현재 우리나라에서는 2010년을 기준으로 약 1,700만대의 자동차가 등록되어 있으며, 매년 약 67만대의 사용 종료 자동차(End of Life Vehicles)가 발생하고 있다. 자원순환법에 따라 국내 자동차업계에서는 폐 자동차에 대하여 2014년까지 중량 대비 85%, 2015년부터 95%의 재활용율 목표를 달성하여야 하는데 이러한 재활용율 목표 달성을 위해서는 자동차 파쇄 잔재물(ASR)의 적정재활용이 관건이라고 할 수 있다. 폐 자동차 처리과정에서 최종 배출 되는 ASR은 연간 약 15만톤으로 승용차 1대당 약 15% 정도가 발생하고 있으며, 총 발생량의 극히 일부분만이 소각･매립 처리되고 있지만 물질 자체의 발열량이 높고 난연성이기 때문에 효율적으로 소각되지 못하고 특히 그중에 함유된 염소화합물이나 중금속류 등의 영향으로 유해 가스상 오염물질들을 다량으로 배출하기 때문에 처리에 어려움이 많은 실정이다. 금속 제련 용융 시설에서 열원으로 사용되는 Lump coal 대체 연료로써 처리 상용화가 실현 될 경우, ASR의 안정적인 처리와 열에너지 및 유가금속 회수를 통한 물질 재활용 등이 가능할 것으로 사료되며, 이에 따라 폐 자동차의 재활용율 또한 향상 될 것으로 기대된다. 따라서 본 연구에서는 국내의 폐 자동차 파쇄 재활용 업체 1곳을 선정하여, 폐 자동차 파쇄 재활용 과정에서의 물질 수지 및 ASR 배출 공정에 따른 각각의 발생량, 구성 물질, 입도, 발열량 분석, 원소 분석, 공업 분석, 열 중량 분석, 중금속 분석 등의 물리･화학적 특성 및 환경유해성 평가를 실시하여 ASR의 기초적인 특성을 파악하였으며, ASR의 용융 출탕조건 및 유가금속 회수 가능성을 도출하기 위하여 ASR의 염기도 및 용융온도에 따른 용류도를 측정하였다. 또한, 용류도 측정 결과를 바탕으로 원 시료와 ASR의 배합비율, 용융온도 등의 조건 설정 후 각 조건에서의 슬래그 내 구리 함량을 측정하여 유가 금속 회수 가능성을 평가하였다. 연구결과, 기존 공정 시료에 포함되는 lump coal의 양이 미량이기 때문에 기존 공정 시료의 용류도 측정값과 거의 유사하였으며, 이러한 실험 결과로 보아 기존 동 제련 설비에서 lump coal을 ASR로 대체할 경우, 염기도 및 용융온도 조건을 적절히 조절한다면 용융물의 흐름성에는 거의 영향을 미치지 않을 것으로 사료된다.

현재 발생되는 폐기물의 재활용률이 약 84% 수준까지 지속적으로 증가하였으나, 나머지 16%는 3R(Reduce, Reuse, Recycle)에 의존할 수 없는 폐기물로서 최종 배출되어 매립･소각･해양배출 등의 방식으로 처리되고 있는 실정이다. 하지만 런던협약에 따라 폐기물의 해양배출이 금지되고, 국내 기존 폐기물 처리방식이 한계에 도달하여 폐기물 제로화 및 오염물질 배출 제로화를 해결할 수 있는 새로운 대안이 요구되는 상황이다. 또한 좁은 국토면적으로 인한 매립방식의 근본적 한계를 지녔고, 기후변화에 따른 온실가스 문제 도출, 신 고유가 시대의 도래 및 이에 따른 에너지확보 경쟁 심화 등으로 폐기물 에너지화 기술 개발이 중요시 되고 있다. 여러 에너지화 기술 중 폐기물 가스화는 고온의 환원조건에서 가스화반응을 통해 일산화탄소(CO)와 수소(H2)가 주성분인 합성가스를 생산하는 기술로서 가스화 물질의 전처리 및 공급기술, 가스화 시스템 설계 및 운전기술, 합성가스 정제 및 활용기술, 용융 Slag 처리 및 배출기술 등이 포함된다. 본 연구 과제에서는 사업장폐기물 중 고열량 폐기물 가스화를 통한 합성가스를 활용하여 고부가 가치의 연료 및 원료 생산하는 것으로서 합성가스 정제기술, 합성가스의 생산 비율 제어 기술, 합성가스 분리공정, 합성가스의 메탄올 전환기술이 핵심 부분이다. 그 중 본 연구실에서는 Lab. 규모의 고정층 반응기에서 다양한 폐기물을 이용하여 ER의 변화에 따른 생성가스 특성 및 가스화 효율 특성 분석을 하였고, 이를 정제 및 생산 비율 제어하는 연구를 하였다. 합성가스의 주성분은 H2, CO, CH4, CO2이며, C2H6와 C3H8의 농도는 매우 낮았으며, ER이 증가함에 따라 가스화 반응 후 탄소를 포함하고 있는 타르 등의 잔류물 양이 감소하였다.

대부분의 국가에서는 수은이 함유된 제품이나 각종 산업공정에서 사용되는 수은은 단계적으로 제거해 나가고 있으며 특히 선진국에서는 수은의 독성, 생물농축 및 환경에의 유해성으로 인하여 수은이 함유된 제품이나 수은을 사용하는 산업공정을 대체하기 위하여 노력하고 있다. 그러나 여전히 수은이나 수은을 함유한 제품은 특정 공정이나 오래된 공정에서 사용되고 있으며 지금까지는 수은 함유 폐기물을 재활용하거나 처리하는 것은 폐기물 관리 분야에서 주요 관심사가 아니었다. 수은의 국제적 규약 및 관리 동향이 1차적으로는 대기배출 수은에 치중되어 왔으나 배출원에서의 제어 및 회수된 수은이 부산물과 폐수 중에 남게 되면서 선진국에서는 이를 안정화하며 회수 저장하는 문제와 수은의 매체 간 통합적인 관리로의 접근이 시도되고 있어 우리나라도 이에 대한 방안 마련이 필요한 상황이다. 2013년 2월 제5차 INC (Intergovernmental Nagotiating Committee)의 결정에 따라 국제수은협약의 주요 조항으로 수은함유 폐기물의 관리 강화 및 환경친화적 수은 저장 능력 증대가 포함됨에 따라 향후 국제적인 규제 조치 시행이 예상되고 있다. EU는 수은화합물 수출 금지 및 수은 저장 의무화 규제 시행 (‘11.3.15 발효, Regulation (EC) No 1102/2008, 22 Oct. 2008)하여 원자재 수은을 폐기물로 규정하고, 클로랄-알칼리 분야, 비철금속 채광 및 제련, 천연가스 정제 및 금채광시설의 수은 회수 및 저장을 의무화하였다. 미국 또한 금속 수은 및 특정 수은화합물의 수출금지 법안을 발표하였으며, 미국 DNSC (Defense National Stockpile Center)는 1970년대 부터 4,400 톤 이상의 원자재용 수은을 보관해왔으며, 이를 영구저장시설로의 이전 사업이 추진 중이다. US EPA에서는 LDR 기준을 통해 수은 함유 폐기물 중 260 ppm 이상의 폐기물의 경우 일반 매립지로 갈 수 없으며 특수 설계 매립지를 통해 매립을 하거나 수은 저감 처리방법을 통해 수은 함유 농도 저감을 해야 한다고 규정하였다. 따라서 본 연구에서는 실험실 규모의 반응기를 구축하여 국내 고수은함유 폐기물을 대상으로 열적처리를 통한 수은 감량 특성을 연구하였다. 이는 TG 분석 결과를 바탕으로 온도범위를 700 ~ 800 ℃로 설정하여 각 온도조건에서 체류시간에 따를 수은 감량 특성을 평가하였으며, 각 조건 별로 수은 증기를 냉각시켜 수은 회수율을 평가하였다.

국내에서는 약 3,500천 톤 이상의 슬러지가 매년 배출되고 있다. 슬러지 처리 방법으로는 매립, 해양투기, 퇴비화, 소각 등의 방법이 있으며, 매립으로 인한 토양오염과 매립지 제한, 해양투기 금지로 인하여 소각에 의한 슬러지 처리가 빠르게 증가하고 있다. 슬러지 소각 기술은 다단로, 로터리 킬른, 순환 유동층 기술 등이 있으며, 이 중 순환 유동층 소각 기술은 슬러지를 연속적으로 투입하면서 소각이 가능하고 회분을 연속적으로 제거하면서 운전이 가능할 뿐만 아니라 유동층 내의 격렬한 혼합에 의한 열전달이 우수하기 때문에 유동층 소각에 의한 슬러지 처리 기술 개발이 많이 진행되고 있다. 국내의 경우 유동층 슬러지 소각시설의 수가 적고, 대부분의 소각 시설이 외국의 기술로 설계되어 있으며, 연구기관, 학교, 기업에서 연구를 수행하고 있으나 현재까지 유동층 소각 시설의 설계와 운전, scale-up 기술은 더 많은 연구가 필요한 상황이다. 순환 유동층 연소기의 최적설계와 운전을 위해서는 압력분포, 고체 체류시간, 고체 순환율, 고체 체류량 등 연소기 내 수력학적 특성에 대한 정보가 필요하며, 수력학적 특성에 따라 기체와 고체간의 물질전달 및 반응속도는 영향을 받는다. 본 연구에서는 순환 유동층 연소기의 cold bed 실험장치 및 CPFD(Computational Particle Fluid Dynamic)를 이용하여 운전 조건 변화에 따른 순환 유동층 내 기체-고체의 수력학적 특성을 연구하였다. 연구를 통하여 공탑속도, 우드펠렛과 슬러지의 투입비에 따른 순환 유동층 연소기 내 압력강하, 고체 체류시간, 고체 순환율 변화에 대하여 고찰하였으며, 전산해석 결과와 cold bed 실험 결과를 비교/평가하였다.

전 세계적으로 화석연료의 고갈에 대비함에 따라, 대체에너지의 개발을 위한 다양한 친환경 화학제품 및 에너지생산에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 국내에서는 저탄소 녹색성장이라는 슬로건 아래 출범한 정부를 시작으로 현재까지 대체에너지를 개발하기 위한 연구는 계속되고 있으며, 이에 따라 신재생에너지의 중요성이 인식되고 있다. 특히 국내의 경우, 신재생에너지의 약 80% 이상을 폐기물 및 바이오매스 에너지가 차지하고 있으며, 향후에도 더 많은 에너지공급을 위하여 활발한 연구가 진행될 것으로 예상된다. 그러나 국내에는 활용가능한 바이오매스 자원은 매우 한정적이며 2030년 바이오에너지 공급 계획 3.4%에 맞추기 위해서는 안정적인 바이오매스의 확보와 활용기술 개발이 필수적이다. 따라서, 기술개발 초기단계부터 풍부한 아열대성 기후 지역 국가로부터 저렴한 원료를 확보하여 개발하는 것이 필수적이라고 판단된다. 최근 팜 오일에 대한 수요가 급증함에 따라 말레이시아와 인도네시아를 중심으로 팜 오일 산업이 활성화되고 있으며, 이에 따라 팜 오일 생산공정으로부터 다양한 다량의 부산물이 발생하고 있는 실정이며, 본 산업은 지속적으로 증가하여 태국을 포함한 여러 나라에서도 팜 오일 생산을 늘리고 있다. 특히, 팜 열매인 fresh fruit bunch (이하 FFB)로부터 발생하는 부산물인 empty fruit bunch(이하 EFB)는 전체양의 20%를 차지할 정도로 다량발생되고 있으며, 현지에서도 이에 대한 적절한 처리방안이 없어 단순히 야적되거나 소각 또는 비료로써 처리되고 있기 때문에 이를 활용하면 바이오매스 자원이 부족한 우리나라의 경제적인 바이오매스 자원확보의 대안이 될 수 있다. 따라서 연구에서는 팜 오일 산업부산물 중 하나인 EFB를 목질계 바이오매스로써 활용하여 바이오 오일을 회수하고자 기초특성분석을 수행하여 열화학공정으로의 적용가능성에 대하여 평가하였다. 또한 이 결과를 바탕으로 목질계 바이오매스에 적절한 급속열분해를 선정하여 유동층 반응기에서의 열분해 특성을 연구하였다. 이는 TG 분석 결과를 바탕으로 온도범위를 400 ~ 650℃로 설정하여 각 온도구간 마다 바이오오일을 회수하여 수율을 측정하였고, 500℃ 부근에서 가장 높은 수율을 보였다. 또한 바이오오일에 대한 발열량, pH, 점도 등을 분석하여 연료로써의 가능성을 평가하였다.

바이오매스는 효과적으로 바이오 연료를 얻을수 있는 신재생에너지로서 대체에너지로 각광 받고 있다. 특히, 본 연구에서 사용된 팜 부산물(EFB)은 주로 말레이시아, 인도네시아 등에서 팜 오일 생산 공정의 부산물로, 팜열매로부터 증기를 이용해 팜 오일을 추출한 후에 발생되는 부산물로 알려져 있으며, 팜 열매의 약 20%가 EFB로 배출된다. EFB를 포함한 바이오매스에 대해 국내에서는 2030년까지 바이오에너지 공급을 전체 에너지의 3.4%로 그 목표를 설정 하였으나 국내에서는 바이오매스 수급이 어려운 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 이러한 바이오매스 수급 문제와 효율 증대를 해결하기 위해 이미 가스화 공정에 적용가능성이 입증된 화석 연료인 석탄과 바이오매스인 EFB를 혼소 가스화 연구를 진행하였으며, 혼소가스화의 효율성을 확인하기 위해 EFB가스화 공정과 특성을 비교하였다. 본 연구에서 사용된 반응기는 유동층 반응기로서 BFB(Bubbling Fludized Bed) 조건으로 진행 되었으며, EFB와 석탄의 혼소 가스화 적용 가능성을 평가하기 위해 EFB의 기초특성분석을 실시하였다. 기초특성분석에는 원소분석과 공업분석, 발열량 분석을 실시하였으며, 원소분석의 결과 탄소 41.81%, 수소 5.73%, 산소 37.36%, 질소 0.84% 로 분석 되었으며, 발열량(고위발열량 기준)은 3,930 kcal/kg 으로 나타났으며, 마지막으로 공업 분석의 결과 수분 9.03%, 휘발분 64.95%, 고정탄소 19.48%, 회분 5.94%의 함량을 보였다. EFB의 가스화의 각 조건의 합성가스 조성, 건조가스 수율, 냉가스 효율결과를 비교하였을 때, 최적 온도 조건은 900 ~ 1,000℃, ER비는 0.6 으로 나타났다. 이에 비해 혼소가스화의 최적 조건 도출의 경우에도 EFB 가스화 최적 조건 도출과 마찬가지로 비교하였을 때, 온도의 경우 EFB 가스화 반응에 비해 고온에서 최적조건을 보였으며, EFB와 석탄의 혼합비는 석탄의 비율을 10%, 20%, 30% 로 총 3가지 조건을 비교하였다. 이 결과 가장 경제적이며 효율이 있는 혼합비의 조건은 석탄 20% 혼합으로 나타났다. 이러한 결과를 토대로 바이오매스인 EFB와 화석연료 중하나인 석탄의 혼소 가스화 가능성을 판단할 수 있었으며, 최적 조건을 도출 할 수 있었다.

Recently, the recycling of end-of-life vehicles is becoming increasingly interesting for less waste discharge and recovering useful materials such as valuable metals. Hence, in Korea, the target of the recycling rate is made to 85% until 2014 (energy recovery within 5%) and the recycling rate to 95% after 2015 (energy recovery within 10%) according to the law of "regulation about resource recycling of electrical and electronic products and automobiles". However, the recycling rate is around 84% in 2010, and registered numbers of shredder residue recyclers among dismantling recyclers, crushing recyclers, shredder residue recyclers, and waste gases recyclers are very few. In order to meet the goal of 85% until 2014, Korean recycling industry of ASR should grow bigger and innovative recycling technologies have to be developed as well. In the meantime, a recycling technology of automobile shredder residue is developed in the present study, in which ASR is introduced to a copper smelting process. This process is very promising because of co-beneficial effects such as recovering copper and process heat simultaneously from ASR. In this study, lab-scale melting furnace was developed and melting tests for various ASR were carried out. From the results, the physicochemical characteristics of Korean ASR were analyzed and its melting behavior was investigated for the application to the copper smelting process. In particular, melted slag products were fabricated at different melting temperatures. Then, the basicity and pouring index in the lab-scale melting furnace were examined to find out appropriate operating conditions for the melting process. As a result, Because the amount of lump coal that included in existing process samples is a little, melting state and value of pouring index are very similar to existing process samples. In result of this experiment, in case of changing lump coal to ASR, The existing copper smelting facilities, if basicity and melting temperature are well controlled, flow of melting material is considered that is almost not affected.

Gasification, one of the thermo-chemical conversion technologies, has been known and researched for the conversion of low graded solid feedstock to gaseous form of fuel. Gasification for obtaining high-valued combustible gas such as hydrogen and carbon monoxide has been focused again due to high oil price with needs of alternative energy. And the gaseous product, known as synthesis gas (syngas) can be effectively utilized in a variety of ways ranging from electricity production to chemical industry. Gasification and melting processes are also operated at high temperatures with the destruction of hazardous components and production of gases, mainly CO and H2, which can be utilized as fuel gas or raw chemicals after cleaning. In this study, sawdust was experimented on in a lab-scale gasification process in order to characterize the gaseous products. At isothermal conditions at a fixed temperatures (800, 1000, 1200oC), the concentrations of CO, H2 and CH4 increased but CO2 and N2 decreased with lower equivalent ratio (ER). C2H6 concentration was varying and not depending upon ER. Carbon conversion efficiency, gas and tar yields increased with increasing ERs. Tar yield was related to carbon conversion efficiency and gas yield.

Consumers increasingly prefer HDTV (high definition television), including LCD (liquid crystal display), LED (light emitting diode), and plasma TVs (television), and existing analog TV broadcasting system will be switched to digital broadcasting at the end of 2012 in Korea. Even for computer monitors, CRT (cathode-ray tube) monitors are no longer preferred because of customers’ increasing desire for thinner and lighter monitors and mobile computers. It is anticipated that these shifts will lead to a dramatic increase in disposal of analog TV sets. In 2012, it is estimated that about 117 thousand tons of CRT glass waste will be generated in Korea. CRT glass waste is not only Korea’s problem but also global issue, which needs worldwide attentions and policies for conserving useful resources and preventing groundwater pollution from heavy metals contained in CRT glass waste in case of landfill. It is important to develop BATs (best available technologies) to recycle CRT glass waste properly in short times. Therefore, in this study recycling possibility of CRT class was evaluated for the clay brick including powder of CRT glass of after crushing. Compressible strength and absorption factor of fabricated sample clay bricks were measured and observed whether they could satisfy the Korean Industrial Standard to use as normal bricks or not. The clay bricks containing under 5% of CRT panel glass powders were found to show enough quality as bricks, therefore the recycling of CRT cullet as materials of clay bricks could be utilized as one of the options.

Expanding economic growth, the increased and shortened of electronic products rapidly last a couple of decades in Korea. Furthermore, as converting to digital broadcasting system, the amount of discarded analog type TV containing cathode ray tube(CRT) glasses are increasing significantly. Accordingly, since there is no demand for CRT glass anymore, it is very important to find out how to recycle a waste CRT glass. The research was carried out to investigate the best available technologies for recycling waste CRT glass. Primary feasibility studies to find the appropriate technologies were performed in advance and then the use as aggregates of cement bricks was found as a simple and economic way of recycling CRT panel glass cullet. Based on the selection of proper technology, which is the aggregate of cement bricks fabrication using CRT glass crushed, the evaluation of recyclability were made by replacing CRT glass particles to aggregates in the mixture of cement bricks. Up to 50% of sand or stone powder was replaced and the bricks with CRT glasses were manufactured and tested in their qualities as concrete bricks. The bricks including 20 to 30% of CRT particles instead sand or stone powder were good enough to meet the standard in bending strength and absorption rate.

As increasing incidents of FMD (Foot and Mouth Disease) in recent years, the country has struggled with huge economic losses and environmental problems. Because of relying only on the burial method according to domestic condition, it needs to consider the alternative measure such as the incineration with being no secondary environmental pollution. In addition, such FMD and AI (Avian Influenza) as classifying in the first-class malignant diseases are very important to be ready with rapidly initial response because of the fact being quickly spreaded with high infection speed. Accordingly, a favorable initial response by the introduction of mobile incinerators has been forced to consider. In this study, it analyzed and compared the existing disposal regulations and methods of carcasses to establish the reasonableness about introducing an incineration technology. In addition, domestic and international disposal status was compared as investigating regulations or disposal law, guidelines of livestock in major developed countries. To introduce the mobile incineration facilities in domestic, it is surveyed international examples and related regulations of using and developing mobile incinerators. The results of study could be used as basic information to design and utilize a mobile incineration process for slaughter animals by deceases.