해양오염이 지구적 환경문제로 인식되면서 폐기물의 해양배출에 의한 오염을 예방하는 차원에서 채택되었던 72런던협약 개정 ‘96런던협약의정서의 영향으로 기존에 해양처리되던 많은 유기성 폐기물이 육상처리로 전환되어야 하며, 체계적이고 효율적인 대책 마련이 필요하다. 반면 산업계에서는 비용이 보다 저렴한 해양배출이 금지됨에 따라 재정적 부담이 커지고 있으며, 보다 경제적인 유기성 폐기물의 처리 방법이 요구되는 실정이다. 따라서 본 연구는 유기성 폐기물의 처리 방법에 따른 경제성 특성을 평가하여, 경제적인 처리방법을 제시하고자 한다. 유기성폐기물의 처리방법별 경제적 비용을 파악하기 위하여, 올바로시스템 통계를 기준으로 유기성 폐기물 배출량이 많은 사업장 중 자료조사에 응한 80개의 사업장 폐기물의 처리비용을 토대로 경제성 분석을 수행하였다. 유기성 폐기물의 종류별 처리방법에 대한 원단위비용분석 및 환경비용을 고려하여 처리비용을 산정하였으며, 폐기물 소각 및 매립의 환경비용 산출은 온실가스를 고려하여 산정하였다. 조사 결과 폐수처리오니 중 톤당 비용이 가장 낮은 폐기물은 펄프종이 및 목재류로 5,180 원/톤으로 나타났다. 반면, 금속 및 기계 등의 폐수처리오니는 116,370 원/톤으로 처리비용이 높게 나타났다. 이는 매립, 소각, 해양투기의 처리량이 상대적으로 재활용 처리양에 비해 많으며, 재활용처리단가가 시멘트 부원료 및 퇴비화에 96,600 원/톤으로 다소 높은 처리비용이 원인인 것으로 분석되었다. 폐수처리업의 폐수처리오니는 건축자재, 시멘트 부원료, 퇴비화에 재활용이 가능하며, 톤당 처리비용을 고려할 때 건축자재로의 재활용이 가장 경제적인 것으로 분석되었다. 특히 시멘트 부원료의 재활용이 가장 많은 양을 차지하고 있었으나 톤당 처리비용이 137,000 원으로 매우 높아 건축자재의 재활용 방식으로 처리하는 것이 경제적인 것으로 나타났다. 또한 공정오니는 회수방안과 고형화에 의한 재활용이 경제성이 있는 것으로 분석되었다. 음식물의 경우 사료화 및 퇴비화의 톤당 비용 사료화 37,500 원/톤, 퇴비화 55,000 원/톤으로 사료화가 경제적인 것으로 분석되었다. 음식물폐기물의 퇴비화는 톤당 140,000원에 판매되고 있어 수익성이 우수한 것으로 나타났으며, 사료화에 의한 판매단가는 더욱 조사되어져야 할 것이다. 이러한 결과를 바탕으로 폐기물 특성에 맞게 처리비용이 적게 들고 효율적인 재활용 기술을 도입하는 것은 물론 경제성 있게 처리하며, 유기적인 광역 관리체계를 구축해야 할 것이다.

하수종말처리장에서 발생하는 슬러지 발생량은 매년 증가하는 추세이다. 이 슬러지는 지금까지 해양투기와 매립에 의존해왔지만, 런던협약으로 인해 2012년부터 해양투기가 금지되었으며, 매립지 확보문제, 주민의 민원 등이 문제가 되고 있다. 그리하여 소각을 통해 슬러지를 처리하고 있는 것이 현실이다. 소각이 이루어지면서 많은 온실가스가 발생된다. 그중 소각으로 인해 발생하는 많은 물질 중 아산화질소(N₂O)는 대표적인 온실가스 중 하나이다. N₂O가 지구 온난화에 미치는 영향은 CO₂가 미치는 영향의 약 10 % 정도지만 대기 중에서 매우 안정하기 때문에 150년 동안 체류하며, 지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)를 보았을 때는 CO₂에 비해 310배나 높다. 하수슬러지는 화석연료에 비해 높은 함량의 질소성분을 함유하고 있어서 소각 시 고농도의 질산화물의 발생이 예측되고 슬러지의 무기물 중에 여러 가지의 중금속이 함유되어 있어 무해화 소각시스템 개발이 요구되고 있다. 이에 선진국에서는 감량화, 무해화, 자원화를 동시에 하고자하는 소각처리방법을 채택하고 있다. 유동층 소각과 같이 고정 연소장치에서 N₂O의 발생을 억제하는 방법으로는 연소온도의 상승, 산소농도의 저하, 접촉입자와의 혼합 촉진, 고압화(가압유동층 연소) 등이 있다. 이러한 방법의 문제로는 연소효율이 탈황율의 저하를 일으키는 경우가 발생하며, 유동층연소에서 N₂O 생성을 감소시키면 NOx의 생성이 증가하는 경우가 대부분이므로, 확실한 N₂O 억제로 보기 어려운 것이 현실이다. 본 연구에서는 하수슬러지를 소각시 유동매체를 사용하여 발생하는 온실가스인 N₂O의 발생은 억제하고자 실험을 수행하였다. 이때 유동매체의 변화로 인한 N₂O의 발생량을 알아 보았으며, 과잉공기비, 유동매체의 양, 등을 변화를 시키며 N₂O발생량의 변화를 지켜보았다. 그리하여 유동매체의 사용으로 효과적인 N₂O저감을 시킬 수 있을 것이며, 최적은 운전조건을 규명하고자 하였다.

제철산업은 대표적인 에너지 다소비업종으로 포스코는 국내 전체 에너지소비량의 10% 이상을 차지하고 있으며 연간 약 7,000만 톤가량의 이산화탄소(CO₂)를 배출하고 있다. 2015년부터 국내에서도 ‘온실가스 배출권 거래제’가 시행될 예정이어서 제철업체는 대내외적으로 온실가스 감축에 대한 요구를 지속적으로 받고 있다. 전 세계는 지금 온실가스인 CO₂ 를 줄이고자 노력하여 포집기술이 가시적인 성과를 보이고 있으나 기업의 입장에서는 환경적인 측면 뿐 아니라 경제적인 측면도 간과할 수는 없다. 산업체에서 나오는 이산화탄소가 포집/재활용되어 부가가치창출의 구조를 만든다면 향후 많은 기업의 자발적 포집과 재활용이 있을 것이다. 이는 환경규제에 앞서 대응함과 동시에 성장 신사업의 기회로서 적극 활용될 수 있으며, OCED 국가 중 탄소배출량 증가 속도가 가장 빠른 우리나라의 CO₂ 의무감축에도 기여하게 될 것이다. 고로부생가스(BFG : Blast Furnace GAS)는 고로에서 코크스가 연소해 철광석과 환원작용을 할 때 발생하는 무색무취의 유독성 가스로 공기보다 무거운 기체이다. 포스코는 철강 제조 공정에서 발생하는 BFG를 전량 회수해 공정 에너지원으로 바로 재사용하거나, 자가발전에 활용하고 있다. 본 연구에서는 고로부생가스(BFG)에서 분리된 CO₂를 재활용하기 위해 성분분석과 순도향상 process를 구축하고 CO₂ 용도 개발의 일환으로 드라이아이스 세정작업 적용 기술을 개발하였다.

석탄가스화복합발전(IGCC)에서 생성되는 합성가스 중의 이산화탄소를 가스터빈 연소전에 포집하는 기술은 이산화탄소 포집 기술중 연소 전 포집기술로 분류되는데, 연소전 이산화탄소 포집 기술은 크게 습식흡수제를 이용하여 포집하는 습식기술과 건식흡수체를 이용하여 포집하는 건식기술로 분류된다. 습식흡수제를 이용한 흡수법은 기존의 화학, 가스정제 등의 고압 공정에서 황화수소 또는 이산화탄소 제거를 위해 사용되어 왔으며 물리흡수제로 분류되는 DMPEG를 흡수제로 사용하는 Selexol 공정, MeOH을 흡수제로 사용하는 Rectisol 공정, NMP를 사용하는 Purisol 공정이 있으며 Sulfolane과 아민흡수제를 혼합하여 사용하는 Sulfinol공정의 물리-화학 혼합흡수제 및 aMDEA로 대표되는 화학흡수제를 사용하는 방법으로 나눌 수 있다. 물리흡수제를 이용한 이산화탄소의 흡수는 고압에 의한 물리적 포집으로 화학적 결합을 하는 화학흡수제와는 구별되며 화학흡수제는 압력의 영향보다는 흡수제의 반응기에 의한 흡수제-이산화탄소의 화학적 결합이 주를 이루고 물리-화학 혼합흡수제의 경우에는 물리흡수제와 화학흡수제의 장점을 결합하여 공정의 효율을 높이기 위한 방법으로 사용된다. 상기 5개 흡수제를 이용한 공정은 고압의 산성가스 처리 공정 중 가장 널리 알려진 공정이지만 IGCC에 적용되어 상용화 된 사례는 아직 없으며, 네덜란드의 Buggenum IGCC에서 향후 Magnum IGCC의 Full-scale 이산화탄소 포집을 위해 DMPEG 흡수제를 사용한 Selexol 공정을 사용하여 IGCC적용을 위한 연구를 진행 중에 있다. 그 외에는 스페인의 Puertolano IGCC에서 연구를 위한 목적으로 aMDEA공정을 설치하여 이산화탄소 포집에 관한 연구를 수행 중에 있다. 본 논문에서는 IGCC와 유사한 고압의 흡수 및 감압탈거공정을 모사하여 자체적으로 고안한 이산화탄소 고압 스크리닝 평가장치를 활용한 상기 5개 흡수제의 고압에서의 흡수성능 및 감압탈거를 통한 탈거성능에 대해 흡수제간 상대적으로 비교/평가하였다. 실험결과, 압력에 의해 이산화탄소와 결합하는 물리흡수제의 흡수성능은 0℃ 이하의 저온영역에서 우수하게 나타났으며, 감압탈거시 타 흡수제군에 비해 우수한 탈거성능을 나타내었다. 이산화탄소와 화학적으로 결합하는 화학흡수제의 경우에는 상온영역에서는 물리흡수제에 비해 흡수성능이 상대적으로 우수하였으나 감압탈거시 화학적 결합에 의해 탈거되는 이산화탄소의 양이 미미한 것으로 나타났고 물리-화학 혼합흡수제는 전체적으로 화학흡수제와 유사한 경향을 나타내었다. 본 실험의 목표는 고유흡수제를 개발하기 위한 것으로 흡수제의 빠른 스크리닝으로 현재 한전 고유흡수제 개발을 위한 흡수제 스크리닝 실험을 지속적으로 수행 중에 있으며, 일부 고유흡수제 후보군의 스크리닝 결과 기존 상용흡수제에 비해 우수한 흡수성능을 나타내는 것으로 나타났다.

초임계 미분탄(SPC; Supercritical Pulverized Coal) 보일러 발전공정을 대체하는 미래 신발전 공정의 하나로 가스화 복합발전공정(IGCC;Integrated Gasification and Combined Cycle)이 주목 받고 있다. IGCC 공정은 SPC 보일러 발전공정과 비교하여 높은 초기 투자비가 문제가 되지만 발전분야에서 문제로 지목되고 있는 지구온난화 가스인 이산화탄소 포집을 하는 경우 유리한 발전 방식으로 알려져 있다. MIT에서 발표된 자료에 따르면 SPC 발전방식과 IGCC 발전 방식에서 이산화탄소를 포집하는 경우의 발전효율 저감은 각각 9.2% P와 7.2% P로 이산화탄소 포집공정을 연계하는 경우 IGCC 공정이 미래 발전시장에서 우위를 점할 수 있을 것으로 예상하고 있다. IGCC 공정에서 이산화탄소의 포집은 가스화 기에서 만들어진 합성가스 중 일산화탄소(CO)를 수성가스전환(WGS;Water Gas Shift) 반응을 거쳐 이산화탄소(CO₂)로 전환하고 이를 연소기에 공급하기 전에 발전공정에서 제거하게 되며, 이런 이유로 이 공정을 연소 전 CO₂ 포집공정이라고도 부른다. 연소 전 이산화탄소 포집공정은 처리대상가스 중 이산화탄소의 분압이 높고 전체 공정이 고압에서 운전되기 때문에 화학흡수제보다 Henry의 법칙이 적용되는 물리흡수제를 이용하는 공정이 권장되고 있다. 현재까지 화학공정에서 이산화탄소를 분리하기 위한 몇 가지 이산화탄소 분리공정이 개발되어 적용되고 있으나 IGCC 공정에 최적화된 상용 규모의 공정은 제안되어 있지 않다. 본 한국전력공사 전력연구원에서는 2012년부터 위와 같은 기술적 요구와 필요에 대응하기 위해 IGCC 공정에 적용 가능 한 연소 전 습식 이산화탄소 포집기술 확보를 위한 연구개발에 착수하였으며 현재 IGCC에 적용가능한 흡수제의 개발과 이산화탄소 포집 최적공정에 대한 검토를 진행 중이다. 본 논문에서는 최적공정에 대한 검토를 위해 100 MWe 규모의 전력을 생산하는 IGCC 공정에 적용 가능한 이산화탄소 흡수 공정 5개를 AspenPlus를 이용하여 모델링하여 공정의 최적화를 수행하고 이를 통해 얻어진 결과로부터 각 공정의 주요 공정인자들과 주요설비인 흡수탑의 크기와 공정별 에너지 사용량을 비교 하였다. 검토된 공정은 물리흡수공정으로 Selexol, Rectisol, 및 Purisol 공정이 선정되었으며 화학흡수공정과의 비교를 위하여 연소 후 공정에서 널리 쓰이는 대표적 amine 공정인 aMDEA 공정과 물리 및 화학흡수제가 혼합사용되는 Sulfinol 공정이 함께 검토되었다. 각 공정의 주요 공정인자로는 Rectisol 공정의 흡수제 순환량이 Selexol 공정 등 다른 공정에 비해 1.2 이하로 작게 나타났으나 흡수제 손실량은 약 10배 이상 큰 것으로 평가되었다. 또한 흡수탑의 크기 면에서는 aMDEA 공정이 가장 유리한 것으로 평가되었으나 에너지 사용량의 측면에서 화학 흡수공정이 2 ~ 5 배정도 큰 것으로 나타나 운영비가 상대적으로 높게 될 것으로 평가 되었다. 본 연구를 통해 연소 전 CO₂ 포집공정 들의 설계 및 운영 기초자료를 확보하였으며 계속해서 공정의 경제성 및 신뢰성 등의 평가를 통해 최적공정을 선정해 갈 예정이다.

연중 기온이 비교적 높은 동남아시아 지역의 가정에서 사용되는 에너지 형태는 크게 전력과 취사용 연료 로구분된다. 캄보디아는 총 에너지 소비량 중 30%를 수입하고 있는 국가로, 전체 인구 중 31%만이 전력을 공급받고 있는데, 도시 지역은 거의 100% 전력화되어 있는 반면, 농촌 지역은 전력화율이 13% 정도로 지역별 편차가 크다. 취사용 연료의 경우, 선진국에서는 도시가스나 LPG 등을 사용하고 있지만, 자원이나 공급망이 갖추어져 있지 않은 개발도상국에서는 상당부분 자연 자원인 장작에 의존하고 있다. 이러한 장작 사용은 산림 훼손으로 인한 환경 문제뿐 아니라, 사용 시 실내 공기질 오염에 의한 건강상 위해성 문제도 제기되고 있다. 대도시인 프놈펜시의 경우, 전력화 문제보다는 취사용 연료 개선 문제가 시급한 것으로 사료된다. 캄보디아 뿐 아니라, 전 세계적으로 개발도상국에서 장작을 대체할 수 있는 Clean Cooking Fuel에 대한 관심이 높아지고 있으며, 신재생에너지 기술 원조에 대한 관심도 높다. 이러한 국내외적 상황에서 캄보디아도 국가적인 차원에서 축산분뇨를 이용한 Biodigester를 보급하여, 취사용 연료로 사용하도록 추진하고 있으나, 부지 확보가 용이한 농촌지역에는 다수 적용사례가 있지만, 도시지역에는 적용 및 확산에 한계가 있는 것으로 보인다. 나무장작을 대체할 연료로 프놈펜에서는 LPG 사용이 증가하고 있는데, 2000년 이전 전통적인 취사연료인 장작과 숯 사용이 80% 이상을 차지하던 것이 2003년에 들어서 40%로 감소하고, LPG 사용이 50%로 증가하였다. LPG의 사용은 장작 사용보다 건강상 문제를 줄여주긴 하지만 화석연료 사용이라는 면에서 해결해야할 과제는 남아있다. 벌목에 의한 숯을 대체하기 위해 코코넛 껍질을 고형연료화 하여 취사용 연료로 보급하는 사례나 Biogas 시설을 방문하여 프놈펜에서의 활용 상황 및 문제점에 대해 인터뷰조사를 실시하였다, 코코넛 껍질 고형연료화 시설은 폐자원의 가격이 비싸 경영에 어려움을 보였으며, 축산 분뇨를 이용한 Biogas 시설의 경우 기계 수리가 제때 이루어지지 않아 운영에 어려움을 겪고 있었다. 또한 인건비 등 운영비용이 생산품 판매가격으로 충당되지 않아 시의 보조금이 없이 운영할 수 없는 상황에 있었다. 현장 조사 결과 및 문헌조사를 바탕으로 기타 이용 가능한 폐자원 및 적용 가능한 폐자원 에너지화 기술을 검토하여, 취사용 연료 개선 방안을 제시하고자 한다.

2010년 기준 온실가스 발생을 10% 저감하기 위해서는 11조원 이상의 비용이 발생할 것으로 추정하고 있다. 이러한 기후변화협약의 후속조치로 이산화탄소 배출저감을 위해 노력하고 있으며 장기적으로 에너지절약기술 추진, 청정에너지 이용확대, 첨단 환경기술개발, 이산화탄소 흡수원 확대 및 차세대 에너지 기술개발을 통하여 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 혁신적인 계획을 제시하고 있다. 또한 저효율 에너지기기의 보급 확대, 대체연료 개발의 가속화, 풍력 및 태양광 발전의 개발, 메탄가스의 연료화 기술 및 장치개발 등이 거론되고 있으나, 이러한 기술접목에 따른 구체적인 이산화탄소 저감대책에 대한 환경적인 평가 등이 제대로 수립되지 못한 실정이다. 최근 정부에서도 저탄소 녹생성장을 국가의 추진동력으로 생각하고 있으며 이를 구체화하기 위한 일환으로 녹색마을 600개 시범사업 등을 통해서 저탄소 녹색도시를 그 대책의 일환으로 추진하고 있다. 이에 따라 국내 신재생에너지 기술개발도 기후변화협약에 대한 장기적인 대책으로 연구개발을 추진할 필요성이 있으며, 대체에너지 기술개발 등 기후변화협약에 능동적으로 대처할 수 있는 대응책이 필요하다. 이러한 상황에 대비하고 저탄소 녹색마을을 제도적으로 보급하기 위해서는 주민들에게 유효 에너지단위당 방출되는 온실효과 유발가스를 양으로 환산하여 에너지기술과 시스템을 비교하고 우열을 가릴 수 있도록 하는 새로운 저탄소녹색마을 기본설계방안을 연구 방안으로 강구되어야 할 것이다. 이러한 바이오매스를 적절히 에너지로 전환하는 경우 산업 및 농업시설에서의 냉난방용 에너지원으로, 더 나아가서는 녹색 마을단위의 에너지원으로 활용하여 농업생산력의 제고 및 국가차원의 대체에너지개발 및 온실가스 감축의 효과를 기대할 수 있을 것이다. 그러므로 저탄소 녹색도시의 성패는 신재생에너지 기술과 그 기술을 녹색마을에 어떻게 접목하는 가가 중요한 이슈가 될 것이다. 그 중에서도 바이오에너지의 경우는 녹색마을에서 쉽게 접목이 가능하고 이를 통해서 탄소중립소재를 활용하여 현재 사용하고 에너지원에서 발생하는 CO₂ 배출량을 저감할 수 있는 방안으로 바이오에너지별 적용하고 져 한다. 따라서 본 논문에서는 경기도내에서 발생하는 바이오매스인 임산폐기물 및 축분 등의 바이오에너지원과 태양열 및 지열을 이용하여 전과정적으로 CO₂발생량을 계산하고 이를 저탄소 녹색마을에 적용하는 데 있다. 이를 위하여 경기도내 P 도시의 년 CO₂발생량을 산정하고 이를 토대로 바이오매스를 재활용한 대체에너지 등의 기술적용을 통하여 실제 CO₂배출량을 저감할 수 있는 방안의 일환으로 연구를 시도하는 것이다.

우리나라는 2010년 ‘저탄소 녹성생장 기본법’의 제정을 통해 적극적으로 기후변화에 대응하고 있다. 또한 올해 3월 ‘온실가스 배출권의 할당 및 거래에 관한 법률’이 제정됨에 따라 온실가스 인벤토리 신뢰도 제고의 필요성이 제기되었다. 고형폐기물 매립은 Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC)에서 정하고 있는 주요배출원으로 폐기물 부문에서 가장 높은 온실가스 배출 비중을 가지고 있다. 폐기물 매립지에서 배출되는 메탄의 양을 계산하기 위해 IPCC의 모델을 사용하고 있으며, 이 모델은 다양한 배출계수로 구성되어 있다. 그 중 DOCF는 실제 폐기물매립지에서 혐기상태로 생분해되는 유기물의 비율을 의미한다. DOCF의 개발은 크게 두 단계로 이루어진다. 첫 번째 단계는 시료의 유기물함량을 측정하여, 최대 메탄발생량을 계산하는 것이다. 두 번째 단계는 시료를 혐기 분해시켜 메탄발생량을 측정하는 것이다. 메탄발생량을 측정하기 위한 실험방법으로 크게 회분식 실험, 라이시미터 실험, test cell로 구분할 수 있다. 회분식 실험은 매립지 환경의 모사도가 떨어진다는 단점이 있지만, 시간과 비용 측면에서 매우 큰 장점을 가지고 있다. 회분식 실험 중 BMP(Biochemical Methane Potential) test가 가장 널리 활용되고 있으며, 표준 시험방법으로 ISO 11734(2008), OECD 311(2006) 등이 있다. 또한 Shelton과 Tiedje(1984)의 방법도 널리 활용되고 있다. 이들 시험 방법 중 표본의 수를 규정하고 있는 것은 ISO 11734 뿐이며, 최소 시료의 수를 3개로 정하고 있다. 본 연구에서는 DOCF의 개발 과정에서 활용될 수 있는 BMP test가 목표불확도를 달성하기 위한 표본의 수를 제시하였다. 국내 53개의 BMP test결과를 수집하여, 이들의 상대표준오차(변동계수)의 분포를 구하였다. 그 결과, BMP test 결과의 상대표준오차가 lognormal 분포(σ=0.896, μ=-3.151)에 가까운 것을 알 수 있었다. 이 분포의 중간값을 이용하여 목표불확도에 따른 최소 시료의 수를 계산한 결과, 불확도 7.5% 수준은 3개, 5%수준은 5개, 2.5% 수준은 20개의 시료 수가 필요한 것으로 나타났다.

현재 개별 매립지의 매립가스 발생량을 추정을 위해 폐기물의 분해를 일차분해반응으로 가정한 수학적 model들인 Scholl Canyon model, Palos Verdes model, Sheldon Arleta model과 IPCC GL 그리고 EPA의 LAEEM(Landfill Air Emissions Estimation Mode) 등이 주로 사용되고 있다. 일차분해 model을 이용한 온실가스 발생량의 추정은 매립된 폐기물의 양 및 조성, 매립시기와 경과시간 등의 기초자료, 폐기물의 메탄최대발생량(L0)와 메탄발생속도계수(k)를 사용되기 때문에 온실가스의 정확한 예측을 위해서는 이들에 대한 보다 적절한 값이 선정되어야 한다. 현재 선진국들은 매립지 특성을 반영한 메탄발생속도상수(k)를 제시하고 있으나 국내에의 경우 이러한 연구가 전무한 상황으로 이에 대한 연구가 필요한 것으로 보인다. 본 연구에서는 현재 사용중인 2곳(H, Y 매립지)의 소규모 매립장에 대한 매립지 특성 자료수집과 현장측정을 통해 2006 IPCC FOD방법의 입력변수로 사용되는 메탄발생속도 상수(k)를 산출하여 보았으며, 또한 이 결과를 default valus 적용한 2006 IPCC GL의 FOD방법에 의한 메탄 배출량 산정결과와 비교하여 보았다. 2006 IPCC GL에 제시된 FOD방법의 메탄 배출량 산정식을 이용한 k값 산정 결과, H 매립지의 산정된 평균 k값은 0.0413 yr-1, Y 매립지의 산정된 평균 k값은 0.0117 yr-1로 나타나 IPCC 가이드라인에 제시된 기본값이 0.09 yr-1에 비하여 상대적으로 낮은 값을 보였다. 또한 현장측정에 의해 산출된 k값들과 2006 IPCC GL의 default value을 이용하여 H, Y매립장에 대하여 메탄가스 배출량을 비교해본 결과, H매립지(1994년~2012년)와 Y매립장의 메탄가스 총배출량이 현장측정에 비하여 492.7%와 166.5%나 과다산정되는 것으로 나타나 매립지에서 발생하는 정확한 온실가스 배출량 예측을 위해서는 각각의 매립지별 현장 측정을 통한 고유의 k값 결정을 통한 산정이 진행돼야 할 것으로 판단된다.

국내 건설폐기물 발생량과 이의 처리비용은 매년 증가 추세에 있다. 건설폐기물중 60%를 차지하는 폐콘크리트는 파쇄, 선별 등 중간처리를 거쳐 순환골재로 생산, 재활용되나, 순환골재의 60% 이상이 성･복토용으로 단순 재활용되고 있어, 다양한 고부가가치로의 재활용 방안 연구가 요구된다. 현재까지 순환골재의 물리･구조적 특성을 활용하는 방안으로 도로기층용이나 콘크리트용 골재로 재활용 하는 방안이 연구되고 고품질 순환골재 제조 방법으로 가열방법, 코팅방법, 산처리방법 등이 시도되었다. 또 순환골재의 화학적 특성을 이용하는 방법으로 산성수 중화 및 중금속 흡착에 관한 연구도 보고되었다. 그러나, 순환골재는 사용 용도나 환경에 따라 알칼리 용출 등 환경에 악영향을 줄 수 있기 때문에, 재활용 기술개발에 선행하여 순환골재의 화학적 특성이 환경에 미치는 영향을 규명하고, 이에 따른 품질기준 마련과 영향 저감을 위한 기술개발이 시급한 실정이다. 본 연구는 페콘크리트 순환골재를 대상으로 알칼리 용출특성과 산성중화능력 등 순환골재의 화학적 특성을 규명하고 환경에 미치는 영향 정도를 예측하며, 여러 가지 산으로 침지법을 이용하여 이의 저감방안을 모색함으로써, 순환골재의 고부가가치 재활용을 위한 기술 개발과 사용 용도에 맞는 품질 기준 설정을 위한 기초자료를 제공하고자 하였다. 폐콘크리트 순환골재는 D사에서 25 mm 이하로 도로보조기층용 순환골재 기준에 맞게 생산한 것을 입도별로 세분하여 실험하였고, 천연골재와 비교하였다. 순환골재의 알칼리 용츨 특성 조사를 위해, 순환골재 구성 화학성분을 XRF로 분석하였고, 물과 접촉하여 발생하는 수산화기 농도를 측정하였다. 또한 적정법으로 알칼리도를 측정하였으며, 순환골재에서 용출되는 알칼리 성분을 산을 연속적으로 투입하여 중화하면서 소비된 산의 양으로 산 중화능력을 직접 측정하였다. 순환골재의 중금속 용출특성은 폐기물공정시험방법(KLT)과 EPA의 폐기물 용출시험방법(TCLP)에 따라 비교 실험하였다. 이를 바탕으로 순환골재의 알칼리 용출특성 저감을 위해 순환골재 크기별로 황산, 질산, 아세트산 등 여러 가지 산용액에 산의 농도(0.2 N, 2 N)와 접촉시간(12 hr, 48 hr)을 달리하면서 침지 처리하여 순환골재에 포함되어 있는 알칼리 성분을 중화함으로써 알칼리용출량 저감 효과를 분석하였다. 연구결과 순환골재 구성성분중 알칼리 용출 특성과 관련이 큰 CaO 성분은 순환골재 크기가 작을수록 함량이 높았으며, 대체로 25.3 ~ 50.4% 범위였다. 순환골재를 증류수와 접촉시키면 pH가 빠르게 상승하며, 순환골재에서 용출되는 알칼리도 유발물질은 대부분 수산화물(OH-)에서 기인하였다. 순환골재의 산성중화능력은 연속식 반응기에서 누적 발생 총알칼리도를 측정하는 방법에 비해 회분식 반응기에서 알칼리도를 중화하는데 소요되는 산의 양을 측정하는 방법이 순환골재에서 용출되는 알칼리 양이 더 높게 평가되었으며, 단위 질량(g)당 발생하는 알칼리도는 최대 90.83 mg 정도였다. 중금속 용출은 TCLP법이 더 높은 용출농도를 나타내었고, 입경이 작을수록 용출 농도가 대체로 높았으나 유해폐기물 기준에는 미치지 못하였다. 순환골재의 알칼리 용출특성 저감을 위해 2 N의 황산 혹은 질산에서 12시간 이상 전처리한 경우, 알칼리 용출량을 61.3 ~ 82.3%까지 저감시킬 수 있었다.

Waste activated sludge (WAS) and food waste (FW) are available year round at low cost and have the potential to promote synergism in anaerobic digestion (AD). The goal of this study was to clarify the synergism in co-digestion of WAS and FW. A slight amount of FW at various ratios was added to WAS as an auxiliary substrate, and anaerobic batch tests were performed under mesophilic conditions. By adding FW, total CH₄ produced was increased, where most of them were come from WAS, clearly suggesting synergism. Also, lag period was shortened and CH₄ production rate was increased by FW addition. It was hypothesized that enhanced performance was owing to the facilitated hydrolysis of WAS by FW addition, which was revealed by the increased activities of hydrolytic α-amylase and protease.

Recently biodiesel has drawn much attraction as renewable enegy due to its environmental benefits and the fact that it is made from renewable resources. However, the production cost of biodiesel is one of the main hurdle to commercialize it. One of the way to reduce the biodiesel production cost is to use the waste cooking oil as feedstock. In the conventional transesterification process of waste cooking oils for biodiesel production, the presence of free fatty acids and water causes severe problems such as formation of soap and decreasing of catalyst yield. Much effort has been devoted to solve the above problems and one of the promising way is the supercritical methanol treatment which is performed at the methanol supercritical environment (>239.45℃, >8.10 Mpa)one of the serious problems of the application of SCM process for the biodiesel production is the tough operation condition(high pressure, high temperature. In this study, we have studied about the supercritical methanol treatment for the biodiesel production with the soybean waste cooking oil as a feedstock in the present of various heterogeneous solid catalysts such as mesoporous silica and acid-doped mesorpous silica. Biodiesel conversion was increased at more mild opreation condition to the previous studies by using the catalysts. The conversion was more enhanced by modifying the catalysts.

This is aim to use and recycle the wasted biogas from the dispose process of the food wasted facility in Dae-Gu. Furthermore, the virtuous biogas is to be supplied for the Industrial Complex as energy resource. It is to develop the system for Pre-treatment and High-efficiency of the wasted biogas that includes low concentration and impurities. The Pre-treatment is to remove Siloxan, Hydrogen sulfide, Carbon dioxide, Oxygen and etc. which might influence to end-users in negative way. The High-efficiency system is to remove moisture in Biogas and increase the purity for keeping the constant concentration Methane for useful resource with measuring the portion and density in real time. It shows that constant above 60% Methane gas is possibly to be supplied to end-users as a alternative energy resource rather than using LNG, LPG and etc. for their own boilers system. It is expected that there are Environmental, Economical and Social effects with establishing optimum network for the reuse of Biogas. Environmental positive effects are to reduce the Global Warming Potential, use fossil fuel and Green-house gases. Economically it will bring down the production cost of end-users by using the pre-treated biogas. Furthermore, the alternative energy resource is to be secured and New R&D Study might be applied with FuelCell Power Plant, Hydregen Station and Hydrogen Reforming in social effects.

Ce(1-x)Zr(x)O2 catalysts were investigated for bio-diesel production from oleic acid using catalytic deoxygenation. In this study, deoxygenation reaction has been carried out at 300 oC under 1 bar of 20% H2/N2 pressure in batch mode. Ce(1-x)Zr(x)O2 catalysts were prepared by co-precipitation method. Ce0.6Zr0.4O2 catalyst showed the highest oleic acid conversion and C9~C17 selectivity. It has been found that the deoxygenation reaction depends strongly on the reduction property and depends partly on the crystallite size of Ce(1-x)Zr(x)O2. Thus, Ce0.6Zr0.4O2 can be selected as the most promising catalyst for deoxygenation reaction.

For the practical feasibility of lactic acid (LA) fermentation process, a continuous operation using mixed culture and the use of cheap and non-food raw materials are essential. In this study, a continuous LA fermentation of food waste was attempted using indigenous mixed culture. During the operation, temperature was gradually increased from 35℃ to 55℃, with showing the highest performance at 50℃. At 35-45℃, other organic acids such as acetic acid and butyric acid were also observed. At 50℃ and HRT 1.0 d, both LA production yield and its productivity were maximized to 1.8 mol LA/mol hexoseadded and 1.4 g LA/L/hr, respectively. A pyrosequencing result showed that Lactobacillus amylolyticus was the predominant species performing LA fermentation of food waste. The combined process of nanofiltration and water-splitting electrodialysis could recover highly purified LA from the fermentation broth by removing 95% of mineral ions and 77% of ammonium and glucose.

Metal oxide promoted ceria-zirconia (Ce/Zr = 6/4) catalysts was applied to deoxygenation (DO) of oleic acid in batch mode at 300℃ under 1 bar of 20% H2/N2 condition. Metal oxide promoted ceria-zirconia catalysts were prepared by a co-precipitation method. As a result, Ni-Ce0.6Zr0.4O2 catalyst exhibited much higher oleic acid conversion, selectivity to C9 ~ C17 compounds (diesel fuel range), and oxygen removal efficiency than the others. This is due to the presence of free NiO species, synergy effect of nickel and Ce0.6Zr0.4O2, highest BET surface area, and the strong metal to support interaction (SMSI).

In order to raise awareness about environmental protection, people are paying more attention now-a-days in reusing wastepaper. As a result, most countries in the world have already made significant progress related to wastepaper recycling technology. The aim of this study was to investigate the effects of slow-release nitrogen fertilizer (SRNF) on the growth of radish plants. Wastepaper was deinked by alkaline solution and SRNF was produced from fertilizer impregnated wastepaper, which applied to an experimental plot compared with a urea fertilized plot. The plant height and total chlorophyll content of the radishes were higher while they were treated with SRNF than with urea. Some agronomic and chemical components were also observed and significant differences between the two fertilizers were found. When the soil was treated with SRNF, the pH, organic matter and total nitrogen content were higher than in the soil which was treated with urea.

Hydrolysis of triacylglycerol(TAG) from fats and oils to glycerol and free fatty acid (FFA), also referred to as fat splitting, is an important reaction for the olechemical industry. Typically, hydrolysis is carried out at 100-260℃ and 100-7000 kPa using 0.4-0.15(w/w) initial water to oil ratio with or without catalysts. It is an endothermic reaction occurs in a stepwise manner where TAG is initially hydrolyzed to diacyglycerol (DAG) then to monoacylglycerol(MAG) and finally to glycerol. Water, in its subcritical state, can be used as both a solvent and reactant for the hydrolysis of triglycerides. subcritical water (150℃<T<370℃,0.4<p<22Mpa) can act as an acid or base catalyst. To investigate milder reaction conditions, in this study, waste cooking oil and fresh soybean oils will be hydrolyzed to free fatty acids with deionized water under SC CO2 medium in a batch reactor. Effects of the reaction temperature, time and solvent to feed ratio on FFA in the hydroysis at equilibrium will also observed for optimum conversion of oil. The reaction products will be analyzed by acid-base titration, GC FID and HPLC.

As an alternative for energy intensive aerobic wastewater treatment system, development of sulfate reducing bacteria (SRB)-based domestic wastewater treatment system was researched. No requirement of aeration, fast substrate utilization and less sensitiveness of SRB are main factors for energy conservative wastewater treatment system. Sulfate for SRB’s synthesis could be supplied from SOx in industrial gas, thus the system also can contribute to the economical treatment of hazardous sulfur compound in the gas. With the dissolved sulfate as an electron acceptor, SRB degrade organic matters in wastewater and produce sulfide. This produced sulfide was used for electricity generation in sulfide fuel cell system connected to continuously operating UASB reactor. This study also focused on obtaining SRB dominant granule from methanogen dominant anaerobic granule in a competition between SRB and methanogens. As a strategy to increase SRB activity and to suppress methanogens, starvation was applied by not providing organic source but continuous supplying sulfate. Based on the well adopted hypothesis on the granule structure, methanogens located relatively inner core of a granule died out due to the lack of organic source, while SRB located at outer part of granule survived utilizing extracellular polymeric substance (EPS) or organic matters from died out microbes as an organic source. By eliminating the competition, the portion of organic matter degradation by SRB was increased from 19% before starvation to 93% after starvation, achieving 80% COD removal in total. In case of sulfate removal, 15% improvement was achieved compared to the control reactor. This effect of starvation on the granule characteristics were confirmed with scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscope (TEM). Not only wastewater treatment by SRB but also electricity generation with sulfide fuel cell system was studied. Several sets of batch tests were conducted and continuous operation was also carried out with effluent containing 80mg/L -100mg/L sulfide. Through the batch tests, hydraulic retention time (HRT) was optimized to 8 h, removing almost all of the sulfide from the effluent, having the highest power density of 0.033 mW/cm². With the optimized HRT, sulfide fuel cell connected to the UASBr was continuously operated for over 50 days. This newly developed wastewater treatment system with SRB integrated with electricity generating sulfide fuel cell system is believed to be a promising technology for more sustainable wastewater treatment system.

In order to make the best biogas production in the anaerobic fermentation, it is important to be able to compare the raw input materials on the basis of their sustainability, which may include a variety of environmental indicators. This study examined the comparative sustainability of renewable technologies in terms of their life cycle CO2 emissions and embodied energy, using life cycle analysis. The comparative results showed that power generation of bioenergy was associated with 0.96 kWh/m³ biogas and the reduction of CO2 emission is 2.1kg of CO2/kg Biomass. Other environmental indicators should be applied to gain a complete picture of the technologies studied. The generation of electricity is 2.07 kWh/m³ biogas in comparison with theoretical results of 3.09 kWh/m³ (efficiency of generator is 30%) based on the assumption of the removal efficiency 95% of CO2, methane conversion 100%, efficiency of generator 30%. Final results are the production of methane: 250 m³/day, production of electricity: 770kWh/day when used 5m³/day of waste.