간행물
한국폐기물자원순환학회 학술대회자료집
- 발행기관 한국폐기물자원순환학회
- 자료유형 학술대회
- 간기 부정기
- 수록기간 1984 ~ 2018
- 주제분류 공학 > 환경공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 539DDC 628
권호리스트/논문검색
2017년 춘계학술발표회 논문집 (2017년 5월) 149건
81.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
급속한 경제 성장과 함께 국내 하수처리 시설의 수는 증가하여 왔으며, 이로 인해 하수처리 시설로부터 발생되는 하수슬러지의 양도 꾸준히 증가하여 왔다. 2014년 기준 연간 발생량이 3,651,029 톤에 이르는 하수슬러지는 국제협약과 국내 법제도로 인해 해양투기와 직매립이 금지됨에 따라 이를 처리하기 위한 적절한 방법의 개발이 요구된다. 최근 하수슬러지 처리 방법을 살펴보면 전체 재활용되는 양의 43.8% (w/w)인 상당량의 하수슬러지가 건조 및 탄화의 방법을 통해 연료화 되고 있다. 하지만 슬러지의 경우 높은 함수율로 인해 건조 및 탄화 공정에 많은 양의 에너지가 소모되는 문제점이 있다. 이를 극복하기 위한 수단으로 슬러지에 함유되어 있는 수분을 열분해 반응에 이용할 수 있으며 비교적 낮은 온도에서 바이오매스의 탄화가 가능한 수열탄화가 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 슬러지의 수열탄화를 실시하고 생성된 바이오차를 이용하여 고형연료로서의 특성을 분석하는 한편 연료특성 개선을 위한 타 바이오매스와의 혼합처리 가능성을 확인하였다. 연구결과 180-270 ℃의 온도조건에서 생성된 바이오차는 모두 국내 바이오고형연료제품의 기준 발열량인 3,000 kcal/kg 보다 높은 4,000 kcal/kg 이상의 발열량을 보였다. 하지만 바이오고형연료제품 기준 중 회분함량에 대한 항목을 살펴보면 원시료 기준 29.11% (w/w)로 관련 기준인 15% (w/w)와 비교할 때 높았던 슬러지내 회분함량이 수열탄화 과정을 거치며 처리 온도에 따라 32.75-47.64% (w/w)로 오히려 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 슬러지를 고형연료로 사용하기 위해서는 회분함량 개선을 위한 혼합물의 투입이 필요할 것으로 판단되었다. 이를 위하여 최근 대량 생산이 용이하여 차세대 에너지원으로 주목받고 있는 미세조류와의 혼합을 통한 연료특성 개선 가능성을 확인하였다. 미세조류의 경우 슬러지와 동일한 조건에서 수열탄화를 통하여 처리될 경우 회분함량이 1.29-2.96% (w/w)로 현저히 낮고, 발열량 또한 6,740 kcal/kg으로 높은 값을 보였다. 따라서 적절한 비율로 혼합된 슬러지와 미세조류의 수열탄화를 통한 처리 시 생성된 바이오차는 국내 바이오고형연료제품 기준을 만족할 수 있을 것으로 판단된다.
82.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
본 연구개발은 기존 화학공정에서 발생되는 수소(H2), 암모니아(NH3), 저메인(GeH4) 및 DCS(SiH2CL2) 등의 폭발성 가스를 플라즈마 기술을 적용한 에너지 회수형 건식 소각 방식을 이용한 기술로서 플라즈마에 소비되는 에너지를 전력량, 에너지 회수, 축열 등의 방법을 통하여 경제적이며, 효율적인 처리 기술에 대한 연구를 수행하였다. 플라즈마 열 회수는 배출되는 열에너지를 회수하여 재투입하고 연소로 내부에 축열을 통한 효율증가 등의 방법으로 폭발성 가스의 처리효율 및 에너지 절감효과를 파악하였다. 본 연구결과 상기 가스의 대부분에서 99% 이상의 처리효율을 나타내었다.
83.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
연료연소에 의한 이산화탄소 배출량은 대부분 국가에서 온실가스 배출량의 90% 이상을 차지하고 있고, 경제상황이 호황일수록 그리고 선진국보다는 중국, 인도 같은 개도국에서의 온실가스 발생량이 증가하고 있다, 우리나라의 경우 1990년 대비 2014년 연료연소에 의한 이산화탄소 배출량 증감률은 153%로 OECD회원국 중 칠레 다음으로 증가폭이 컸으며, 2013년 대비 2014년 연료연소에 의한 이산화탄소 배출량 증감률은 -1.2%로 소폭감소세를 보여주고 있다. 또한 파리협정을 통하여 2020년 이후 새로운 기후변화 대응체제를 대비하여 선진국과 개도국 모두 온실가스 발생량 감축을 위하여 지역이나 국가단위의 총체적 관리가 요구되는 시점에서 에너지사용 절감과 신･재생에너지 확대 뿐 만아니라 에너지의 효율적인 활용이 매우 중요한 사안이 되었다. 본 연구에서는 신･재생에너지의 확대와 미활용 에너지원의 효율적인 활용 측면에서 집단에너지사업(특히 지역 냉･난방사업)에서의 소각수열 활용에 대한 현황과 전망을 살펴보았다. 2014년 기준 생활폐기물 소각시설에서 발생된 에너지량은 9,184,399Gcal로 2010년(7,643,474Gcal) 대비 120% 증가한 양으로 향후 고효율 소각시설 도입과 자원순환기본법 시행을 앞두고 에너지회수시설에 대한 투자가 확대되어 생산되는 에너지양은 더욱 증가할 것으로 예상된다. 현행 지역 냉･난방사업자의 소각수열 매입단가(수도권의 경우)는 수도권내 열병합발전소(분당, 안양, 부천, 고양)의 사용량 요금을 평균하여 분기별로 적용하여 산출하는데 통상 열 사용요금의 23~27%수준으로 산정하여 왔는데, 최근 지자체별로 열요금 매입단가에 대하여 상향 조정으로 요구하고 있는 실정이다. 더욱이 신규 소각시설이나 대보수되는 소각시설의 경우 생산되는 열에너지를 인근 제조공장에 지역 냉･난방 보다 높은 가격으로 판매하는 사례가 생기고 있다. 따라서 환경기초시설인 소각시설의 단순 수익성확보 보다는 국가나 지역차원의 효율적인 에너지관리를 위한 경제성과 온실가스 발생량 감축이라는 목표를 달성하기 위한 추가적인 검토가 필요할 것으로 사료된다. 또한 일부 지자체에서는 건물단위로 신･재생에너지 확보 의무비율을 조례로 지정하는 등 단순히 신･재생에너지 목표치 달성이라는 정책적 한계를 보이고 있어 향후 지역차원의 경제적이고 안정적인 에너지원 확보와 에너지 생산시설 설치비용 절감과 효율적인 에너지관리를 위한 에너지공급방식 선정 등 보다 세부적인 ‘지역 에너지이용계획’ 수립이 요구되고 있다. 특히 국가나 지역차원에서 화석연료사용 절감과 온실가스 발생량 감축을 위하여 소각수열과 같은 저렴하고 안정적인 폐기물에너지원의 적극적인 개발이 필요하며 제도적으로도 에너지원별 목표관리에만 치중되어 있는 현재의 정책에서 지역 내에서 경제성과 안정성을 평가하여 에너지원별 사용 우선순위를 결정하고 결정된 에너지원의 공급방식(개별공급or집단공급)을 선정하는 등의 전환이 필요한 시점이라고 판단된다.
84.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
현행 폐자원(또는 폐기물)에너지와 관련하여 “자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률(이하 자원재활용법)”에서 ‘폐자원에너지’는 폐기물을 이용하여 만든 고형연료, 기체연료(매립가스, 바이오가스, 합성가스 등), 액체연료 (정제연료유, 재생연료유 등)와 소각열 에너지로 규정하고 있으며, “신에너지 및 재생에너지 개발･이용･보급 촉진법(이하 신재생에너지법)”에서는 ‘폐기물에너지’를 폐기물을 이용하여 만든 연료들과 이들 연료를 연소 또는 변환시켜 얻어지는 에너지 그리고 소각열을 변환시킨 에너지까지로 정의하고 있다. 즉 “자원재활용법”은 주로 폐기물을 이용한 연료제조까지를 규정하고 있지만 “신재생에너지법”에서는 연료제조와 이를 통한 생산된 에너지까지로 보다 폭 넓게 규정하고 있다. 소각열의 경우는 “자원재활용법”에서는 소각열에너지만을 포함하고 있는데 반하여 “신재생에너지법”에서는 소각열을 변환시킨 에너지까지로 규정하고 있어 효율적인 에너지 관리측면에서는 상호 법률간 연계를 위한 노력이 필요할 것으로 사료된다. 환경부의 폐자원에너지관련 법률체계는 기본법인 “환경정책기본법”과 폐기물관련 개별법을 묶어주는 일반법인 “자원순환기본법(2018.1.1. 시행예정)”이 총괄을 하며, 개별법인 “폐기물관리법”에서 세부 관리기준이 제시되어 있다. 하지만 “자원순환기본법”의 경우 단순 폐기물 소각 시 부과되는 부담금을 감면 받기위한 목적으로 에너지회수를 권장할 뿐 폐기물로부터 에너지 회수를 목적으로 하고 있지는 않는다. 따라서 국가차원의 온실가스 발생량 감축과 화석연료 사용절감이 요구되는 효율적인 에너지 관리측면에서 관련 법률을 분석하여 보면 환경부의 폐기물에너지관련 정책이 비교적 제한적임을 알 수 있다. 에너지 관련법류를 살펴보면 ‘폐기물에너지’라는 용어는 신·재생에너지관련 초기법령인 “대체에너지개발촉진법(1988.1.1. 시행) 제2조”에 언급되어 있으며 이후 “신재생에너지법”에 이르기 까지 재생에너지의 한 분야로 폐기물에너지 활용에 중점을 두고 있다. 따라서 관련용어의 통일(폐자원에너지 vs. 폐기물에너지)을 통하여 폐기물과 에너지관련 법률의 연계성을 높이고, 기저열원으로서의 효율적인 폐기물에너지 관리를 위하여 폐기물을 이용한 연료제조부분(재활용)과 소각열을 포함해서 폐기물을 이용한 연료들로 부터 생산되는 에너지를 활용하는 부분(폐기물에너지)으로 구분하여 관리할 필요가 있을 것으로 판단된다.
85.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
본 연구는 신재생 바이오매스 원료인 폐목재를 사용하는 스팀생산 설비의 잉여스팀을 이용하여 압력차 발전공정을 개발하는 것을 목적으로 수행되었다. 보일러 생산가능 용량 중 스팀공급량을 제외한 잉여분의 스팀을 활용하여 75kW급 압력차 발전공정의 적용 및 운전기술을 개발하고자 발전효율 특성을 조사하였다. 발전공정은 기존 스팀공급을 위해 운영중인 소각시설의 스팀공급 배관에서 별도의 스팀배관을 분기하여 발전기로 연결하였고, 발전기의 설치 장소는 현장 여건을 고려하여 2.2m x 4.5m 의 콘크리트 바닥에 압력차 발전기 및 계통연계 제어공정을 설치하였다. 기존 스팀배관에서 50m정도의 스팀공급 배관을 분기하여 설치하고 발전기를 거친 배출 스팀배관은 응축수 탱크에 연결하여 응축수를 회수 하거나 스팀사이렌서를 통해 대기로 배출되도록 구성하였다. 발전기의 운영조건에 따라 발전기 출구의 스팀 배출압이 높을 경우에는 기존 응축수 탱크로 유입시켜 증기를 회수하며, 출구 스팀배출압이 대기압과 비슷한 수준으로 낮은 경우에는 스팀 사이렌서로 유입시켜 외부 대기로 배출하는 방안으로 선택적으로 구성하였다. 발전기의 운전 특성을 파악하기 위하여 발전기로 유입되는 스팀의 유량을 확인 할 수 있는 스팀 유량계, 유입되는 스팀의 압력과 온도 조건 등을 확인할 수 있으며 발전기 운전을 위해 유입되는 스팀의 양을 조절 할 수 있도록 수동 밸브 및 자동 밸브를 적용하였다. 압력차 발전기의 에너지 전환효율 시험조건은 스팀 입구 압력조건 2.5K~4K, 스팀 유량 600kg/hr~1,000kg/hr, 스팀 출구 압력조건 0.3K 이었고, 스팀공급조건과 유량 변화에 따른 실험 결과 에너지 전환 효율은 약 47~59%로 나타났다.
86.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
When adopting drain close system, the temperature of emission gas at the boiler exit is set high by spraying and evaporating drained water on quencher tower. According to applying drain close system boiler and power generation efficiency were decreased. In case of the water close system is not applied to treat the wastewater from incineration facility, the economizer outlet temperature can be reduced to 190∼220℃. And this leads to the increased ability of boiler's heat recovery. However, the temperature of emission gas at economizer exit should be set at 250℃ or higher if applying drain close system (minor conditions can affect as well). Boiler efficiency and generation efficiency can be improved by comparing the temperature of emission gas at economizer exit at 190℃ without the introduction of drain close system and 250℃ with drain close system. There are three types of white plume reduction equipment: one is offline type to blow air into chimney through heat source and exchange points after heating the air by using steam from equipment like boiler; another is in-line type to blow air into chimney through heat exchanger of combustion emission gas (mainly boiler exit); and the other is to blow air into chimney through hot wind burner by using fuels including kerosene. At a facility with white plume reduction equipment equipped with 5℃ of outdoor temperature and 60% of humidity, power generation volume and generation efficiency can be improved by using leftover steam for steam turbine from suspension of using white plume reduction equipment.
87.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
WtE of MSW plays a crucial role in renewable energy production in Korea. Municipal solid waste (MSW) is an important energy resource for combined heat and power (CHP) production. This study investigated an increasing method to the power generation efficiency by MSW to energy (WtE) plants in South Korea and discussed the issues related to energy efficiency improvement. To achieve energy efficiency improvement is used to lower temperature for emission gas at catalyst inlet, or to reduce/stop using steam to reheat emission gas. Saved energy from this process can be used as power source in order to increase generation efficiency. It is possible to increase denitrification efficiency by maintaining the temperature of emission gas for catalyst denitrification. The temperature of emission gas of which moisture is increased to saturation point (relative humidity of 100%) at the exit of wet scrubber is between 50 and 60℃. This means there should be reheating of emission gas with the approximate temperature of 150℃. Dry emission gas treatment, on the other hand, is the technology to increase generation efficiency by using highly efficient desalination materials including highly-responsive slaked lime and sodium type chemicals in order to comply with air pollution standards and reduce used steam volume for reheating emission gas. If dry emission gas is available, reheating is possible only with the temperature of 45℃ in order to expect generation efficiency by reducing steam volume for reheating.
88.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
현행 폐기물 소각시설에서의 에너지회수 관련 규정으로는 ｢폐기물관리법 시행규칙｣ 제3조에 명시되어 있으며, 에너지 회수기준 및 검사방법, 검사기관 등에 대하여 규정하고 있다. 에너지 회수기준으로는 75 % 이상(생산량 기준)으로써 회수된 열에너지를 스스로 이용하거나 다른 사람에게 공급할 것으로 규정하고 있다. 그러나 현행 에너지회수 기준마련에 대한 근거가 미비하며, 생산된 에너지를 기준으로 산정하고 있어 실질적으로 유효이용에 대한 평가가 곤란하다. 또한, 폐기물 소각시설에서의 연소 성능 및 경제성에 가장 큰 영향을 미치는 저위발열량은 연료가 완전히 연소될 때 단위질량당 발생하는 열량(수증기 잠열 제외)으로써 에너지 시장에 대한 분석을 위해서는 기본적으로 필요하다. 저위발열량 산정방법으로는 원소분석에 의한 저위발열량, 단열열량계에 의한 저위발열량 등을 이용하여 측정하고 있으나 폐기물공정시험 기준에 따라 시료를 분할 채취하여 균일화하여도 폐기물의 대표성을 확보하기에는 어려움이 따른다. 또한 현행 산정방법으로는 지역적 특성 및 계절적 영향 등 소각로에 투입되는 폐기물의 특성을 반영하지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내 생활폐기물 소각시설(4개소)에서의 폐기물 투입량, 증기 생산량 및 사용량 등의 실제 계측기 측정데이터와 배출가스 보유에너지, 방열손실, 바닥재 배출열 등의 현장측정 결과를 바탕으로 저위발열량(Lower Heating Value) 및 에너지 회수효율(Energy Recovery)을 산정하였다. 산정결과를 바탕으로 ｢자원순환기본법｣ 시행(2018년 1월 1일부터)에 앞서 생활폐기물 소각시설에서의 에너지 회수기준 및 산정방법에 대한 제도적 검토와 에너지회수율 기준 및 법적･제도적 정비 방향 등의 기초자료로 활용하고자 한다.
89.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
As a result of analyzing the contents of organic chlorine pesticide-containing wastes, HCB 421.8 ng/g, Endosolfan- 2 73.044 ng/g, PeCB 53.972 ng/g, Endosolphan-1 43.649 ng/g respectively. In the case of liquid pesticides, the HCB concentration was the highest at 167.489 ng/g, similar to that of the solid phase, followed by PeCB at 23.462 ng/g. As a result of decomposition experiments on total OCPs among the pesticide liquid and solid phase components, initial concentrations were 597.384 ng/L for liquid pesticides and 198.176 ng/L for solid pesticides. However, the final effluent gas after decomposition showed a decomposition rate of more than 99.99% at a minimum of 0.005 ng/L and a maximum of 0.055 ng/L. Degradation test results for 25 species of OCPs such as PeCB, HCB, and Endosolfan for pesticide solid phase and liquid phase at reaction temperatures of 850℃ and 1,100℃. Of the 25 OCPs in the exhaust gas, trace amounts of PeCB and HCB were detected in the range of 0.006 to 1.025 ng/L at 1,100 ℃ and 850 ℃, and 23 OCPs were not detected. In the case of pesticides, the method of high temperature incineration and high temperature melting is proposed as the designated waste, but detailed methods of treatment conditions such as incineration conditions are not presented. Organochlorine pesticides were decomposed smoothly at 850 ℃ as well as incineration temperature of 1,100 ℃. However, since the dioxin concentration in exhaust gas exceeds 850 ℃, it is safe to operate at more than 1,100 ℃ in order to prevent the possibility of dioxin in advance.
90.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
A Study on the Thermal Treatment Possibility of Chlorinated Flame Retardants(CFRs) Containing Wastes
Elemental analysis, calorific value, etc. were measured to obtain basic information such as decomposition temperature and required oxygen amount for thermal treatment of waste containing chlorine-based flame retardant. Moisture, flammability and ash content of polyurethane foam were high in water, flammable rubber sheet in case of ash and flame retardant rubber sheet in case of ash. As a result of thermogravimetric analysis, the weight change in the range of 300 ~ 600 ℃ was large. The content of chlorinated flame retardant agent was analyzed to be higher than that of polyurethane foam (4,253.09 mg/kg), cell phone case (cloth, leather) 628.29 mg/kg and flame retardant rubber sheet 341.91 mg/kg. Chlorinated flame retardant materials, TDCP and TDCPP, were not detected in all samples. As a result of the decomposition tests for chlorine-based flame retardants at 850 ℃ and 1,100 ℃, chlorine-based flame retardant components were not detected in exhaust gas at all at 1,100 ℃ as well as at 850 ℃ in all samples including mobile phone cases, flame retardant rubber sheets and car seats. As a result of calculating the conversion rate for total chlorine value, it showed more than 99% even at 850 ℃ as well as at 1,100 ℃. Considering the decomposition rate in laboratory experiments of chlorine-based flame retardant-containing wastes, it is considered possible to incinerate at a scale of 2 ton/hour or more, which is the existing incineration facility. It is judged that it is not necessary to set separate operating conditions or preventive facility standards since the material is decomposed sufficiently at 850 ℃ or more. However, considering the possibility of dioxin or unintentional persistent organic pollutants, it is considered appropriate to operate at above 1,100 ℃.
91.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
현재 정부에서는 폐자원 에너지의 회수･사용을 촉진하기 위해 정책적인 움직임을 보이고 있다. 폐기물 소각시설의 소각열에너지 회수･사용률 산정방법이 2015년에 확정되었고, 이를 반영한 자원순환기본법이 2018년 1월 1일부터 시행될 계획이다. 이에 따라, 국내 폐기물 소각시설의 에너지 회수･사용률을 증가시키기 위해 열에너지 회수를 통한 전기나 열원 생산의 효율을 측정하고 평가하는 것이 필요하다. 폐기물 소각시설 공정에서의 방열손실은 열에너지 회수의 효율을 저하시키는 원인 중 한가지이다. 이를 평가하기 위하여 소각시설의 벽면온도를 측정하여야 하며, 현재의 소각시설 벽면 온도 측정 방법은 환경부 고시 ‘폐기물 처리시설의 세부검사방법에 관한 규정’의 별표1 ‘폐기물 소각시설의 세부 검사방법’에 따른 지점측정 방식이다. 하지만 지점측정 방식의 온도 측정은 접촉식 온도계를 이용한 측정법으로, 대상의 접촉 지점에 따라 온도가 다르게 측정될 수 있으며 대상 시설의 평균 표면온도를 정확하게 측정하는 것에 한계를 가진다. 적외선 열화상 카메라는 대상의 넓은 면적을 동시에 촬영하여 온도를 측정하는 방식으로, 시설의 평균 표면온도를 비교적 정확하게 측정할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 실제 가동 중인 폐기물 소각시설의 벽면 온도를 비접촉 온도 측정 방식의 적외선 열화상 카메라를 이용하여 측정하고, 기존에 수행되었던 연구를 통해 정립된 방열손실 산정식을 이용하여 방열손실을 계산하였다. 또한 폐기물의 소각 온도, 소각 용량, 소각로 표면적 크기 등 여러 가지 요인에 의한 방열손실을 고려하기 위하여 소각시설의 입열과 출열 항목을 측정하여 투입된 에너지 대비 손실량인 방열손실률을 산정하여 평가하였다.
92.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
하수슬러지는 2006년 런던협약이후 해양투기 금지 대상물질로 지정되어 효율적인 처리에 대한 연구가 진행되고 있다. 이에 대한 방안으로 각광 받고 있는 반탄화 공정은 시료의 분쇄성을 높여 혼소에 용이하며, 처리 후 시료가 소수성을 띄기 때문에 미생물에 대한 오염이 적다. 또한 에너지밀도를 높일 수 있어 원시료에 비해 높은 발열량을 가진다. 하지만 다량의 수분을 함유하고 있어 그 이용이 제한적이다. 본 연구에서는 고 함수율 시료인 하수슬러지의 단점을 보완하고자 저 함수율 시료인 폐목재를 1:1로 혼합하여 lab규모 실험을 통해 반탄화 특성을 파악하였다. 반응시간 20분 조건에서 반응온도를 200 ℃에서 50 ℃ 간격으로 550 ℃까지 승온시켰으며, 반응온도 250 ℃, 300 ℃조건에서 반응시간 10분에서 10분 간격으로 50분까지 증가시켰다. 생성된 반탄화물에 대하여 공업분석, 원소분석 및 발열량분석을 진행하였으며, 이를 통해 에너지수율, 연료비, 탄소비 등 반탄화물의 특성을 파악하였다. 반탄화물의 공업분석결과 반응온도 및 반응시간이 증가할수록 가연분은 감소하였으며, 회분과 고정탄소는 증가하는 경향을 보였다. 발열량의 경우 반응온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보이다가 반응온도 400 ℃에서 최대 값(5082.7 kcal/kg)을 보인 후, 감소하는 경향을 보였다. 또한 원소분석결과를 기반으로 석탄 종의 O/C와 H/C의 비(Van Krevelen Diagram)을 비교하였다. 수소 및 산소는 반응온도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타냈으며, 탄소함량은 전반적으로 증가하는 경향을 보였다.
93.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
최근 들어 화석연료 고갈 및 환경오염 등 다양한 이유로 인해 신재생 에너지 자원에 대한 관심이 증대되고 있으며 관련 연구의 분야도 다양해지고 있다. 국내 신재생 에너지 시장은 점차 증대될 전망이며, 이러한 신재생 에너지는 바이오매스, 폐기물, 태양광, 수력 등 다양한 에너지 자원을 지칭하며 본 연구에서는 폐기물을 이용하여 신재생 에너지 자원 활용을 하고자 한다. 폐기물은 다양한 기술을 통해 활용이 가능하며 국내 폐기물의 경우 종량제 실시 등 법적 제도 덕분에 타 국가에 비하여 재활용률이 높으며 이러한 특성은 폐기물이 신재생 에너지 자원으로 사용되는데 큰 장점으로 나타난다. 최근 들어 주목받고 있는 기술인 Solid Refuse Fuel (SRF) 기술은 파쇄, 선별, 건조 공정을 거쳐 가연분 함량을 높여 열처리 시설에 연료로 사용할 수 있게끔 하는 기술로 이전에는 성형 SRF가 이송 및 투입의 이점에 의해 주목 받았으나 최근 들어 경제적 측면을 고려하여 비성형 SRF가 각광받고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 비성형 SRF를 시료로 하여 8 ton/day 규모의 pilot급 가스화 시스템에 적용하였으며, 가스화 공정 중 발생하는 다양한 가스상 오염 물질에 대한 배출 특성을 파악하고자 하였다. 이 뿐만 아니라 일반적인 가스화 특성 지표로 알려진 냉가스 효율, 탄소 전환율, 합성가스 조성 파악 등에 대하여 결과 값을 정리하였다. 가스상 오염물질은 질소 화합물(HCN, NH3), 염소 화합물(HCl), 황 화합물(H2S)을 선정하여 분석을 진행하였으며, 습식 정제 시스템인 스크러버 및 습식 전기 집진기를 통과한 후 배출 허용기준을 만족하는 것으로 나타났다.
94.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
폐기물은 이제 단순한 처리대상 물질이 아니라 에너지를 회수할 수 있는 하나의 자원으로 인식되고 있으며 이에 대한 효율성 증대와 상용화를 위해 정부의 주도 하에 다양한 정책들이 계획되어 진행되고 있다. 이러한 정책의 요점은 가까운 미래에 에너지의 확보가 국가차원의 생존 및 경쟁력에 문제점을 가져올 수 있으며 이에 대한 새로운 재생 가능한 에너지의 수급방법에 대한 기술력 확보가 필요하다는 것이다. 폐기물로부터 합성가스를 생산하는 가스화 운전기술 최적화 도출은 효율적인 에너지 생산 및 재활용 기술 개발을 한 단계 더 나은 폐기물 처리방법으로 각광 받을 수 있다. 또한 가스화를 통한 양질의 합성가스는 스팀발전, 고효율 가스엔진 등의 연료로 사용 되어 에너지 회수효율을 높일 수 있다. 본 연구에서는 SRF pilot 가스화 플랜트 최적 운전 조건 도출을 위해 운전인자로는 공기비, 충진율, 산화제 분배율이 있으며, 성능지표로는 냉가스 효율, 탄소 전환율, 합성가스 생산량, 발열량, 조성 등을 지표로 정의하였다. 그리고 성능지표 기준 및 가중치를 설정 후 26조건의 SRF pilot 가스화 실험을 진행하였으며, 실험 결과를 분석하여 최적운전 조건을 도출하였다. 실험조건은 공기비 0.21~0.36, 가스화 반응기 SRF 충진율 35~65%, 산화제 분배율은 0~7.5%로 설정하여 실험을 진행하였으며, 공기비, 충진율이 증가할수록 냉가스효율 및 탄소전환율이 증가되었고, 산화제 분배율에서는 냉가스 효율은 2차 산화제 분배율이 3%에서 가장 좋은 결과를 보였으며, 탄소전화율은 2차 산화제의 공급비율이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 추후 공기비를 증가시킨 조건에서의 가스화 특성을 추가 파악 할 필요가 있음을 확인하였다.
95.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
폐기물, 바이오매스, 석탄, 정유공장 부산물 등을 청정하면서 이용이 편리한 가스 형태인 합성가스로 변화시켜 발전과 화학원료 생산과 같은 고부가가치로 활용 가능한 가스화 기술은 최근 환경과 청정에너지 관점에서 국제적으로 관심이 높아져 사업 기회가 점점 증가하고 있다. 합성가스 이용 발전기술은 가스엔진, 연료전지, 가스터빈, 스팀터빈으로 분류되고 중･소규모 시설의 경우 현재 가스엔진 기술이 가장 일반적으로 적용되고 있다. 합성가스 이용 가스엔진 발전의 경우 공기 또는 산소부화 조건에서의 비용융 가스화가 일반적으로 적용되며 이때의 가스화기 반응온도는 900~1100℃이고, 합성가스 내 H2, CO 이외의 CH4, C2H4, C3H8 등의 탄화수소를 일부 포함하고 있으며, 발열량 900~1,600 kcal/kg정도이다. 본 연구에서는 폐기물 처리량 기준 8톤/일급 규모의 가스화 발전 파일럿 플랜트에서의 생활폐기물 비성형 고형연료로부터 생산된 합성가스를 이용하여 500 rpm 저속엔진을 이용한 합성가스 조성에 따른 발전특성과 연소특성을 파악하였다. 실험결과 본 연구에 사용된 저속 가스엔진을 통한 합성가스 내 탄화수소류의 연소율은 최대 100%를 보였으며, 동일 합성가스 발열량 기준 탄화수소류의 농도 변화는 가스엔진 발전량에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
96.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
생활폐기물 및 산업폐기물로부터 고형연료를 제조하는 과정에서 폐기물 반입량 대비 30 ~ 45%의 비율로 잔재물이 발생되어 매립되거나 일부는 소각장으로 반입되어 처리되고 있다. 이러한 잔재물은 함수율 40% 이상을 나타내어 그대로 매립되었을 경우 오염부하를 증가시킬 수 있으며, 매립에 의한 처분비용으로 전체 시설 운영비의 약 20%가 요구되는 실정이다. 이러한 잔재물은 양 및 질적인 측면에서 볼 때 추가 공정을 통하여 충분히 고형연료로 생산이 가능하다. Bio-drying 기술은 폐기물 내에 존재하는 생분해성 유기물질에 대한 미생물의 호기성 분해열을 이용하여 폐기물의 수분을 건조시키는 건조에너지 소모 및 설치/운영비를 최소화 할 수 있는 경제성이 우수한 기술이다. 본 연구에서는 고형연료화 시설에서 발생된 잔재물을 대상으로 Bio-drying 기술을 적용시켜 생산된 비성형 고형연료의 벤치규모 연소실험을 통해 연소 공기비에 따른 바닥재와 비산재의 발생 특성을 고찰하였다. 또한 기존 시중에 판매되고 있는 비성형 고형연료와의 연소특성 비교/분석을 통해서 Bio-dyring 고형연료의 연소특성을 파악하고 연소 조건의 최적화를 진행하였다. Bio-drying 고형연료와 판매용 고형연료의 연소 바닥재의 XRF 분석 결과 CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3가 주성분을 이루며 그 중에서 CaO 성분이 각각 36.6%와 48.6%로 가장 높게 나타났다.
97.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
The aim of this work to investigate the distribution of mercury in the gas phase, bottom ash and fly ash during the combustion of coal and solid waste such as dried sludge and solid refuse fuel (SRF) because the solid waste can be used as alternative fuel. In our study, we used two types of continuous combustors including vertical and horizontal combustor at the same conditions. In vertical combustor, we can get only the bottom ash while in horizontal combustor we get both fly ash and bottom ash. For both combustors, the gaseous mercury was measured by using the Ontario Hydro Method. The results showed that a significant amount of emission of gas phase mercury occurs during the combustion of coal, dried sludge, and SRF. Among the fuels, SRF showed high mercury oxidation while dried sludge showed a high level of gaseous mercury emission in the flue gas.
98.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
해마다 증가하는 폐타이어의 발생 및 그에 따른 처리 문제가 대두되는 현 상황에서 폐타이어의 재생에너지화 기술개발 중요성이 날로 증대되고 있다. 특히, 국내에서 폐타이어 처리는 시멘트 킬른 및 단순소각에 의한 열원으로의 이용이 대부분을 차지하는데 이는 연소 시 발생되는 오염물질로 인한 2차 환경오염 또한 야기하는 문제이므로 폐타이어의 안정적인 처리를 통한 재생에너지원으로서의 경제성 향상 및 환경오염 저감 등의 해결책에 관한 기술개발 필요성이 촉구되고 있다. 폐타이어를 자원화하기 위한 열적처리 기술 중 열분해 공정은 무산소의 조건에서 500℃ 정도 온도 조건으로 간접 가열하여 1~2초 이내로 반응시킨 후 고분자 물질을 분해하여 연료로 변환하는 공정으로서 연소 반응과는 달리 오염물질이 발생하지 않는 친환경적인 처리 기술이며, 공정을 통하여 생산되는 열분해오일, 카본블랙, 철심 등과 같은 유용자원의 회수는 부가가치의 창출을 통하여 경제성 향상에 이바지 할 수 있는 이점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 폐타이어의 다양한 급속열분해 운전 조건을 통하여 재생에너지화 연구를 수행하였다. 실험에는 유동층 반응기에 비하여 시료와 유동매질 간 열 및 물질전달 속도가 높고, 비교적 큰 입자도 열분해 가능하며, 내부에 분산판이 없어 압력강하량이 적은 장점을 지닌 원뿔형 분사층 반응기를 사용하였다. 폐타이어 급속열분해 실험은 반응온도와 질소유량 및 시료의 투입속도 등 여러 인자를 변수로 두어 진행하였으며, 실험을 통하여 조건별로 생산된 열분해오일 및 카본블랙의 물리-화학적 특성을 분석하여 폐타이어의 급속열분해 반응 특성을 고찰하였다. 특히, 열분해 오일은 재생에너지원으로서 연료로서의 가치가 있는지에 대하여 알아보고자 하였다.
99.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
As of 2013, approximately 253 domestic incineration facilities including incineration facilities for municipal waste and industrial wastes were collected. The distribution of domestic incineration heat through these incineration facilities is estimated to reach about 1,756 thousands toe by 2013. In this study, a high temperature and pressure boiler was applied to evaluate the improvement effect of power generation efficiency of waste incineration facilities. It is possible to increase the power generation efficiency of the steam turbine by increasing the heat loss of the turbine through the high temperature and pressure depending on the steam pressure and the temperature. The boiler main steam amount is reduced by about 10% due to the high temperature and pressure, but the increase rate of the heat fall rate is larger than the decrease rate of the steam flow rate, so that the power generation efficiency is improved. In case of steam temperature, the steam temperature is increased by 50 ℃ at 500 ℃ and 20 kg/㎠ at the pressure of 20 kg/㎠×300 ℃, and it is increased by 10 kg/㎠ to 60 kg/㎠, electricity production changes were investigated. Electricity production increased with increasing temperature and pressure. The electricity production increased by 51.03 % at 40 kg/㎠×400 ℃ and by 89.07 % at 60 kg/㎠×500 ℃, compared to the standard condition of 20 kg/㎠×300 ℃ for comparison. The boiler main steam amount is reduced by about 10 % due to the high temperature and pressure, but the increase rate of the heat fall rate is larger than the decrease rate of the steam flow rate, so that the power generation efficiency is improved. In case of steam temperature, the steam temperature is increased by 50 ℃ at 500 ℃ and 20 kg/㎠ at the pressure of 20 kg/㎠×300 ℃, and it is increased by 10 kg/㎠ to 60 kg/㎠. Electricity production changes were investigated. Electricity production increased with increasing temperature and pressure. The electricity production increased by 51.03 % at 40 kg/㎠×400 ℃ and by 89.07 % at 60 kg/㎠×500 ℃, compared to the standard condition of 20 kg/㎠×300 ℃ for comparison.
100.
2017.05
서비스 종료(열람 제한)
19세기 이후 급격한 산업발전, 도시화 및 인구 증가로 인한 환경오염, 기후 변화 및 화석연료 고갈 등의 문제로 세계적으로 신재생 에너지에 대한 관심이 꾸준히 증가하고 있다. 특히, 화석연료의 매장량은 석탄 기준 70년 정도가 남아 있으며, 이에 따라 신재생 에너지에 관한 연구가 끊임 없이 진행되고 있다. 다양한 신재생에너지 자원 중 국내에서는 열회수 시설의 폐열 회수 등이 포함되어 폐기물을 이용한 신재생 에너지 보급률이 가장 높은 것으로 알려져 있다. 최근 들어 폐기물의 효율적인 자원화 기술 중 하나인 고형연료(SRF, Solid refues fuel) 기술이 각광받고 있으며, 국내에서 생산되는 SRF의 경우, 가연분 함량이 높아 대체 에너지로서의 가능성이 높게 평가 받고 있다. 특히, 본 연구에서는 경제성을 확보하기 위해 성형 SRF가 아닌 비성형 SRF를 사용하여 연구를 진행하였다. 또한, 열 회수 및 합성가스(H2+CO) 생산을 위해 가스화 공정을 적용해보았으며, 고정층 반응기의 down draft 방식과 유동층 반응기 종류 중 하나인 bubbling fluidized bed 반응기의 특성을 알아보고자 하였다. 이 뿐만 아니라 가스화 공정의 주요 운전 요인 중 하나인 공기 당량비에 따른 합성가스조성, 합성가스의 부피, 고 탄화수소물질인 C2-C6의 함량 그리고 합성가스의 저위발열량을 계산식을 통해 계산하여 최적 조건을 도출하고자 한다.
