Abstract
This study analyzed concentrations of volatile organic compounds (VOCs) produced from incineration of papers at $600^{\circ}C$. The papers used in this study included A4 papers (new, printed with ink-jet, printed with carbon), newspapers (printed with bean oil, printed with a general newspaper ink), packaging box, document envelope, single-use paper cup, and cosmetic tissue. Papers were heated from room temperature upto $600^{\circ}C$ providing air inside of the electric furnace and then they were oxidized for 80 minutes at $600^{\circ}C$ maintaining the same air supply. VOCs emitted from the incineration process were sampled using an air sampling pump and bags for 160 minutes and then the components and concentrations of the VOCs were analyzed by a CC-MS. The most prominent chemical structure of the Vous identified from incineration of the papers was furans and then furans were followed by aromatics and aliphatic alkenes. About 40% of the identified VOCs contained double bonds, which have relatively a high ozone (ground level) formation potential, within their molecular structure. Also, some cancer suspecting compounds like benzene, dichlorormethane and chloroform were identified.
본 연구는 제지류를 소각 처리할 때 발생하는 각종 휘발성 유기화합물에 대한 배출농도를 분석하였다. 실험대상으로는 일상생활에서 다양한 용도로 사용되는 제지류를 A4용지류 (A4 새종이, A4 잉크젯, A4레이져), 신문용지류 (콩기름 신문, 일반 신문), 포장용 Box지, 서류봉투류, 일회용 종이컵류, 화장지류로 분류하였고, 분류된 제지류의 수분함량과 소각시 발생하는 휘발성 유기화합물농도와 소각 재 함량을 분석하였다. 제지류 소각시 발생되는 휘발성 유기화합물을 Furan계, Aldehyde계, Aromatic계, Aliphatic Alkene계, Aliphatic Alkane계, Chlorine계, Ketone계로 분류할 때 가장 많이 발생하는 VOCs로는 Furan계로서 전체 배출농도의 57.4%였고, 그 다음으로 Aromatic계 (22.8%), Aliphatic Alkene계 (14.9%)의 순으로 놀은 평균농도를 나타냈다. 발생되는 휘발성 유기화합물 중 이중 결합을 포함하는 화합물 (Aromatic계, Aliphatic Alkene계, Ketone 및 Aldehyde계)틀의 상대적인 배출비중은 전체 배출농도에 대해 약 40.8%로써, 제지류의 소각에서 발생되는 휘발성 유기화합물의 40% 이상이 대기 중의 오존, 광화적 산화물 및 스모그의 전구체로써 작용할 수도 있을 것이다. 연구 사용된 전체 혼합 제지류 소각시 휘발성 유기화합물중 대표적인 발암성 물질인 Benzene, dichlorornethane, chloroform도 각각 60.5 ug/g, 0.8 ug/g 및 0.1 ug/g 정도 발생될 수 있음을 볼 수 있었다. 따라서, 소형 소각로에서의 제지류의 소각시 상당량의 발암성물질도 배출되므로, 소형 소각로에서도 적절한 VOCs의 제어장치가 꼭 필요한 것으로 판단된다. 본 연구에서 사용된 10가지의 제지류가 가지고 있는 평균 수분함량은 7.2% 정도로써 일반적인 도시폐기물의 제지류 수분함량 (4.5~10%)에 속하는 결과를 보였으며, 평균 9.0 %의 소각잔재 (BottomAsh) 함유량을 보였다. 이러한 결과는 제지류를 소형 소각로에서 소각시 유해 휘발성유기화합물의 발생에도 불구하고, 적절한 대기오염 방지시설을 설치한다면 소각처리가 폐기물 부피감소 측면으로는 상당한 경제적 타당성을 가지고 있음을 암시한다.
