활성탄소 여과재생 장치 (Activated Carbon Technology Recovery System)를 이용해 폐용매의 상당부분을 재활용하며 대기 방출 허용치 규정을 준수하는 업체가 늘어나고 있는 추세의 일례로, 테이프 제조업체나 코팅 생산 공장에서는 대기 방출 허용 수준치인 2.9 파운드의 휘발성 유기 화학물 (Volatile Organic Compound)에 및 도는 방출량을 보여 상당한 호응을 얻고 있다.
기존의 방식에 의하면, 긴 터널식 오븐을 통해 증발된 용매는 보통 0.25% 공기 부피의 함유량으로 희석되어 대기중으로 방출되는데, 용매 건조단계를 거쳐 공기와 희석된 폐용매는 보통 분당 125,000 입방 피트의 유출량으로 내보내지며 이때 다른 공정에서 발생된 탄화수소 용매 성분
(Hydrocarbon Solvent)이 분당 약 60 파운드의 속도로 섞이게 된다. 이처럼 많은 양의 용매와 탄화수소성분이 대기오염원으로 방출되면서 발생되는 여러 가지 오염사례와 재활용을 하지않는데에서 비롯되는 용매물질의 낭비로 인한 재정적 손해를 극소화시키고자 갖가지 엔진니어링 조정안이 검토되었는데 이를 살펴보면 다음과 같다.
폐용매를 함유한 공기를 액화점이하로 냉각시켜 용매를 재활용하는 방법 (Condensation)이나 상대적으로 낮은 액화점을 가진 용매의 특별한 성질 때문에 냉각시 많은 에너지가 소용되고 공기중의 수증기등이 용매와 함께 액화될 때 고체상태로 응고될 가능성이 높아 이를 분리하기 위한 가열작업이 용이하지않은 단점이있다. 두 번째로 기체상태의 용매를 물이나 기름방울에 흡수 (Absorption)시켜, 증류 (Distillation)를 통해 분리해내는 방법이 있으나 상대적으로 재생된 용매의 양이 투여한 설비와 운영자금에 비해 그다지 많지않다는 단점이 있다.
용매를 함유한 공기를 발화점인 화씨 500에서 900도까지 가열한 뒤 촉매산화방법을 사용하여 소각하거나 촉매를 사용하지않고 1500도까지 열을 올려 산화시키는 방법으로 일반 연소 산화 과정과 마찬가지로 완전연소시 물과 이산화탄소 그리고 열이 발생된다. 발생된 열은 부분적으로 외부에서 유입된 공기를 가열하는데 사용되며 오븐에서 용매를 증발시켜 가열된 공기와 섞이는데역시 이용된다. 연소과정에서 발생된 열은 이러한 여타과정에 필요한 에너지를 충족시키고도 남기 때문에 남은 열은 필요하지 않게되므로 열효율 측면에서보면 낭비되는 에너지를 생산한다고 말할수 있다. 개솔린등에 비해 연료가치가 워낙낮은데다 용매의 비싼 원자재값을 감당하기에는 이러한 소각제거방법 (Incineration)은 큰 매력이 없다고 판단된다.
활성탄소 여과재생 장치는 용매를 활성화된 탄소 덩어리에 흡착시켜 제거한 후 증기를 이용하여 탄소덩어리에서 흡착된 용매를 분리하는 방법으로, 높은 재생률로 인해 많은 각광을 받고 있다. 오븐에서 증발된 폐용매는 공기와 섞여 탄소 덩어리실을 통해 흡착된후 정화된 공기만이 외부로 유출된다. 탄소덩어리에 흡착되 용매는 고압의 증기로 분리되어 냉각된후 액체상태의 물로부터 떨어져 재활용된다
현재 개솔린으로 오염된 지하수를 정화하는 데 사용되고 있는 방법에는 앞서 말한 탄소 여과 장치 (Carbon Filtration)와 공기 흡착법 (Air Stripping)이 있는 데, 오염 정도가 매우 심각한 지하수의 경우에는 탄소 매체를 교체하는 데 드는 비용이 막대하다는 이유로 탄소 여과 방식은 선택되지 않는 경우가 많다. 공기 흡착법은 오염된 지하수를 퍼내어 분사할 ㄸ 공기와 접촉 또는 마찰을 시켜 액체 상태의 오염 물질 (대부분 휘발성)을 공기속으로 전환시켜 지하수를 정화하는 방식이다.
좀더 정화 장치 운영의 효율성을 높이기 위해 근래에는 제거된 탄화 수소 (개솔린등의 연료 성분)를 소각 또는 산화시켜 발생되는 열을 에너지로 사용하기도 한다. 개솔린으로 오염된 물을 분사하여 공기와 접촉시킴으로써 액체상태로 녹아 있는 개솔린을 기화시켜 제거하는 분사 기화 (Spray Aeration) 방식은 이미 효과적으로 사용되고 있고, 제거된 기화상태의 개솔린을 태워 에너지를 얻은 후 일반 차량에 부착된 저렴한 가격의 촉매 변환 장치 (Catalytic Converter)를 이용하여 배기가스의 공기 오염 성분을 제거해내는 방법까지를 일련의 작동 과정에 포함시킴으로써 과거의 지하수 정화 비용은 근래 이러한 기술의 발달로 인해 대폭 절감되었다.
분사 기화 방식 (Spray Aeration)은 탄화수소로 오염된 물의 표면에 빠른 속도로 공기를 마찰시켜 휘발성이 높은 오염물질이 기체 상태로 기화됨을 이용한 원공기 흡착법과 흡사한데, 오염된 물을 정해진 속도의 공기가 흐르고 있는 분사실 속에서 분사할 때 미세한 물방울 속에 녹아있는 개솔린 성분이 기화하여 공기중의 흐름으로 변환된다는 것으로 볼 수있다. 물이 압력이 비교적 낮은 산꼭대기에서 섭씨 100가 안되는 온도에서 끓듯이, 압력이 줄어들면 액체 상태의 오염물질이 기체상태로 기화하는 온도가 낮아진다. 또한 일정한 압력에서 온도를 높여주면 탄화수소 오염물이 더 쉽게 기화한다. 이러한 원리를 잘 이용하여 진공 상태에서 고온의 물을 분사하여 분사 기화 방식을 적용하면 개솔린 성분을 비교적 쉽게 기화시킬 수 있다.
진공 펌프는 지하수 흡입공을 통해 물속에 녹아 있는 탄화수소를 기화시켜, 지하수에서 분사 기화 방식을 거쳐 공기 흡착 상태로 기화된 개솔린 기체와 합류된 뒤 추가 연료를 주입한 엔진속에서 소각된다. 이러한 엔진에서 탄화수소를 소각시킨 뒤 배기가스는 촉매 변환 장치를 통해 대기 중으로 배출되기 때문에 탄화수소가 대기 오염을 일으킬 염려는 전혀없다.
지하수 흡입공에서 부터 엔진까지의 경로는 완전 진공 상태에서 이루어지기 때문에 오염 탄화수소가 누출될 가능성 역시 매우 적다고 볼 수 있다. 엔진에서 발생되는 동력이 정화 장치 전반의 기계를 작동하는 유일한 힘이기 때문에 엔진을 중단시킴으로 해서 모든 기계 작동은 정지되며, 지하수 흡입공을 진동으로 작동하는 펌프역시 엔진 동력을 바탕으로 움직이므로, 기계 고장, 압력 저하, 진공 상태 유지의 불균형, 유압의 하강, 엔진 과열, 순환수의 수압 문제등으로 오염 물질이 누출되어 대기 오염을 일으킬 염려가 있는 상황에서는 엔진 작동을 중단시킴으로써 예방할 수 있다.
문의: JMK 환경 회사
(800) 900-1511
