다양한 구조시스템간 반복하중에 대한 거동 성능을 비교하고자 에너지 개념을 확장하였다. 이로부터 에너지 흡수효율이 정의되었는데 이는 구조체의 누적에너지 흡수능력을 기준이 되는 탄성-완전소성시스템의 누적에너지 흠수량으로 나누어 무차원화한 것이다. 이를 위하여 반복하중실험으로부터 구한 실험결과들을 정리하여 에너지곡선의 형태로 표현하여야 한다. 제안된 방법을 이용하여 기하학적으로, 재료적으로 또한 구법이 서로 상이한 구조체간의 내진 성능에 대한 상대적이며 객관적인 비교가 가능해진다. 또한 이 방법의 가장 큰 장점 중의 하나는 구조물의 파괴형태와 관계없이 반복하중에 의한 힘-변위 관계만 주어지면 충분하다는 것이다. 제안된 방법을 두 시험체의 실험결과에 적용하여 그 타당성을 입증하여 보았다.

This study measured the energy recovery rate of each municipal waste incineration facility according to the revised energy recovery rate estimation method, which targeted four municipal waste incineration facilities (Unit No. 7). The results calculated by the measuring instruments were used for each factor to estimate the recovery rate, and the available potential of available energy was examined by analyzing the energy production and valid consumption. As a result of the low heating value, 2,540 kcal/kg was calculated on average when the LHVw formula was applied, which is approximately 116 kcal/kg higher than the average design standard of 2,424 kcal/kg. The energy recovery rate was calculated as 96.9% on average based on production and 67.5% based on effective consumption, and the analysis shows that approximately 29.4% energy can be used.

This study was carried out to examine the improvement plan by analyzing the characteristics of imported wastes, operation rate, and benefits of energy recovery for incineration facilities with a treatment capacity greater than 50 ton/ day. The incineration facility capacity increased by 3,280 tons over 15 years, and the actual incineration rate increased to 2,783 ton/day. The operation rate dropped to 76% in 2010 and then rose again to 81% in 2016. The actual calorific value compared to the design calorific value increased by 33.8% from 94.6% in 2002 to 128.4% in 2016. The recovery efficiency decreased by 29% over 16 years from 110.7% to 81.7% in 2002. Recovery and sales of thermal energy from the incinerator (capacity 200 ton/day) dominated the operation cost, and operating income was generated by energy sales (such as power generation and steam). The treatment capacity increased by 11% to 18% after the recalculation of the incineration capacity and has remained consistently above 90% in most facilities to date. In order to solve the problem of high calorific value waste, wastewater, leachate, and clean water should be mixed and incinerated, and heat recovery should be performed through a water-cooled grate and water cooling wall installation. Twenty-five of the 38 incineration facilities (about 70%) are due for a major repair. After the main repair of the facility, the operation rate is expected to increase and the operating cost is expected to decline due to energy recovery. Inspection and repair should be carried out in a timely manner to increase incineration and heat energy recovery efficiencies.

Domestic automotive shredder residue (ASR) recycling facilities must comply with 60% of the energy recovery criteria calculated by the waste control act, based on resource circulation of electrical and electronic equipment and vehicles. The method of calculating energy recovery criteria was newly enacted on November 6, 2017, and it has been judged that it is necessary to consider applicability. In this study, the energy recovery efficiency of 7 units was calculated by past and present calculation methods. Furthermore, this study attempts to find applicability and a method of increasing the energy recovery efficiency by taking advantage of available potentials. An analysis of the calculation results showed that the average values calculated by past methods, present methods, and the method that includes available potentials are 76.35%, 70.68%, and 78.24%, respectively. Therefore, the new calculation method for energy recovery efficiency is also applicable to domestic automotive shredder residue recycling facilities.

This paper presents about design efforts of a human-sized quadruped robot leg for high energy efficiency, and verifications. One of the representative index of the energy efficiency is the Cost of Transport (COT), but increased in the energy or work done is not calculated in COT. In this reason, the input to the output energy efficiency should be also considered as a very important term. By designing the robot with customized motor housing, small rotational inertia, and low gear ratio to reduce friction, high energy efficiency was achieved. Squatting motion of one leg was performed and simulation results were compared to the experimental results for validation. The developed 50 kg robot can lift the weight up to 200 kg, and during squatting, it showed high energy efficiency. The robot showed 71% input to output energy efficiency in positive work. Peak current during squatting only appears to be 0.3 A.

2005년부터 음식물류폐기물의 직매립이 금지됨에 따라 이에 따른 처리수단으로 자원화(민간 사료화, 공공퇴비화 위주)시설을 많이 설치하여 운영하였다. 하지만 음식물류폐기물을 이용하여 생산된 사료와 퇴비에 대한 사용자들의 부정적인 인식으로, 생산된 부산물이 다시 폐기물로 되는 악순환이 지속되어 왔다. 또한 런던협약에 의해서 2012, 2013, 2014년에 하수슬러지, 음폐수, 축산분뇨 및 하수슬러지 등 유기성폐기물의 해양배출이 금지됨에 따라 고농도의 유기물을 육상에서 처리해야 했기 때문에 부수적으로 바이오가스를 얻을 수 있는 혐기성 소화에 많은 관심을 갖게 되었다. 그러나 많은 지자체에서 혐기성 소화의 이해와 운전기술의 부족으로 시설 운영에 실패 또는 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 음식물류폐기물과 음폐수의 혼합소화 운전을 하고 있는 대전광역시 내 바이오 에너지화 시설의 혐기성 소화 효율을 실험적으로 분석하고 향후 유기성폐기물의 혐기소화를 이용한 처리 가능성을 살펴보았다. 음식물류폐기물과 음폐수의 총 반입량은 평균 353.17 ton/day이며 그 중 296.47 ton/day이 혐기성 소화조에 투입되었으며 나머지 56.7 ton/day는 매립처리하는 것으로 측정되었다. 시설 내 중간 저장조, 혐기성 소화조, 안정화조의 경우 평균 TS 제거 표율은 72.5%, VS는 80.2%로 측정되었으며 평균 바이오 가스 발생량은 26,450 Nm3/day, 이중 CH4 함량은 63.83%로 측정되었다. VS당 바이오 가스 및 CH4 발생량은 0.77 Nm3-biogas/kg-VS, 0.49 Nm3-CH4/kg-VS로 측정되었으며, VS/TS 비는 중간 저장조, 혐기성 소화조, 안정화조에서 각각 87.0%, 72.5%, 62.5%로 나타났다. 이와 같은 결과를 기반으로, 바이오 에너지화 시설 내 혐기성 소화조 및 안정화조에서 메탄생성세균이 활발하게 성장하고 있어 소화조 효율이 높은 것으로 판단되었다.

Since 2005 the landfilling of food waste has been prohibited, and many recycling facilities (private, domestic, animalfeed conversion, public composting) have been constructed and operated as waste-treatment centers. However, due to the negative attitude of users on the domestic animal feed and compost produced from food waste, the byproducts of waste have created a vicious cycle, needing treatment themselves. In addition, the London Convention prohibited the discharge of organic waste such as sewage sludge into the ocean in 2012 and of food-waste leachate in 2013. An alternative to landfilling and incineration is to treat biomass with anaerobic digestion. However, the anaerobic-digestion efficiency of the Daejeon City bioenergy facility, which has adopted a mixed digestion process of food waste and food waste leachate, has not been reproduced in other municipalities due to a misunderstanding of anaerobic digestion and a lack of operating skill. Thus, the anaerobic-digestion efficiency of the bioenergy facility in Deajeon is analyzed, and it provides basic information for the anaerobic co-digestion of organic wastes.

In the past, the role of incineration facilities was mainly to reduce waste and stabilize disposed material. However, as a key aspect of waste management policy, the concept of “waste Minimization and sustainable resource circulation society” has become an issue, and the effective use of waste has been emphasized. As a result, to promote the recycling of wastes from January 1, 2018, the Framework Act on Resource Circulation has been implemented. In this study, estimation factors that can affect the increase of energy recovery are selected by reviewing the estimation method of industrial waste incineration facilities having a separate boiler; moreover, the effect of calculation factors on energy recovery was quantitatively evaluated. According to this study, when the heat loss, condensate temperature, and power consumption decrease by 10%, the energy recovery of the target facilities increase by 0.4% (0.22 ~ 0.63%), 1.09% (0.57 ~ 1.32%), and 1.16% (0.52 ~ 2.13%) on an average.

Insulation materials used for building save energy and can be classified into inorganic and organic materials. Organic insulation emits toxic gases in a fire and has lower water resistance. Inorganic insulation is heavy and has poorer thermal performance than that of organic material. This study evaluated the physical properties and fire resistance of lightweight inorganic insulation foaming material made of waste glass powder. The test results showed that the inorganic material performed well with low density and low thermal conductivity for an insulation material. Foam insulation material manufactured from glass powder was sufficient as a fire-resistant product.

전 세계적으로 자원의 고갈과 온실가스로 인한 기후변화가 지구의 환경을 위협하는 요인으로 작용하고 있다. 이에 국내에서는 폐기물의 재활용을 촉진하고, 더 높은 부가가치를 부여하기 위한 기술･정책적 노력들이 이루어지고 있다. 그 중 하나로 생활폐기물을 기계적 선별공정과 생물학적 처리 공정이 결합된 MBT(Mechanical Biological Treatment) 시설이 도입되었다. 국내에서 발생되는 폐기물은 가연분 함량이 높아 SRF(Solid Refuse Fuel)로 생산할 경우 에너지 자원의 대체제로 사용 가능성이 크다고 판단된다. 이에 본 연구에서는 국내에서 생산되는 SRF에 대하여 기초특성분석을 실시하고 효율적인 열에너지 회수를 위해 연소실험을 진행하였다. 시료의 기초특성분석결과, 수분, 회분함량이 낮고 탄소성분과 발열량이 높게 나타났다. 연소 특성 및 오염 물질의 발생 특성을 파악하기 위하여 고정층 반응기에서 공기비 1.8~2.6 범위에서 실험을 진행하였다. 뿐만 아니라 각 공기비에서의 배가스 성분을 연소가스측정기(MK9000)를 이용해 그 특성을 알아보았으며 가스상 오염물질 배출특성을 알아보기 위하여 오염물질인 HCN, HCl 에 대해 분석을 실시하였다. 배가스 특성에서 CO의 농도가 거의 0%로 나타난 것으로 보아 완전연소가 잘 일어나고 있음을 판단 할 수 있었다. 또한 배출된 가스상 오염물질의 경우 배출 허용기준(HCl 15ppm, HCN 5ppm)을 모두 만족하는 것으로 나타났지만 NOx의 경우, 배출 허용 기준(80ppm)에 비해 약간 높은 값을 보였다. 모든 조건을 고려하였을 때 연소 반응이 활발히 일어나는 것을 알 수 있었지만 SRF를 연소공정에 적용시 추가적인 NOx 제어 시설이 필수적으로 설치되어야 할 것으로 판단된다.

국내 폐기물 소각시설의 에너지 회수효율 관련 규정으로는 ｢폐기물관리법 시행규칙｣ 제3조(에너지 회수 기준 등)에 명시되어 있으며, 에너지 회수효율 기준으로는 75 % 이상(생산량 기준) 회수된 열에너지를 스스로 이용하거나 다른 사람에게 공급할 것으로 규정하고 있다. 또한, 2016년 5월 제정된 ｢자원순환기본법｣ 내 제21조에서는 폐기물을 순환이용할 수 있음에도 불구하고 소각･매립방법으로 처분하는 경우 폐기물처분부담금을 부과하도록 명시하였으며, 동법 제24조에 따르면 소각열에너지를 50 % 이상 회수하여 이용하는 경우 폐기물처분부담금을 감면할 수 있도록 규정하고 있다. 그러나 현행 에너지 회수효율 기준은 생산에너지를 기준으로 산정하고 있어 실제 유효하게 이용된 에너지의 평가가 곤란하며, 에너지원으로는 전력에너지가 반영되지 못하여 에너지 회수효율 증진을 위한 유인방안이 부족한 실정이다. 국내의 폐기물 소각시설의 저위발열량 산정방법으로는 원소분석법(Dulong, Steuer 등), 단열 열량계(Bomb Calorimeter)를 이용하여 측정･분석하고 있으나 소량의 시료 채취를 통하여 폐기물의 대표성을 확보하기에는 많은 어려움이 따른다. 또한, 소각로에 투입되는 폐기물의 특성(성상의 다양성, 계절적 영향 등) 및 시설의 특성 등을 반영하지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 지역적 특성 및 소각로･보일러의 형태(stoker, Rotary Kiln, FBC )등을 고려하여 현재 운영 중인 폐기물 소각시설(생활, 사업장) 11개소(17호기)를 대상시설로 선정하여 계측기 측정데이터 및 현장측정(배출가스 조성, 바닥재 배출온도 및 강열감량, 소각로 및 보일러 방열손실)을 통하여 해당 시설의 저위발열량 및 에너지 회수효율을 산정하였다. 이와 같은 산정결과를 바탕으로 향후 에너지 회수효율 향상 제고를 위한 기초자료로 활용하고자 한다.

우리나라의 폐기물 정책은 안정적 처리에서 자원순환으로의 변화를 추구함으로 선진화 기반을 마련하고 있다. ｢자원순환기본법｣에서는 자원순환사회로의 전환을 위한 기본사항들을 규정함으로써 물질재활용 뿐만 아니라 에너지재활용을 극대화하기 위한 정책을 제시하고 있다. 이처럼 폐기물을 처분 대상 물질이 아닌 순환자원으로 활용함으로써 천연 자원과 에너지 소비의 절감 및 온실가스 배출량 감축 등 국가차원의 정책 목표를 달성하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 소각처리는 폐기물 적정처분과 폐기물에너지를 열원 또는 전력으로 회수할 수 있는 중요한 역할을 담당하고 있으며, 소각시설에서의 에너지 회수효율은 국내 폐자원 에너지 활용 수준 파악과 개선방안 마련을 위한 척도 및 기초자료로 활용되고 있다. 최근 환경부에서는 소각시설에서의 에너지 회수효율 산정방법을 개정하였으며, 산정 방법 및 결과의 객관성과 타당성을 확보하고자 하였다. 개정된 산정방법에서는 소각시설에서 생산된 에너지 중 실제 유효하게 사용된 에너지만을 포함하도록 제시하고 있으며, 각 산정인자에 적용되는 데이터는 계측기기를 통한 객관적인 실측 자료를 적용하도록 규정하고 있다. 본 연구에서는 국내의 열분해･고온용융 소각시설을 대상으로 저위발열량 및 에너지 회수효율을 산정하였으며 잠재적 활용가능 에너지량을 파악하였다. 대상 시설은 총 7개소로 에너지 회수효율 산정결과 평균 약 40.5%의 결과를 나타냈으며, 투입에너지의 약 34.2%가 에너지 가용잠재량으로 파악되었다. 가용잠재량은 생산된 에너지 중 실제 사용되지 못하고 버려지는 에너지량으로 판단할 수 있으며, 외부 수요처 확대 및 소내 열에너지 공급을 통하여 에너지 회수효율을 증가시킬 수 있는 잠재량을 의미한다. 아울러 열분해･고온용융 소각방식은 연료를 생성하고 처리잔재물을 용융시킴으로써 다이옥신 등의 유해물질을 파괴하는 환경적으로 유리한 장점을 가진 방식이다. 향후 이와 같은 열분해･고온용융 소각방식의 친환경적 장점 등이 반영된 에너지 회수효율 세부 산정방법의 도출이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 실질적인 소각열 에너지 유효 사용량에 대한 정량적 분석･평가를 수행하였으며, 이러한 측면에서 본 연구의 결과는 향후 국가 수준의 에너지 회수효율 증진 방안 마련 및 기술개발 등을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

The growth of the Waste-to-Energy (WTE) industry is attracting attention as a powerful means of reducing greenhouse gas emissions; the Korean government is supporting various efforts such as increasing R&D investment. Despite the importance of the WTE industry, the analysis of R&D efficiency remains insufficient. This study analyzes the R&D efficiency of the Korean WTE industry and its determinants. After R&D activities are separated into input and output, R&D efficiency is analyzed with regard to whether R&D input contributes to increased R&D output using multiple regression and logistic regression methodologies based on the survey of Korean WTE firms. In the results of analysis, the introduction of new products and services was positively affected by R&D manpower and education-training. In addition, the redesign of products and processes was positively affected by R&D expenditure, R&D manpower, education-training, and the reward system. The policy implication is that education and training for R&D manpower should be provided to improve R&D efficiency, and there should be investment in basic and applied research and development research should be expanded to gain global compETitiveness.

미생물연료전지(MFC)는 폐기물 속에 포함된 유기물을 전기로 전환하는 시스템으로 스케일업(scale-up)과 전압 및 전류 향상을 위해서는 미생물연료전지의 스택(stack)이 필요하다. 미생물연료전지의 전압을 향상시키기 위해서는 직렬연결, 전류를 증가시키기 위해서는 병렬연결이 필요하며 각 연결방법에 따른 유기물 제거와 전력생산의 관계는 폐기물 처리와 에너지 전환 효율적인 측면에서 중요한 인자이며 이에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구는 2개의 미생물연료전지(MFC 1, 2) 셀을 미연결, 직렬 연결, 병렬 연결하였을 때 유기물 변화와 전류 발생량을 모니터링한 후 이에 따른 쿨롱효율을 분석하여 각 연결에 따른 유기물 변화와 에너지 전환 효율에 따른 효과적인 스택 방법을 제시하고자 한다. 미연결된 미생물연료전지(MFC unit 1, 2), 직렬 연결된 미생물 연료전지(MFC 1-2), 병렬연결된 미생물연료전지(MFC 1//2)의 하루 동안 변화된 화학적 산소 요구량(COD)는 각각 163mg, 213mg, 194mg으로 직렬 연결된 미생물연료전지에서 가장 높은 유기물 제거율을 보였다. 이 때 발생된 평균 전류는 각각 2.13mA, 2.83mA, 4.14mA로 병렬 연결된 미생물연료전지에서 가장 높은 전류 값을 보였으나 유기물 제거량과 전류 발생량으로부터 계산된 쿨롱효율은 각각 19.8%, 10.5%, 15.2%로 미연결된 미생물연료전지에서 가장 높은 쿨롱효율 값을 나타났다. 비록 각기 다른 유기물 변화, 전류 생산, 쿨롱효율 값을 보였지만 각 연결에 따른 미생물연료전지의 성능을 측정하였을 때 비슷한 전력 값이 생산된 것을 확인할 수 있었으며 이는 각 연결 방법에 따른 에너지 손실이 다르다는 것으로 추측할 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 미생물연료전지 스택시 병렬연결 방법이 폐기물 내에 유기물 처리와 에너지 전환 효율 적인 측면에서는 가장 효과적인 방법이라고 판단된다.

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.

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.

2016년 제정된 ｢자원순환기본법｣에서는 폐기물의 발생을 최대한 억제하고 발생된 폐기물을 순환이용 및 적정 처분하도록 하며, 자원순환사회로의 전환을 위한 기본적인 사항들을 규정하고 있다. 이에 따라 물질재활용 뿐만 아니라 에너지재활용을 극대화하기 위한 정책의 필요성이 부각되고 있으며, 폐기물 적정처리 및 에너지자원의 재활용 측면에서 소각처리 및 소각열 회수의 중요성이 더욱 대두되고 있다. 그러나 기존의 소각시설 에너지회수효율 산정 방법은 유효하게 사용된 에너지가 아닌 생산에너지를 기준으로 산정함으로써 에너지 회수율 증진을 위한 제도 도입 취지와 목적 구현에 한계를 나타냈다. 이에, 개정된 에너지 회수효율 산정방법에서는 에너지 회수를 위한 기술력 향상 및 회수 에너지 활용도 증진을 위하여 생산된 에너지 중 유효 사용량을 기준으로 산정하도록 제시하고 있다. 또한 에너지 회수효율 및 폐기물 저위발열량 산정을 위한 모든 인자를 계측장비를 통한 계측 데이터 및 현장 측정･분석 결과를 적용하도록 하여 데이터 및 산정 결과의 신뢰성과 객관성을 확보하도록 하였다. 이에, 본 연구에서는 개정된 에너지 회수효율 산정방법을 바탕으로 국내 사업장폐기물 소각시설에서의 폐기물 저위발열량과 에너지 회수효율을 산정하였다. 대상시설은 스토커소각로 5기, 로터리킬른-스토커 병합식 소각로 1기, 로터리킬른 소각로 2기, 유동층 소각로 2기로 선정하였으며 산정 인자는 업체 내 실제 계측기기 측정값과 현장 측정･분석 결과 값을 적용하였다. 폐기물 저위발열량 산정결과 평균 약 3,350.5kcal/kg의 저위발열량을 나타냈으며, 에너지 회수효율 산정결과 에너지 생산량 기준 평균 약 58.6%, 에너지 사용량 기준 평균 약 49.0%로 산정되었다. 에너지 유효 사용량 기준과 생산량 기준의 에너지 회수효율 산정 결과는 약 10%의 차이를 나타냈으며, 이는 외부 공급 및 공정 내유효 사용 등을 통하여 잠재적으로 활용 가능한 양으로 판단된다. 아울러 소각시설에서는 보다 높은 에너지 회수효율 제고를 위하여 안정적 운영･관리, 소내 사용 에너지 절감, 터빈 발전 방식의 개선 등 다양한 에너지 회수 방안을 강구할 필요가 있을 것으로 판단된다.

우리나라는 반도체, 철강, 자동차, 선박 등의 제조업을 토대로 경제규모를 성장시켜왔으며, 성장에 비례하여 에너지 수입 의존도 또한 증가했다. 현재 우리나라는 에너지의 95% 이상을 수입하여 사용하고 있는 에너지 다소비 국가로써 2013년 기준 제조업 원자재의 전체 수입량은 하루 평균 약 1조원에 이르는 것으로 집계되었다. 하지만 국내에서 발생되는 폐기물의 약 50% 이상이 에너지 회수에 이용될 수 있음에도 불구하고 단순히 소각 및 매립으로 처리가 되고 있어 에너지 다소비 국가의 현실과는 대조적인 폐기물처리가 이루어지고 있음을 알 수 있다. 이에 환경부는 ｢자원순환기본법(2018.01.01. 시행)｣을 마련하여 폐기물의 에너지화를 계획하고 있으며, 이와 관련해 소각으로부터 발생되는 열원, 온수, 증기 등의 에너지를 최대한 활용하여 그 효율에 따라 폐기물처분부담금을 감면해주는 방안을 구상하고 있다. 따라서 소각시설의 열에너지 회수효율 산정 및 산정을 위한 주요인자들의 과학적인 접근방법이 요구되었으며, 이에 본 연구에서는 열에너지 회수효율의 주요인자인 저위발열량 및 출열항목에 대하여 산정하고, 산정된 저위발열량 결과와 각 시설의 저위발열량 설계 값 및 발열량계측정값을 비교하여 타당성에 대하여 검토하고자 한다. 본 연구는 1차(2016.05.09.~2016.08.31.) 7개 시설(8호기), 2차(2016.09.05.~2016.10.30.) 4개 시설(9호기)로 진행하였으며, 대상 시설의 선정은 폐기물의 종류, 보일러의 설치형태, 소각로의 형태를 고려하여 선정하였다. 열에너지 회수효율의 산정을 위한 계측항목에 관련한 데이터를 일별로 수집하였으며, 계측 외 항목은 직접 측정하여 저위발열량 및 출열항목 등을 산정하였다. 대상 시설의 저위발열량 산정결과는 1차의 경우 2,776.6~3,881.4kcal/kg, 2차의 경우 1,921.5~5928.7kcal/kg으로 분포되는 것으로 나타났으며, 2차 대상시설 중 저위발열량 결과 값이 5928.7kcal/kg으로 산정된 시설의 경우 사업장폐기물 소각시설로 지정폐기물 투입비율이 100%인 것으로 나타났다. 연구결과, 지속적인 데이터 수집을 통해 출열항목을 산정하여 열에너지 회수효율을 극대화 시킬 방안을 마련해야 하며, 또한 과학적 근거를 수반한 저위발열량 산정방법을 마련해야 할 것으로 판단된다.

염색가공 공정 중 텐터 후처리 과정은 섬유에 다양한 기능성을 부여하기 위해 화학약품 처리 후 건열에 의한 섬유의 셋팅을 하는 단계로 건조에 필요한 고온의 열원이 필요로 한다. 고온의 열원에 의해 기계작동을 위한 윤활유가 증발되면서 유증기(Oil-mist)형태와 각종 첨가제에서 증발된 오염성분이 함께 배출되게 된다. 또한 열원 에너지 특성상 150~160℃ 고온의 폐열이 상당량 발생한다. 염색가공 산업의 에너지 비용은 제품가격의 상승을 가져오고 있으며 이에 따른 저인금 개발도상국간의 경쟁력 저하를 발생시키고 있어 배기되는 폐열을 회수/재이용을 하는 시스템 도입이 시급한 과제이다. 기존 텐터후단에서 발생되는 폐열을 회수하기 위한 연구사례가 있지만 배기가스 중 함유된 분진 및 폐유로 인한 열교환 모듈의 폐쇄에 따른 열교환 효율 미비로 성공적인 상용화 모델이 없는 실정이다. 이를 해결하고자 섬유업종 텐터 후단에서 발생되는 고온의 배기가스를 전단 열교환식 스크라바와 건식전기집진 기술을 접목하여 폐열 회수와 동시에 악취유발물질인 폐유를 회수하고 회수 된 폐유는 정제연료유로써 재활용 가능성을 평가하였다. 본 연구를 위해 400CMM 규모의 열교환 스크라바 건식전기집진 시설을 부산에 위치한 ‘D’사의 염색가공업체에 설치하여 폐열에너지 회수량, 폐유 회수량, 회수된 폐유의 총발열량등을 평가 하였다. 평가 기술 적용대상 업체는 합섬 섬유(폴리에스테르)원료로 해포, 염색, 가공 등의 공정을 거쳐 염색된 화학섬유를 제품으로 생산하는 염색 가공업체로 360 m3 용량의 텐터 1대를 보유 하고 있다. 기존 개발된 건식전기집진시설의 낙모와 폐유로 인한 집진모듈의 오염으로 인한 관리 어려움을 개선하기 위한 열교환식 스크라바를 적용 하여 부산 염색공단내 보급화에 성공하였다. 운전 성능 평가 결과 회수되는 폐유는 0.032 L/m3･hr으로 평균 수분량 8.1~8.2%의 양질의 폐유를 회수 하였으며 발열량은 100,444 kcal/kg으로 B-C유 발열량과 유사 하였다. 배기가스에서 회수된 폐열(에너지)회수량은 평균 발생량 대비 67%인 16 kcal/m3･hr이며 암모니아와 톨루엔의 제거효율 70%이상의 우수한 결과를 나타냈다.