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.

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.

폐기물로부터 에너지를 회수하고자 하는 노력은 전세계적인 추세이며, 국내에서도 가연성 폐자원의 효율적인 친환경적 처리, 에너지 회수를 위한 다양한 정책과 법규가 만들어져 진행되고 있다. 가연성 폐기물로부터 에너지를 회수하는 전통적인 방법인 소각과 비교하여 가스화 기술은 생산된 합성가스를 다양한 방법으로 활용할 수 있다는 장점을 보유하고 있다. 합성가스가 가지고 있는 화학적 에너지를 활용하여 직접 엔진을 가동할 수 있으며, 가스화 방식에 따라 합성가스 내에 포함된 수소, 일산화탄소 등의 성분을 화학반응의 원료로 사용할 수도 있다. 따라서, 국내에서도 폐기물로부터 얻어진 합성가스를 다양한 방법으로 활용하기 위한 많은 연구들이 진행중에 있다. 본 연구에서는 국내 지자체에서 발생되는 생활폐기물의 비성형고형연료화 및 가스화 발전 기술을 적용하여 폐기물이 갖는 에너지를 회수하고자 비성형고형연료 8톤/일 규모의 하향식 고정층 가스화로와 세정설비, 가스엔진 발전을 통해 약 250kW이상의 전력을 생산하는 시스템을 설치 및 운영하였으며, 실증설비의 설계를 위한 다양한 인자에서의 결과를 알아보았다. 가스화 특성에 따른 발전 효율을 토대로 가스화 기술의 경제성을 평가함에 따라 상용공정으로의 적용 가능성을 확인할 수 있었다.

신재생에너지의 적극적 활용은 전세계적인 추세이며, 국내에서도 가연성 폐자원의 효율적인 친환경적 처리, 에너지 회수를 위한 다양한 정책과 법규가 만들어져 진행되고 있다. 가연성 폐기물로부터 에너지를 회수하는 전통적인 방법인 소각과 비교하여 가스화 기술은 생산된 합성가스를 다양한 방법으로 활용할 수 있으며, 100톤미만의 폐기물 처리시 소각보다 월등히 높은 효율을 보이고 있다. 따라서 사용연한이 도래하는 국내 중소규모 소각시설의 대체 및 플랜트의 해외 수출 등을 위해 폐기물 고형연료의 가스화 기술의 개발이 진행중이다. 본 연구에서는 이러한 폐기물 고형연료 가스화 플랜트 기술의 개발을 위해 생활폐기물을 대상으로 비성형 고형연료를 제조하고, 제조된 고형연료를 공기사용 고정층 가스화를 통해 합성가스를 생산하여 이를 직접 가스엔진 발전기에 도입함으로써 일정량의 전력을 생산하는 경우 가스엔진 발전기의 운전 특성에 대해 연구하였다. 가스엔진 발전기의 운전에서 중요한 운전인자는 무엇인지 확인하고, 이를 통해 안정적인 가스화 엔진발전을 위한 개선사항에 대해 알아보고자 하였다.

폐기물 가스화 시스템은 폐기물을 원료로 하여 CO, H2 및 CH4이 주성분인 합성가스를 생산하고, 생산한 합성가스는 발전, 가스연료, 수송용 연료 및 화학원료 등으로 사용할 수 있다. 폐기물 가스화 시스템의 공정은 폐기물을 원료로 하기 때문에 안정적으로 합성가스를 생산할 수 있도록 제어하는 기술이 필요하다. 특히 폐기물가스화 가스엔진 발전 연계 시스템은 합성가스 엔진으로 공급되는 합성가스의 조성과 발열량이 중요한 공정제어 인자이다. 일반적으로 폐기물 합성가스의 조성은 기기분석(NDIR 등)을 통하여 실시간으로 모니터링 할 수 있으나 주요 성분에 대한 분석만 가능하며 합성가스에 포함된 탄화수소계 연료에 대한 함량을 측정할 수 없음에 따라 합성가스 발열량 측정값 오차가 발생한다. 합성가스의 연료가스 성분을 보다 정확하게 측정하여 합성가스의 발열량을 확인하고 가스엔진 발전효율을 산출하기 위하여 GC 분석을 수행한다. GC 분석 데이터는 GC와 연계된 컴퓨터에서 확인할 수 있고 자체적으로 고유한 형식의 파일로 저장됨에 따라 분석된 데이터로부터 발열량을 확인하기 위해서는 추가적으로 계산을 수행해야 하므로 분석이 완료된 시점에서 실시간으로 발열량을 확인할 수 없다. 폐기물 가스화 발전 시스템의 보다 안정적인 운전을 위하여 GC분석 결과를 중앙제어실 운전자가 실시간 모니터링하여 제어하는 ICT 모니터링 제어 기술을 구축하는 것이 시스템의 제어 효율성을 높일 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 중앙제어실에서 폐기물 가스화 발전시스템을 효율적으로 제어하면서 실시간으로 GC분석 데이터와 자동으로 계산된 발열량을 확인할 수 있도록 모니터링 시스템을 개발하였다. GC 분석 데이터 실시간 모니터링 시스템은 Client/Server 구조로 개발하였으며, 모니터링 된 데이터는 데이터베이스로 저장하여 추가적인 분석이 가능하도록 하였다.

This paper was conducted experimental work to energy recovery and syngas production using a pilot scale fixed bed gasification process of solid waste. The temperature of gasifier bottom section was the highest at about 522 ~ 808oC. The syngas composition was contained CO 10.0 ~ 11.4%, H2 8.4 ~ 11.3%, CH4 3.7 ~ 3.9%, CnHm 3.3 ~ 4.3% with lower heating value 1,500 kcal/Nm3. About 68.8% of the waste and the air energy is converted to syngas. Approximately 8.4% is lost in heat of heat exchanger and cleaning process and about 0.8% of the heat energy is recycled into the gasifier in the form of preheated air. The electric power output rate was found to range 10.5 to 12.5 kW.

Incineration allows for the recovery of energy from combustible waste. It would be highly beneficial to society if this heat could be used efficiently. However, due to the difficulties involved with storing and transporting heat energy, consumers would need to live near incineration facilities in order to make efficient use of this heat energy. Moreover, it is usually difficult to achieve a balance between heat demand and supply. For instance, although there is a significant demand for heat in Northern Europe, the demand for electricity in that region is larger than the demand for heat in Central/Southern Europe. Hence, the preferred form of energy recovery differs depending on the nation or regional conditions. However, there are no limitations with regard to electricity because it can be used in a variety of ways. As a result, leading countries such as those in the European Union and the United States have been developing technologies and building facilities to recover electricity. In Korea, stable operation (steam condition 200-300℃, 20-25bar) was given priority over energy recovery because the country’s background with regard to the measure for dioxin is different from that of Europe or the United States. In addition, the produced energy has been mostly self-consumed rather than sold. While Korea is implementing incineration energy recovery, the country’s incineration power generation is considerably lower than that of leading nations. According to the 6thbasic plan for power supply(2013–2027), which was announced in 2013, the government of Korea is planning to secure a power generation capacity of 688 MW (as of 2012, a level of 74 MW was attained) from waste. Accordingly, this paper examined trends and efficiency improvements for incineration power generation in leading countries.

본 연구에서는 북한의 발전(發電) 수자원 가능량을 조사하기 위해 포장수력 이론을 적용하였다. 발전수자원 가능량이라 함은 발전을 할 수 있는 수자원의 양을 뜻하며, 유역의 수자원을 효율적으로 사용할 수 있는 지점에 댐을 건설하기 위해 조사한다. 포장수력은 전원개발의 대상이되는 수력자원의 크기를 의미하며 수력에너지의 부존특성 개발의 방식 등을 감안하여 이론포장수력, 기술적 포장수력, 경제적 포장수력 등 3가지 유형으로 구분되나 본 연구에서는 북한의 자료의 한계로 인해 이론포장수력조사 방법에 대해서만 산정하였다. 이론포장수력이란 높은 곳에서 강하한 강수가 유역을 따라 해면까지 유하하는 데서 얻을 수 있다고 보는 유수의 잠재적 에너지로서 총 낙차와 강수량의 상승적 비례관계에 따라 산정한다. 북한의 압록강, 두만강 등 총 7개의 유역에 대해서 북한의 이론포장수력을 산정하였다. 이를 위해 북한의 27개의 강우관측소 자료를 이용해 유역별 강수량을 산정하였고 북한의 고도별 면적 강수량을 산정하기 위해 MODIS에서 제공하고 있는 Aster Gdem에서 북한 지역의 DEM을 추출하여 본 연구에 이용하였다. 이론포장수력 산정 결과 압록강유역이 7562.2×10³KW으로 가장 높았으며, 상대적으로 높은 표고에 위치한 압록강과 두만강에서 높게 산정되었다. 북한의 발전 수자원 가능량을 조사함으로써 유역의 수자원을 효율적으로 사용할 수 있는 지점을 파악할 수 있으며, 수자원의 장래 개발 가능성을 파악하고 그 개발을 촉진시키는 데에 지침이 되는 기본 자료로서 활용이 가능할 것으로 예상 된다.

In order to clarify the characteristics of Photo-Volatic(PV) power generation over the Korean peninsula with complex terrain, special meteorological observation campaign was carried out for one year from 25 May 2011. Analysis is based on the comparison between observed meteorological elements and PV values generated at rated capacity 200 kW power plants. Solar radiation observed at 15° inclined surface is 11 % larger than that observed at horizontal surface due to low elevation angel of the sun during winter season. The PV power generation tend to be more similar the variation of inclined surface irradiance than horizontal surface irradiance. Increasing air temperature often induce disturbance of the PV power generation. However, the higher the air temperature in winter season, the higher PV power generation because the PV module may be more activated at higher air temperature. PV generating efficiency tends to be conversed the value of 15%.

태양 에너지, 풍력에너지, 폐기물에너지 등의 친환경적인 신재생에너지 중에서도 온실가스의 배출량이 가장 적으며 다른 에너지원에 비해 높은 에너지 밀도를 가진 소수력은 상대적으로 낮은 경제성으로 인해 과거에는 개발이 활발하게 이루어지지 않았다. 그러나 2013년 10월 말, 우리나라 소수력발전소 전체 설비용량은 159,975㎾로 팔당수력의 발전용량(120,000㎾)을 넘어설 정도로 활발히 개발되어지고 있다. 이는 소수력 발전소의 최적입지조건에 대한 분석을 통해 경제성 높은 발전을 이뤄낸 결과로서 소수력 발전의 경제성은 최적의 입지조건과 직결된다고 볼 수 있다. 그러므로 최적의 입지조건을 선정하기 위해 우리나라 하천에 대한 수문학적 분석 및 소수력자원량 평가에 대한 지속적인 연구가 필요하다. 본 연구에서는 제주도를 포함한 5대강 유역 내에 위치한 840개 표준유역을 대상으로 소수력발전 설비용량 및 연간발전량을 산정하기 위해 전국 358개 강우관측소(국토해양부 313개소, 기상청 45개소)를 기준으로 티센망을 구축하였으며, 구축된 티센망과 강우자료를 통해 각 표준유역별 연평균유량을 산정하였다. 연평균 유량 산정 시 유출계수는 수자원장기종합계획(2006)에서 제시한 유출계수를 각 표준유역에 적용하였다. 유량을 주요 매개변수로 하는 소수력 설비용량 및 연간발전량 공식에 시스템 효율과 가동률을 고려하여 낙차별 설비용량 및 연간발전량을 산정하였다. 그 결과 낙차가 높아짐에 따라 설비용량 및 연간발전량은 선형으로 증가하였으며, 단위 유효낙차 당 권역별 최대 설비용량 및 연간발전량은 한강권역의 경우 설비용량 4,140.97㎾, 연간발전량 16,686.46㎿h, 금강권역 2,468.40㎾, 9,946.65㎿h, 낙동강권역 2,728.83㎾, 10,996.11㎿h, 섬진강·영산강권역 160.14㎾, 642.93㎿h로 총 설비용량 9,498.34㎾, 연간발전량 38,272.15㎿h로 산정되었다.

최근 해양시설물용 파력발전시스템은 본래 기능과 연계한 하이브리드 형태로 많은 연구개발이 이루어지고 있다. 이 중 방파제에 설계된 진동 수주형 파력발전시스템의 경우, 기존의 방파제의 기능에 더불어 터빈을 통해 파랑에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기능을 갖는다. 이러한 형태의 발전 시스템은 해수를 손실 없이 최대한 많이 유입되도록 하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 유입구 형상에 따른 파 력발전시스템의 출력 특성에 대해 기술하였다. 또한 일반적인 해양 구조물인 방파제에 부착된 진동수주형 웰즈터빈 모델을 시뮬레이션 하여 유입구 곡면 각도에 따라 변화하는 유입량과 해수속도 그리고 그에 따른 웰즈터빈의 출력을 측정하였다. 마지막으로 시뮬레이션 결과를 바탕 으로 하여 에너지 변환 효율을 높이기 위한 유입구 형상을 제안하였다.

본 연구는 국내 풍력발전시설에서 발생하는 음의 주파수성분 분석을 통해 저주파음의 발생정도, 특성 등을 파악하고 선진국에서 검토된 사례조사를 통해 아직 초기단계인 국내 저주파음의 연구자료로 활용하는데 목적이 있다. 풍력발전시설 운영시 주파수대역별 특성분석결과, 저주파대역의 경우 이론식에 따른 거리감쇠이론과 실측치와 비교시 역이승법칙에 따른 거리감쇠치(6dB)에 비해 적게 감쇠되는 것으로 분석되었으며, 중주파 및 고주파대역에서는 거리이격에 따라 거의 감쇠되지 않고 비슷하거나 증가하는 것으로 분석되었는데 풍력발전시설에서 발생되는 음은 대부분 날개회전시 발생하는 공력소음이 대부분으로 풍력발전시설에서 발생하는 음과 주변 소음(바람, 도로교통소음 등) 등의 복합적인 영향으로 유사하게 분석되었다. 본 연구를 통해 풍력발전시설 운영시 발생되는 저주파음의 문제성을 알 수 있었으며 앞으로 국내에서도 풍력발전시설에서 발생되는 저주파음의 주변 환경영향에 대한 연구가 지속적으로 수행되어야 할 것으로 판단된다.

Three meteor-statistical forecasting models - the transfer function model, the time-series autoregressive model and the neural networks model - were tested to develop a daily forecasting model for Jejudo, where the need and demand for wind power forecasting has increased. All the meteorological observation sites in Jejudo have been classified into 6 groups using a cluster analysis. Four pairs of observation sites among them, all having strong wind speed correlation within the same meteorological group, were chosen for a model test. In the development of the wind speed forecasting model for Jejudo, it was confirmed that not only the use a wind dataset at the objective site itself, but the introduction of another wind dataset at the nearest site having a strong wind speed correlation within the same group, would enhance the goodness to fit of the forecasting. A transfer function model and a neural network model were also confirmed to offer reliable predictions, with the similar goodness to fit level.

Although renewable power is regarded a way to active response to climate change, the stability of whole power system could be a serious problem in the future due to its uncertainties such as indispatchableness and intermittency. From this perspective, the peak time impact of stochastic wind power generation is estimated using simulation method up to year 2030 based on the 3rd master plan for the promotion of new and renewable energy on peak time. Result shows that the highest probability of wind power impact on peak time power supply could be up to 4.41% in 2030. The impact of wind power generation on overall power mix is also analyzed up to 2030 using SCM model. The impact seems smaller than expectation, however, the estimated investment cost to make up such lack of power generation in terms of LNG power generation facilities is shown to be a significant burden to existing power companies.

일반적으로 해양 시설물은 대부분 태양광 기반의 발전 시스템으로 구성된다. 태양광 발전 시스템은 날씨의 광량에 따라 변화한다. 태양광 발전 시스템은 흐린 날과 비오는 날에 전력 생산량이 감소한다. 태양광 발전량이 부족해지면 해양 시설물에 전력 부족이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문은 태양광과 파력 시스템을 복합한 하이브리드 발전 제어 시스템을 제안한다. 파력 발전 시스템은 웰스 터빈과 영구자석 발전기로 구성되어 있다. 제안하는 시스템을 특별한 지역에 설치하고 태양광 발전 전력과 파력 발전 전력을 측정하였다. 실험결과 태양광 전력은 파력에 비하여 안정적인 전원이다. 그러나 파력은 태양이 없는 동안에도 전력을 공급할 수 있다. 제안하는 하이브리드 시스템의 전력 특성이 태양광 시스템에 비하여 높은 안정성을 갖는 것을 알 수 있다.

유채성분육종을 효율적으로 수행하기 위한 수단으로써 세대단축기수를 개발코자 전 I, II 보를 통하여 Green Plant Vernalization과 고온처리에서 채종후 46~49일째 개화하는데까지 가능하였으나 개화수분후 등숙기간의 발아능력은 2개월이상의 숙도와 일정기간을 경과치 않고는 발아력을 갖추지 않는다는 것도 인정되었다. 여기서는 등숙기간의 발아능력을 촉진코자 시험을 실시하였든바 기결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 유채의 발아촉진제 Hydroperoxide(H2O 2 )를 사용하여도 개화후 40일 이전에는 발아치 않으며 40일이후에도 50%이하의 발아력을 가질뿐이며(생체종자)종자를 Heating했을 때만이 55일에서 90% 이상이 발아능력을 가지고 있을 뿐이다. 2. 개화후 Ethrel처리시기는 개화후 15일에 Ethrel 처리후의 유효발아율에 도달하는 것은 10~15일째였었다. 3. Ethrel농도로는 일정한 경향은 없으나 개화후 15일 Ethrel 2,000ppm처리한 다음 처리후 10일째 (총등숙소요일수 25일)에 76% 발아되였으며 Ethrel 500ppm처리한 것은 처리후 15일째 (총등숙소요일수 30일)에 96% 발아능력을 가지고 있어서 가장 효과적이였다. 4. 유채에서 Ethrel과 Hydroperoxide처리로 개화후 25~30일에 76~96%의 발아율로 무려 1개월이상 등숙기간을 단축할수 있었든 것은 각 약제의 상가적인 효과라기보다 두 약제의 상승효과로 인정된다. 5. 유채세대단축은 1세대에 66일~71일을 소요하며 년간 4세대 내지 5세대를 단축할 수 있을 것으로 인정되었다.

유체의 성분육종효율을 증진키 위한 세대단축기술개발에 있어서 개화수분후의 등숙차이가 종자발아능력 및 휴면에 미치는 영향을 조사하였든 바 기 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 유채종자는 생체에서 개화수분후 40일이전에는 거의 발아력이 없으며, 건조시켰을때는 50일이전에 발아력이 없었다. 2. 세대단축에 이용할 수 있는 유효발아력에 있어서는 (발아율 70%이상) 생체종자로는 D.A.F. 75~80일이라야하며 건조종자에서는 55일이면 거의 100% 가까운 발아력을 갖추게되는데 건조처리는 휴면타파효과가 인정되였다. 3. 유채의 휴면주기는 2회의 싸이클이 있으며 생태형별로 주기가 다른데 만숙군과 조생군은 경향이 비슷하며 중생군은 품종에 따라 주기가 각각 달라서 매우 휴면기작이 복잡하다. 4. 춘파성 정도별발아력은 D.A.F. 50일이후에서는 파종성정도가 낮을수록(만생일수록) 발아력이 높은 경향이었으며 D.A.F. 45일이전의 미숙종자에서는 만생인 I, II가 특히 높았다. 5. 종자, 치상후의 발아세는 치상 2일에 가장높았고 그 이후는 점차 낮으며 생체종자일 때 발아기간이 건조종자일 때보다 길었다. 6. 휴면타파제 H2O2 의 효과에 있어서 완숙종자에서는 발아촉진효과가 없으며 미숙종자에서는 촉진효과가 있었는데 생체종자에서 더욱 컸다