, 탄화, 건조, 산업안전보건, 화재, 폭발 7. 연락처 ○ 연구책임자 : 공주대학교 산학협력단(환경공학과) 오세천 교수 ○ 연구원 담당자 : 산업안전보건연구원 화학물질연구센터 이근원 소장 산업안전보건연구원 화학물질연구센터 이주엽 연구위원
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