간행물
한국폐기물자원순환학회 학술대회자료집
- 발행기관 한국폐기물자원순환학회
- 자료유형 학술대회
- 간기 부정기
- 수록기간 1984 ~ 2018
- 주제분류 공학 > 환경공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 539DDC 628
권호리스트/논문검색
2015년 추계학술발표회 논문집 (2015년 11월) 173건
81.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
열풍건조 시스템의 열 및 물질전달은 기본적으로 수분과 온도 구배에 의해서 이루어지며, 이러한 과정은 수증기 압력의 변화로 인한 증기의 확산, 함수율에 따른 피건조물의 비열, 열전도계수, 확산 계수 등의 물성치들의 변화, 공기와의 접촉면에서 수분의 증발량과 증발열에 의한 에너지 손실 및 피건조물로부터 증발한 수분의 확산과 대류에 의한 공기 중으로의 물질 전달등 복잡한 현상들이 포함되어 있으며 이러한 건조현상에 대한 열 및 물질전달 연구는 다양하게 추진되었다. 그러나, 대부분의 건조분야 연구는 건조현상들에 대한 해석을 통해 장치의 크기, 가열형태, 운전성 및 피건조물의 특성에 따른 형식 등의 측면에서만 그 중요성이 강조되어 왔으며, 에너지 이용효율 증대를 위한 관점에서의 장치개발이나 폐열회수기술의 적용에 대한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에 투입된 슬러지는 Sample A 함수율은 35.1%, Sample B 함수율은 51.3% 무게는 40~50kg으로 실시하였다. 연구결과 Sample A는 180℃에서 40min의 예열건조시간 후 시료투입 10min 이후 부터 지속적으로 함수율이 낮아지다 20~25 min 동안 다소 급속히 함수율이 낮아지는 경향을 나타냈고, 그 이후 30min 이후부터 다시 서서히 함수율이 낮아지는 것으로 나타났으며, sample B는 예열건조시간 후 시료 투입 15min 이후 부터 지속적으로 함수율이 낮아지다 20~30min 동안 다소 급속히 함수율이 낮아지는 경향을 나타냈고, 그 이후 35min 이후 함수율의 변화가 크게 낮아지지는 않은 것으로 나타났다. Sample A와 Sample B의 함수율 절반이 감소되는 반건조기간(MR=0.5)인 지점은 모두 25min 이후로 나타났다. 슬러지의 건조시간이 길게 나타난 것은 슬러지 표면층으로부터 열풍 가열이 진행 되어 지며 건조기의 열풍이 원활히 진행되고 온도가 평행선을 이르는 20분 이후 시점부터 급속한 수분증발이 진행되기 때문인 것으로 나타났다. 또한 슬러지 입자가 건조, 비산되어 하부로 떨어진 입자를 송풍기를 통해 끌어 올려 상부에서 자유낙하하면서 열풍과 접촉하므로 회전드럼 내부에서의 슬러지 입자와 열풍의 접촉시간이 짧고, 슬러지 입자의 크기에 따라 먼저 건조된 미세 입자들이 수분함량이 30% 이하로 건조되지 않은 큰 입자들에 달라붙게 되는 것으로 나타났다. 건조기 후단에서는 고형화현상을 일으켜 건조효율이 저하되는 단점이 있는 것으로 나타났지만, 건조 후 발생되는 가스를 열풍발생기 외통과 내통사이를 통과시켜 재순환하여 건조기의 열원으로 이용하는 시스템을 구성함으로써, 에너지이용 효율을 높일 수 있다.
82.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
전 세계적으로 석유와 석탄 등 화석연료의 지속적 사용으로 인한 지구온난화가 가속화됨과 폐수, 축산폐수, 분뇨 등의 유기성 오니와 같이 해양투기로 인하여 해양생태계는 물론이며, 인간보건 환경에 미치는 영향도 극히 심하여 이에 따라 파생된 국제협약인 런던협약이후 정부는 2006년부터 해양투기 감량정책을 펼쳐왔다. 2012년부터는 가축분뇨 및 하수･폐수오니의 투기금지, 2013년에는 음식물 페수의 투기금지, 2014년에는 모든 폐기물을 바다에 투기하는 행위를 금지하여 현재 우리나라에서는 모든 폐기물의 해양배출이 금지된 상태이다. 하지만 매년 늘어나는 슬러지량과 슬러지 처분형태에 따른 처분량이 2013년도 하수슬러지 중 재활용 41.6%, 소각 24%, 기타 13%, 육상매립 11.5%, 연료화 9.9%, 해양투기 0%로 재활용 다음으로 소각의 비율이 높다. 이에 따라 기존의 슬러지 처분방식과 다른 하수슬러지의 육상처리 기술을 위한 대책을 강구하기 위하여 열 에너지를 소모하면서 슬러지를 감량화 시키는 소각, 건조 등의 처리방법 외에 녹생토, 지렁이 사육, 시멘트 원료화 및 퇴비화를 중심으로 한 자원화가 대안으로 제시된 바 있다. 본 연구는 슬러지에 함유된 수분을 악취발생 없이 탄화공정이 아닌 열풍 건조 시스템을 개발하여 경제성 및 환경성 문제에 대한 하수슬러지의 적정처리법을 찾는 것이 새로운 과제로 대두하고자 한다. 또한 MRT 값의 산정을 통해 열전달기작 및 장치 내의 물질이동 거동을 파악하는데 중요한 기초자료로 필요하며, 컨베이어 벨트의 rpm과 슬러지의 수분변화에 따라 MRT 변화 값을 도출하여 비교하였다. 열풍건조 박스형 컨베이어 벨트에 따른 슬러지의 MRT(체류시간)와 hold-up은 컨베이어벨트의 속도를 각각 20, 30, 40, 50, 60 rpm으로 슬러지 이송할 시에 sample A의 수분이 35.1%인 슬러지의 체류시간은 각각 2,462 sec, 1,644 sec, 1,244 sec, 990 sec, 809 sec로 나타났으며, sample B의 수분이 51.3%인 슬러지의 체류시간은 각각 2,732 sec, 1,816 sec, 1,439 sec, 1160 sec, 941 sec로 나타났다. 슬러지의 수분이 50% 이상일 경우가 hold-up되는 양이 많은 것으로 나타났는데 이는 슬러지의 수분으로 인해 처리초기에 장치의 내부의 벨트형 컨베이어의 특성상 건조 전에 벨트의 표면에 침착되기 때문에 수분이 낮은 슬러지에 비해 hold-up되는 양이 많은 것으로 판단된다. 또한 건조장치의 벨트는 건조 시 발생되는 증기를 순환시키기 위해 기체가 통과할 수 있도록 벨트의 표면에 메시형태로 제조하였으며 그사이로 흘러내린 수분의 양이 전체의 중량에 영향을 미친 것으로 사료된다.
83.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
Steel slag has been used as the alternative binder to replace Portland cement that furthermore used as in construction and/or for stabilization/solidification of heavy metals in mine soil. One of the treatments to modify the leaching behavior of the mine soil is by carbonation. The purpose of this study was to assess the potential of carbonation in various steel slags. Based on chemical and mineralogical characterization of four kinds of slag that were used in this study, it showed that all slags had high potential for reacting with CO2 that was in accordance with the high CaO and MgO content. CO2 sequestration by aqueous carbonation of several kinds of stainless steel slags with different liquid to solid ratio was investigated in this study. The effect of chemical properties and reaction time on the performance of the carbonation process was also investigated. Converter slag, blast furnace slag (BFS) and ladle furnace slag (LFS) were used. Carbonation experiment was conducted in a closed reactor under the conditions; 1bar, 400rpm and 25℃, with solid to liquid ratios of 0.4, 0.6 and 1.0. Carbonation kinetic test was relatively fast and completed within 5 hours. The CO2 consumption increased when the liquid to solid ratio increased because of the dilution effect. Our results showed that the higher CaO and MgO contents in the slag, the higher CO2 consumption was observed. Pohang converter slag and Dangjin LFS showed slightly different tendency. At L/S ratio 0.4, Pohang slag with higher CaO and MgO content had higher CO2 consumption than Dangjin LFS. As the water content increased, Dangjin LFS had higher CO2 consumption than Pohang converter slag that was caused by the texture of Dangjin LFS with smaller particle size than Pohang converter slag. However, both Pohang BFS and Dangjin BFS have poor capacity in CO2 sequestration.
84.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
전 세계적으로 음식물쓰레기의 에너지 가치 및 바이오에너지화에 관한 연구가 활발히 이루어지면서 혐기성소화에 대한 관심이 더욱 늘어나고 있다. 혐기성소화를 고온에서 운전할 경우 체류시간의 감소, 병원성 미생물의 감소, 바이오가스 생산량의 증가 등의 이점이 있는 것으로 알려져 있으나 아직까지 이에 대한 연구는 부족한 현황이다. 따라서 본 연구에서는 수거된 실제 음식물쓰레기를 중온과 고온에서 혐기소화하여 각 온도에서의 혐기성소화 효율성과 생물학적 안전성을 비교하고 운전 가능성을 검토하였다. 혐기성소화의 시료로 사용된 음식물쓰레기는 서울 G-구에서 발생하는 실제 음식물쓰레기를 수거하여 사용하였다. 사용된 음식물쓰레기가 대표성을 가질 수 있도록 총 4회 채취하였고, 수거된 음식물쓰레기의 불순물을 제거하는 작업 후에 모두 균질하게 갈아서 냉동 보관한 후 사용하였다. 음식물 시료의 수분, 가연분, 회분 함량은 각각 79.58, 18.55, 1.87% (by wet wt.)으로 측정되었다. 식종슬러지는 서울 D-환경자원센터에서 반출하여 사용하였으며, 추가적인 완충제나 알칼리도는 주입되지 않았다. 반응조는 항온 수조내에 위치시켜 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 제작되었으며, 중온 혐기성소화는 35℃, 고온 혐기성소화는 50℃에서 운전되었다. 중온과 고온에서 운전된 반응조는 각각 시료주입 45일, 105일차부터 안정적인 운전이 이루어졌다. 정상상태의 중온과 고온에서 운전된 반응조의 메탄발생량은 각각 207.23, 228.89 mL/g-VS/d 로 측정되었으며, 고온에서 운전된 반응조의 메탄발생량이 중온에서보다 약 10% (by wet volume) 높은 효율을 보였다. 그러나 고온 혐기성소화는 가속된 산생성단계와 메탄생성단계의 불균형으로 인한 지속적인 pH 및 알칼리도의 감소로 반응조 운전 124일차부터 급격한 메탄발생량의 감소가 확인되었다. 고온 혐기성소화의 pH 는 메탄생성균의 활동에 적합한 것으로 알려진 중성 범위 이하로 떨어지면서 휘발성 지방산(VFA)의 축적과 알칼리도의 소모가 확인되었으며, 이로 인한 pH 의 감소 및 FOS/TAC(Flüchtige Organische Säuren/Total Anorganic Carbonate)비의 급증이 반응조 운전 실패의 원인으로 판단된다. 본 연구를 통해 고온 혐기성소화의 메탄가스 발생 측면에서의 높은 효율은 확인 되었으나 가속된 유기물의 분해와 생물학적 안정성의 감소로 인해 반응조 운전은 실패하였다. 이에 음식물쓰레기의 효과적인 고온 혐기성소화의 운전을 위해서는 유기물 부하율(OLR)의 감소, 추가적인 완충제 및 알칼리도의 주입 등의 운전조건에 대한 수정과 보완이 필요할 것으로 사료된다.
85.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
인천시의 각 지역별 폐기물 발생량 및 특성을 파악한 후 현재 수도권 매립지에 매립되고 있는 매립대상 가연물의 에너지화 잠재성을 평가하였다. 인천시의 2007년부터 2013년까지의 연간 평균 배출량은 21,235톤 이었고, 1인 1일 배출원단위 평균값은 약 7.565kg/(인･일)으로 계산되었다. 이를 기준으로 최소자승법으로 추정한 결과 2021년에는 4.749kg/(인･일)으로 감소할 것으로 예상되었다. 또한 총 폐기물발생량도 2012년도 기준 17,504톤에서 2021년에 15,326톤으로 감소할 것으로 추정되었다. 생활폐기물에서 종량제에 의한 혼합배출 중 폐지류 및 비닐･플라스틱류는 소각처리의 비율이 재활용에 비해서 높고 목재류는 재활용의 비율이 높게 나타났다. 수도권 매립지로 반입된 생활폐기물 중 가연성 폐기물은 약 94.2%로 그 양은 약 60만톤으로 이 중 종이류가 약 46.5%로 가장 많은 비율을 차지하고 있으며, 건설폐기물 중 가연성 폐기물은 50.5%로 약 65만 5천톤으로 이 중 목재류가 57.0%로 가장 높게 나타났다. 인천시에서 발생된 생활폐기물 중 가연성 폐기물은 약 82.3%로 그 양은 약 1,191톤으로 이 중 나무류가 약 44.6%로 가장 많은 비율을 차지하고 있으며, 건설폐기물 중 가연성 폐기물은 0.8%로 약 73.5톤으로 이 중 폐합성수지류가 59.7%로 가장 높게 나타났다. 건설폐기물의 발열량과 회수 가능 에너지화 잠재성 산출한 결과 고위발열량은 2,592.65 kcal/kg, 저위발열량은 2,163.05 kcal/kg으로 산출되었다. 이 중 고위발열량으로 동력 및 연간 생산가능 전기료를 산출한 결과동력 및 전기료는 약 17,391 kW의 전력생산이 가능하며, 전기료는 1kWH당 100원으로 가정할 때 약 152억원이었다. 동일한 방법으로 생활폐기물의 매립대상 종이류의 고위발열량은 3,431.1 kcal/kg이고, 저위발열량은 2,990.1kcal/kg으로 산출되었으며 고위발열량 기준 동력 및 전기료는 각각 127,000kW, 1,110억원이었다. 또한 생활폐기물의 비닐･플라스틱류의 경우 고위발열량은 10,016.1 kcal/kg이고, 저위발열량은 9,305.1 kcal/kg으로 산출되었으며 고위발열량 기준 동력 및 전기료는 각각 226,004kW, 1,980억원이었다. 생활폐기물의 목재류의 경우 고위발열량은 4,171.8 kcal/kg이고, 저위발열량은 3,701.4 kcal/kg으로 산출되었으며 고위발열량 기준 동력 및 전기료는 각각 2,115kW, 약 18.5억원이었다. 생활폐기물의 섬유류의 경우 고위발열량 4,918 kcal/kg, 저위발열량 4,487.2 kcal/kg으로, 고위발열량 기준 동력 및 전기료는 각각 21,612kW, 189억원으로 산출되었다. 따라서 현재 매립되고 있는 생활폐기물 중 종이류, 비닐･플라스틱류, 목재류 및 섬유류 전체를 에너지 자원화할 경우 연간 절감할 수 있는 동력은 총 376,731kW, 전기료는 총 3,298억원에 달하는 것으로 나타났다.
86.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
국내에서 음식물쓰레기 종량제 제도가 전국으로 확산(‘12년)되고 음식물류 폐기물의 해양배출이 금지(‘13년)됨에 따라 음식물쓰레기 저감 및 에너지화 관련 기술의 수요가 증가되고 있고, 정부는 음식물류 폐기물의 처리 및 자원화 정책을 추진하고 있다. 기존 음식물쓰레기 분리수거의 불편함을 해소하기 위해 가정용 음식물감량건조기가 등장하였는데, 사용 시 전기소모량이 크고 악취가 발생하는 등의 문제가 대두되었다. 그 후, 새로운 음식물쓰레기 분리수거 자원화 시스템의 개발이 필요하게 됨에 따라 가정용 디스포저 사용에 대한 연구가 진행되고 있다. 디스포저는 주방 음식물쓰레기를 갈아서 배수설비를 통해 오수와 함께 공공하수도로 배출하는 기기를 의미하는데, 환경부고시에 의거 고형물 회수율이 80% (by wet wt.) 이상이 되지 않으면 디스포저의 판매 및 사용이 금지된다. 현재 고형물 회수율 수준은 60% (by wet wt.) 이하에 그치는 상황이기 때문에 회수율에 영향을 미치는 여러 인자들에 대해 연구하여 고형물 회수율을 높일 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 분쇄입경, 분쇄시간, 급수량을 회수율에 영향을 미치는 인자로 선정하였고, 영향 인자별 고형물 회수율을 분석해서 최적 조건을 찾아 디스포저 설계인자에 반영하고자 한다. 실험에서는 한국환경산업기술원에서 제시하고 있는 방법에 따라 표준음식물쓰레기를 제조하고, 회분식 디스포저(KD 132, National社, Japan)를 이용하여 각 분쇄시간(15, 30, 60, 90 s)과 급수량(2 , 4, 6, 8 L/min) 조건하에 디스포저 오수를 제조한다. 제조한 디스포저 오수는 6.70, 5.60, 4.00, 2.00, 1.00, 그리고 0.60 mm 6가지 크기의 체를 연속으로 설치하여 분리하고, 분리된 오수는 원심분리기(HANIL, New Supra 22K)를 이용하여 900 rpm 으로 고형물과 여액을 분리한다. 그리고 국내 폐기물공정시험법에 따라 삼성분 분석을 진행하고, 초기 음식물쓰레기 대비 회수된 고형물의 질량비를 통해 고형물 회수율을 결정한다. 추가적으로 각 영향인자에 대한 결과의 비교․분석을 통해 고형물 회수율에 대한 최적 조건을 선정하여 디스포저 설계 인자에 반영할 수 있을 것으로 사료된다.
87.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
배합사료 제조 시 우리나라는 95% 이상을 수입에 의존하고 있으나 한약재 부산물을 활용할 경우 공급처에서는 수입에 의존하는 단미사료 원료를 대체가능하며 악화된 조사료 시장 및 축우 경영에 많은 도움이 될 것이다. 또한 수요처에서는 한약재 부산물을 처리함으로써 주변환경 개선 및 연간 2억원 정도의 절감효과를 기대할 수 있고 절감된 비용을 활용하여 약품개발을 위한 연구 인력을 보충할 수 있다. 한약재 부산물을 활용하여 첫째 TMR 사료 원료인 볏짚 및 수입 단미사료 원료를 대체 하는 것을 목표로 한다. 한약재 부산물을 최적의 조건으로 발효시켜 유효기간을 늘리고 축우의 기호성을 증가시키며 자동화 TMR 배합 설비를 구축하여 많은 양의 한약재 부산물을 처리한다. 둘째 유용 미생물인 바실러스 균, 유산균, 효모균을 자연생태계에서 분리 동정한 후 효소, 항균력, 발효력, 상호 공존력을 평가하고 소화제 한약재 부산물을 유용미생물로 발효시켜 건조, 분쇄 후 제과분과 적정 비율로 혼합 후 친환경 고품질 생균제를 개발한다. 개발된 생균제를 위탁기관을 통해 양어･양계에 적용하여 생체 내 비특이적 면역반응과 항균력을 입증하여 전라북도 뿐만 아니라 전국적인 사업망을 통해 안정적인 생균제 판매망을 구축하고자 한다. 또한 기존 공업용 미생물 배지를 대체할 수 있는 한약재 부산물을 활용한 미생물 배지를 개발하여 음수첨가제 및 발효제를 개발하고자 한다.
88.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
빈번한 조류 발생으로 인한 수질 악화를 완화시키기 위해 2012년부터 총인의 수질 기준이 강화되었으며, 이에 앞서 2010년부터 기존의 하수처리장에 총인 처리시설을 설치하였다. 총인은 생물학적 처리공정에서도 제거할 수 있으나 질소와는 달리 기체로 전환시켜 대기 중으로 확산시키는 형태로 제거할 수 없기 때문에 혐기･(무 산소)･호기 프로세스를 이용하여 미생물에게 인을 과잉 섭취시켜 슬러지의 형태로 제거하는 방법이다. 그러나 이 방법은 국내의 엄격한 인에 대한 수질 기준을 만족시킬 수 없기 때문에 인과 친화성이 높은 알루미늄 분자가 주 원료인 황산반토, PAC 등과 같은 응집제를 이용하여 침전･분리시켜 슬러지의 형태로 처리하고 있는 실정이다. 이러한 인의 처리는 어떤 처리 방법에 있어서도 슬러지의 형태로 계외로 배출되는 특성을 지니고 있다. 결국 총인처리시설의 도입으로 인해 기존에 용존 상태로 공공수역에 방류된 인이 알루미늄과 결합된 슬러지의 형태로 전환되게 되었다. 이와 같이 알루미늄과 결합된 인은 기존의 슬러지 처리시설에서 최종침전지의 슬러지와 함께 각 처리장의 기존 슬러지 처리시설에서 처리되고 있다. 그러나 응집제의 도입과 인의 함유량 증가와 같은 슬러지의 성상이 기존의 슬러지 처리 공정에 미치는 영향에 대해서는 조사된 사례가 없으며, 특히 부숙화나 고화 처리의 경우는 토양 환원시에 알루미늄과 인의 함유량 변화가 작물의 생장이나 토양 생태계에 영향을 미칠 수 있음에도 불구하고 이에 대한 기초적인 연구가 전무한 실정이다. 본 연구에서는 총인처리시설 도입 후에 처리장내에서의 인과 계외(처리장 외부)로 배출되는 슬러지(부숙토, 고화토 등)중의 인과 함께 알루미늄의 거동에 대해 검토하였다. 연구 대상으로 한 G하수종말처리장의 처리공법은 DNR이며, 잉여 슬러지는 총인슬러지와 함꼐 탈수 후에 부숙처리하고 있다. 먼저 처리장의 월별 운영자료로 인의 수지를 산정한 결과, 총인처리시설에서 제거되는 인의 양은 4.33 kg/d (28.7%)이었으며, 총인처리시설 이전 단계에서의 인 제거량은 4.65 kg/d(30.9%)로 유입되는 인의 약 41%는 생물반응조내의 미생물에 축적되어 있는 것으로 나타났다. 그리고 총인 처리과정에 발생된 슬러지에는 건조중량 기준으로 알루미늄이 254.6 g/kg, 총인이 40.1 g/kg 함유되어 있고, 완제품의 부숙토에는 알루미늄이 49.5 g/kg, 총인이 30.8 g/kg 함유되어 있는 것으로 나타났다. 이는 전술한 인의 수지에 근거해서 재산정하면 총인처리시설의 도입 후에 부숙토 중의 인함량은 약 2배 정도 증가한 것으로 보인다. 한편 알루미늄은 일반 슬러지중의 알루미늄의 함량이 높지 않음을 감안한다면 대부분이 인의 제거를 위해 투입된 황산반토에서 기인된 것로 판단된다. 이와 같이 총인 처리시설의 도입으로 인해 슬러지 중의 알루미늄과 인의 함량은 급격하게 증가되었음이 확인되었다. 한편, pH 2이하의 조건에서 용출시험 결과, 인(T-P)과 알루미늄의 용출 농도는 각각 80 mg/L과 27 mg/L이었으며 pH 4이상의 조건에서는 알루미늄과 인이 안정된 결합상태로 유지하는 것으로 나타났다.
89.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
국제유가는 전반적으로 감소하는 추세로 나타나고 있으나 향후 지속적인 상승이 예상되어 신재생에너지 등 대체 에너지에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한 국내에서는 자원소비형 성장 사회에서 Zero-Waste 자원순환사회로의 변화를 추구하여 폐기물 정책을 기존 3R(Reduce, Reuse, Recycle)에 Recovery를 포함하여 4R 정책을 제시하였으며 신재생에너지 확보 및 자원순환에 대해 권장하고 있다. 이에 충청권EIP사업단에서 추진하는 본 과제에서는 가연성 및 생분해성 폐기물을 활용한 지역사회 및 산업단지 입주기업으로 스팀을 공급하여 화석연료 사용 절감 및 이산화탄소 발생 저감을 수행하며 폐자원의 이용으로 에너지순환 네트워크 구축을 목적으로 한다. 본 과제에서는 기존 지역 내 자원순환시설에서 발생하는 폐열을 수열 받아 인근 지역 및 기업에 지역난방을 공급하고 있었으며 현재 지역 내 자원순환단지의 조성과 더불어 발생하는 폐열 및 바이오가스를 수열하여 지역사회와 산업단지 간 에너지 네트워크 구축을 통하여 추가적인 수요처 발굴을 통해 스팀을 공급하여 저렴한 에너지원을 공급할 수 있다. 본 과제를 통한 환경적 기대효과는 화석연료 15,667TOE/년, CO2 약 50,000톤/년 이상의 저감효과를 나타낼 것으로 예상되었으며 이로 인하여 폐기물에 대한 에너지화를 수행할 수 있다.
90.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
정상적으로 포장되어 출하되지 못하는 폐캡슐의 가장 큰 원인중 하나는 캡슐 수분함량에 의해 결정된다. 수분함량이 16% 이상일 경우 캡슐 변형 및 Sticky가 발생되기 쉬운 상태가 되어 불량이 된다. 또한 12.5% 이하인 경우에도 캡슐이 수축되고 해지기 쉬운 상태가 되기 때문에 가장 좋은 수분 조건은 12.5 ~ 16.0% 이다. 폐캡슐 발생에 따른 문제점은 환경오염 문제를 야기 시킨다는 점이다. 매립이나 소각을 시킬 경우 젤라틴 및 충진물 혹은 색소제 등이 함유되어 있기 때문에 토양 또는 대기오염원이 될 가능성이 높으며 95% 이상 수입되고 있는 캡슐의 원료인 젤라틴과 같은 유기성 물질의 손실 때문에 자원 및 비용이 낭비되게 된다. 현재 국내기술로 현장에서 발생하는 폐캡슐을 전량 재활용하는 곳은 없으며 시급히 대안이 만들어져야 하는 실정이다. 그 동안의 사전연구를 통해 회수된 젤라틴에 대한 평가 결과를 아래 표에 나타내었다. 점도와 밀도에서는 문제가 없었지만 색도부분이 너무 탁하게 나와 불순물이 다량 함유되어 있는 것으로 판단되며 이는 결국 수율에도 영향을 주는 것으로 해석할 수 있다. 따라서 본 과제에서는 그 동안의 사전연구를 토대로 장치를 Scale-up하여 현장에 구축한 후 운전조건을 확립하고 발생처 및 수요기업과의 자원순환 네트워크 구축을 통해 폐캡슐을 정제하여 접착제 원료로 회수하는 정치를 사업화할 수 있는 기틀을 마련하고자 하였다.
91.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
발아지수는 퇴･액비의 부숙도와 식물에 대한 안정성을 최종적으로 동시에 평가할 수 있는 유용한 생물학적 검정방법이며 가장 정확한 수단으로 평가받고 있다. 그러나 현재 국내의 종자발아법은 퇴비를 기준으로 하는 분석방법만 제시하고 있어 액비에 대하여 식물독성을 평가하기에는 다소 부족하다 사료된다. 이에 액비발아지수(Liquid Fertilizer Germination Index)를 제시하여 부숙을 판정할 수 있는 발아지수 값을 제시하여 액비의 고품질화 및 안정성 있는 액비를 생산하고자 하는 것에 목적으로 두고 실시하였다. LFGI법은 앞서 말한바와 같이 액비에 대한 뚜렷한 종자발아법이 없으므로 농촌진흥청에서 고시한 퇴비의 “종자발아법” 을 토대로 하였다. 2013년, 전국 가축분뇨 공동자원화시설 및 액비유통센터 66개소의 유통액비 샘플을 이용하였으며, 채취된 액비샘플은 1차적으로 ｢액비부숙도측정기(기계적 부숙도 측정방법)｣에 의해 부숙도를 측정한 후 부숙도에 따른 발아지수를 확인해 보았다. 그 결과 부숙액비의 경우 LFGI 방법에 따른 발아지수가 평균 90 의 값을 나타내었으며 중숙액비는 평균 25, 미숙액비는 평균 5의 값을 나타내었다. 본 연구는 향후 액비의 시용을 위해 액비 부숙도에 맞는 종자발아법에 대한 제도적 평가방법을 구축하는 것에 있어 기초자료로서 활용할 수 있다고 사료된다.
92.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
국내 가축분뇨의 저리 및 자원화문제는 퇴비화, 액비화, 정화처리 등의 단순한 기술적 문제뿐만 아니라 이종 사업간의 협력이 없으면 해결되기 어려운 복합적인 특성을 가지고 있다. 따라서 지속가능한 친환경축산업의 활성화를 위해서는 가축분뇨 관리에 대한 개념을 새롭게 설정하고, 특히 가축분뇨 액비 품질규격에 대한 종합적인 대책마련이 필요한 실점이다. 이에 본 연구에서는 선행된 “액비품질인증제도 (Liquid Fertilizer Quality Certification : LFQC)” 의 연구결과를 기초로 하여 가축분뇨 규격액비 액비품질인증을 도출하였다. 규격액비 품질인증기준은 중심이 되는 4가지 목표요소 ①비효성(N농도, N-P-K 성분합계량), ②위해성(병원성미생물, 중금속), ③안정성(부숙도, 악취), ④균질성(총고형물, 전기전도도, 염분) 및 그 밖의 규격(원료의 종류, 성분표시)로 구분하여 각각의 목표요소에 대한 평가요소(정량목표)의 품질규격을 만족하도록 하였다. 또한 규격액비 품질인증기준은 혐기소화액의 이용을 포함시킨 개념으로서 국내실정에 맞는 현장 이용성을 고려하여 최소의 품질규격을 제시하였다. 향후 규격액비 품질인증기준은 국내 가축분뇨 유통액비 및 혐기소화액의 최소 품질규격인증과 액비 부숙도 평가지표 설정 및 매뉴얼 개발의 기초 자료로서 활용 될 것으로 기대된다.
93.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
IRENA(International Renewable Energy Agency)에 따르면 2014년 말 기준, 전세계 재생에너지 전력 설비용량은 1,829GW로 2000년 대비 1,000GW 증가한 수준으로 지속적인 투자가 이루어질 것으로 예상하였다. 국내의 2015년 신재생에너지 보급목표는 1차 에너지자원 양의 4.3%로 설정하였으며, RPS(Renewable Portfolio Standard) 제도 및 RFS(Renewable Fuel Standard) 제도를 도입하여 2022년까지 바이오연료의 의무율을 10%로 하였다. 2014년 기준으로 산업부에서는 RPS제도를 이행하지 않은 7개 발전사에게 498억 원의 과징금을 부과하였다. 런던협약에 따라 2012년도 하수슬러지의 해양투기가 금지되어 육상처리를 해야 하는 실정이다. 2013년 기준 국내에서 발생하는 하수슬러지는 연간 3,531,250m³이 발생되고 있으며 이 중 재활용량은 41.6%이며, 연료화는 9.9%로 나타났다. 하수슬러지는 해양투기 금지로 인한 육상매립, 소각 등의 방식으로 처리되고 있어, 육상매립에 따른 매립지 부지문제와 소각에 따른 유기성 폐기물로부터의 에너지회수에 대한 문제를 야기하고 있다. 하수슬러지는 탄화공정을 통해 에너지원인 탄화물을 생성하고 있으며, 생성된 탄화물에 대해 탄화도와 탄화속도를 분석하기 위하여 탄화공정에서의 반응속도에 대한 고찰이 필요하다. 탄화공정에서의 반응속도는 실험원료에 따라 다르게 나타나며 반응온도와 시간의 영향을 받는다. 유기성 폐기물을 탄화할 때의 반응속도는 대부분 1차 반응을 통해 해석되어지며 본 연구에서도 1차 반응식을 통해 반응속도를 검토하였다. 시료로 사용한 하수슬러지와 폐목재는 경기도 K하수처리장과 K업체에서 채취하여 전처리 후 105℃에서 24시간 건조하여 사용하였다. 질소가스를 활용한 무산소 조건의 탄화 장치를 이용하여 탄화온도와 탄화시간에 따른 탄화물의 전화율과 반응속도를 검토하였다. 폐기물로부터 탄화물로 전환되는 정도를 나타내는 탄화도(C/H mole ratio)는 원소분석결과를 이용하여 나타내었으며, Arrhenius식을 이용하여 반응속도를 도출하였다. 실험조건으로 탄화온도는 250℃~400℃범위로 설정하였으며, 탄화시간은 5분, 15분, 30분, 60분으로 설정하여 검토하였다.
94.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
최근 화석연료의 부족으로 인해 전 세계적으로 신재생에너지(Renewable Enerygy) 확보에 총력을 기울이고 있으며 특히 풍력, 태양열, 태양광 및 바이오에너지(Bioenergy) 분야에서의 기술개발이 활발히 이루어져 신재생에너지의 공급비중이 증대되고 있는 추세이다. 특히 이러한 신재생에너지 중 혐기성소화에 의해 생산되는 바이오가스(Biogas)는 사료용 옥수수(Sorghum)와 같은 생분해성 유기물(Biodegradable Volatile Solids) 함량이 높은 에너지작물(Energy Crops)과 음식물류 페기물, 음폐수, 가축분뇨와 같은 유기성 폐자원과의 통합 혐기성소화(Anaerobic Co-digestion)를 통해 대규모 바이오가스 플랜트로 건설 및 운영되고 있다. 그러나 생산된 바이오가스는 대략 55 ~ 65%의 CH4와 35 ~ 45%의 CO2 그리고 1% 미만의 Trace Gas를 함유하고 있기 때문에 직접 수용용이나 가정용 연료로 사용할 수 있는 양질의 메탄(>95%)은 아니다. 따라서 바이오가스로부터 CO2 및 Trace Gas를 분리하는 고질화 과정(Biogas Upgrading)을 통해 생산된 바이오메탄(Biomethane)을 가정용 LNG공급망에 직접 주입하거나 수송용 연료로 저장･활용하는 시스템이 확대･보급되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 대량의 고순도메탄 생산을 위해 2상 혐기성소화와 CO2 탈기탑 사이의 Leachate 순환을 통해 CO2 흡수와 탈기를 반복하여 고순도메탄(>95%)을 회수하는 혐기성소화조로부터 직접 고질화 달성이 가능한 시스템을 개발하는데 연구목적을 두고 있다. Sorghum을 주입시료로 하고 기존의 단일 혐기성소화 반응조 대신 상분리 기술을 고순도메탄 회수 System에 도입하여 바이오메탄 대량생산을 시도한 결과, 유기물부하율(Organic Loading Rate, OLR)을 5kg VS/m³-d로 증가하였을 때 고온 메탄 생성조(Phase II)에서의 CH4 함량은 95.4%이었으며, 이 함량을 달성하기 위한 Leachate Recycle Ratio는 6.9L/L CO2, g Alkalinity/L CO2 생산비(Alkalinity/CO2 Ratio, ACR)은 42.8g Alk/L CO2이었다. CH4 생산량은 1.60v/v-d(Biogas Volume/Reactor Volume-day), TVS 제거효율은 70.4%로써 아주 우수한 결과를 보였다. 또한 OLR 10kg VS/m³-d로 증가하였을 때 고온 In-Situ Methane Enrichment System의 Leachate Recycle Ratio 8.7L/L CO2, ACR 65.1g Alk/L CO2 조건에서 Phase II의 CH4 함량은 95.2%이었으며, CH4이 2.44v/v-d가 생성되었고, TVS 제거효율은 58.8% 이었다. 그러나 OLR 15kg VS/m³-d일 때 CH4 함량은 90.8%로써 한국의 바이오메탄 규격에는 미치지 못하였으며, CH4 생산량도 2.09v/v-d로 낮고 TVS 제거효율도 35.9%에 불과하여 반응조 효율과 경제성 측면에서 만족할만한 결과를 얻지 못하였다.
95.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
국민소득의 증대는 사회 구성원들의 생산 및 소비활동의 다양화, 고급화 및 대량화를 초래하였고, 특히 식생활 문화의 변화와 물 사용량이 증가하여, 사회적 문제로 부각되고 있는 고함수율 유기성슬러지(하수슬러지, 축산분뇨, 음식물쓰레기)등의 대량 발생을 야기하고 있는바, 약 4억톤/년에 달하는 유기성슬러지의 국내 총 발생량 통계로 미루어 볼 때, 폐기대상 유기성 슬러지의 문제는 당면 해결해야할 과제이다. 이에 최근 다양한 유기성슬러지 처리방법 중 유기성자원고형화기술을 이용한 펠릿연료화에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 본 연구는 유기성 슬러지 및 폐자원을 원료로 연료화에 그치는 것이 아닌, 펠릿의 흡착특성을 확인하고 흡착제로서의 활용가능성을 평가 하였다. 흡착특성 실험을 위해 회분식 흡착장치를 Pilot 규모로 제작하였으며, 활성탄과 제조한 펠릿을 각각 10g씩 넣었으며, 100ppm 암모니아 가스를 이용하였고, Air 유량은 2.5 L/min 암모니아가스유량은 0.5 L/min 으로 설정하였다. 황화수소는 50ppm 황화수소 가스를 이용하였고, Air 유량은 2.5L/min 황화수소가스 유량은 0.5 L/min 으로 설정한 후 순환시켜 30분, 1시간, 2시간, 4시간 단위로 4회 샘플링하였다. 그 결과 활성탄과 제조한 펠릿은 모두 99%의 암모니아 흡착능을 보였으며, 황화수소의 경우 상대적으로 적지만 50ppm에서 30ppm까지 낮출 수 있는 것으로 나타났다.
96.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
본 연구에서는 고농도 유기성 폐기물인 돈분뇨와 음식물류폐기물의 전처리를 통해 액상의 고농도유기성폐기물만을 혐기성소화조에서 병합처리하여 Pilot Plant의 바이오가스 발생량 및 유기성폐기물 제거 효율에 대해 검토하였으며, 수리학적 체류시간은 50일로 49일간 실험을 진행하였다. 혐기성소화조에 투입되는 유기물농도, 원료 배합비율 등 운전조건에 따른 유기물 제거효율, 바이오가스 생산량 및 메탄농도 등을 분석한 결과 혐기성소화조로 투입되는 유기물의 VS함량을 약 6.83%로 일정하게 유지하여 안정적으로 혐기성소화를 진행하여 바이오가스 생산량은 220~540L/day･m³로 혐기성미생물의 분해능이 안정화됨에 따라 점차 증가하는 경향을 나타내었으며, 이 때 메탄농도는 62~70%까지 상당히 높은 수준의 메탄함량을 나타내었다. CODcr제거율 및 VS제거율은 각각 49.83~75.84%, 76.83~88.32%로 분석되었으며, VS제거율의 경우 상당히 높은 수준의 유기물제거효율을 나타내어 혐기성미생물에 의한 유기성폐기물의 분해가 활발히 진행되었음을 알 수 있다. 혐기성소화조로 투입되는 원료의 유기물함량이 큰 편차 없이 일정한 함량으로 투입되어 혐기성미생물의 효율적인 활동을 통해 바이오가스 생산량이 점차 증가하는 경향을 보였으며, 안정적인 소화가 이루어진 것으로 판단된다. 또한 실험 23일차부터 바이오가스 생산량은 400~500 L/day･m³로 비슷한 양의 바이오가스 발생하였는데 이를 통해 본 실험의 혐기성소화가 23일 이후부터 안정화되어 유기물분해가 이루어진 것을 알 수 있다.
97.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
육식의 소비가 늘어나면서 소·돼지와 같은 가축의 사육두수도 늘어나게 되고, 그에 따라 분뇨 발생량도 날로 늘어나고 있다. 또한, 커피 소모량이 많아짐에 따라 커피찌꺼기(커피박)의 발생량 또한 많아지고 있는 실정이다. 가축분뇨와 커피박을 처리하는 방법은 다양하지만, 비용과 적용성에서 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 가축분뇨 중에서도 발생량이 가장 많은 우분과 커피박을 혼합, 성형, 건조하여 고형연료로써 재자원화의 가능여부를 검토했다. 고형연료로써 사용하기 위해서는 고형연료제품의 품질기준인 크기, 수분, 회분, 염소, 황, 저위발열량, 중금속 함량을 만족해야 한다. 우분 자체의 발열량은 고형연료제품의 품질기준보다 낮게 나왔기에 커피박을 이용함으로써 부족한 열량을 보완할 수 있을 것으로 판단되었다. 또 열량이 높은 커피박은 성형에 어려움이 있었으나, 우분의 첨가로 일정 모양으로 성형할 수 있었다. 수거한 커피박의 수분은 58%, 가연분은 41%, 회분은 1% 내외의 함량을 보였으며, 우분의 수분은 78%, 가연분은 16%, 회분은 6% 내외의 함량을 보였다. 이런 우분과 커피박의 혼합비를 9:1, 7:3, 5:5, 3:7, 1:9로 설정하여, 후속 실험을 수행하였다. 이렇게 우분을 연료로 재활용함으로써 비닐하우스 농사 등 농업에 필요한 열을 농가에서 나오는 열원으로 조달할 수 있으며, 환경적으로도 장점이 클 것으로 판단된다.
98.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
해양쓰레기란, 일반적으로 고의 또는 부주의로 해안에 방치되거나 해양으로 유입, 배출되어 해양환경에 악영향을 미치는 고형물로 정의할 수 있다. 우리나라 해양쓰레기의 연간 발생량은 176,807톤으로 추정되고 있으며, 해양쓰레기는 해양환경정화선 운항, 해양쓰레기 수거･수매 사업, 연안대청소 등의 사업으로 수거되고 있다. 수거되는 해양쓰레기를 목재류, 종이, 비닐･플라스틱류, 고무･가죽류, 섬유, 폐어구류, 폐타이어, 폐와이어, 유리류, 금속류로 구분하였을 경우, 목재류, 비닐･플라스틱류, 폐어구류, 금속류가 가장 빈번히, 그리고 가장 많이 검출되는 항목이다. 이런 경향은 부유쓰레기의 성상 (비닐·플라스틱류 54%, 목재류 27%, 섬유류 8% 등)을 조사한 결과에서도 확인할 수 있었다. 해양쓰레기 수거량 중 가연성분의 양이 절대 다수를 차지하고 있어, 이 가연성분을 새로운 에너지원으로서 이용할 수 있을 것으로 사료되며, 그에 대한 연구가 진행 중이다. 그러나 바다에서 수거한 해양쓰레기에는 1.5% 정도의 염분이 함유되어 있는 것으로 조사되었다. 이 염분 농도는 생활폐기물 중 염분 농도에 비하여 매우 높은 수준으로 연소 시 다이옥신류와 같은 오염물질의 발생이 가능하다. 이에 해양에서 수거한 쓰레기 중염분 농도를 저감할 수 있는 방법으로 자연 강우에 의한 방법, 강제 살수에 의한 방법, 침적에 의한 방법을 검토하여 그 결과를 보고하고자 한다.
99.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
한국의 EIP(생태산업단지)는 폐기물, 부산물, 에너지의 산업 공생 네트워크 구축을 촉진하는 국가 지원 사업에 의해, 구현 및 촉진되고 있다. 경상북도는 전자, 기계 철강 산업이 주를 이루며 EIP사업이 활발히 진행되고 있는 광역자치단체 중 하나이다. 본 연구는 경상북도에서 가장 제조업 종사 인구가 많은 기초자치단체인 구미의 산업 폐기물 발생 및 산업공생 현황을 분석하여 향후 EIP 사업 및 자발적인 산업 공생 추진에 필요한 기초자료를 제시하는데 목적이 있다. 구미에서는 2014년 기준으로 1,120.5 ton/d의 산업 폐기물이 발생되고 있으며이 중 65.2%가 재활용되고 있다. 재활용되지 못하고 있는 산업 폐기물은 발생량 기준으로 폐수처리오니, 소각재, 폐합성수지류, 유리 도자기편류 순이었으며 대부분 구미 국가산업단지 내에서 발생하고 있다. 2014년 현재까지 구축된 산업공생 네트워크는 아래 그림과 같다.
100.
2015.11
서비스 종료(열람 제한)
바이오디젤은 석유기반의 디젤을 대체할 수 있는 유망한 대체에너지원으로 각광받고 있으나 그 생산 공정의 경제성을 확보하는 것이 관건이다. 따라서 사회성, 경제성, 환경성을 동시에 고려할 수 있는 값싼 원료를 찾는 다면 지속가능성 측면에서 매우 유용할 것이다. 이에 따라 본 연구는 다양한 육류(소, 돼지, 오리)를 이용하여 판매하는 음식점에서 버려지는 폐지방을 대상으로 전이에스테르화 반응을 수행하여 바이오디젤을 생산하였으며 fatty acids methy ester (FAME)을 추출하여 그 구성특성을 규명하였다. J시 음식점 중 소, 돼지, 오리를 찌거나 훈제하는 음식점으로부터 발생된 폐지방을 수집하여 KOH와 메탄올을 이용한 전이에스테르화 반응을 통해 바이오디젤을 생산하였고, 간단한 n-hexane을 통해 FAME만을 추출한 뒤 GC-FID를 이용하여 정량하여 그 구성특성을 분석하였다. 실험결과에서 FAME의 프로파일 분석결과는 폐지방성분이 유용한 바이오디젤원료가 될 수 있는 것으로 나타났다. 37도에서 한 시간 동안의 전이에스테르화에 있어 KOH는 폐지방을 FAME으로 우수한 효율로 전환가능하게 하는 촉매로 판단된다. 소, 돼지, 오리의 폐지방에 대하여 각각 48%, 45%, 55%의 질량이 총 FAME으로 전환되는 것으로 나타났다. 총 지방의 2%이상의 질량비율을 갖는 주요 FAME은 소의 경우 C16:0 (13.1%), C18:1 (22.4%), C18:0 (8.6%) 이었고, 돼지의 경우 C16:0 (12.3%), C18:1 (26.5%), C18:2(8.0%), C18:0 (5.3%)이었으며, 오리는 C16:0 (9.4%), C18:1 (23.0%), C18:2 (7.2%), C18:2 (2.7%)로 나타났다. 이러한 높은 FAME 수율과 C16:0과 C18:1 의 우점화는 일반적인 바이오디젤의 특성과 유사한 것으로 살료된다. 종합하면, 본 연구결과는 동물성폐지방 성분의 바이오디젤화의 가능성을 열어주며 최적반응조건 도출을 통해 실현가능한 대체에너지생산 및 페자원 에너지화 방법임을 보였다.
