간행물
한국폐기물자원순환학회 학술대회자료집
- 발행기관 한국폐기물자원순환학회
- 자료유형 학술대회
- 간기 부정기
- 수록기간 1984 ~ 2018
- 주제분류 공학 > 환경공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 539DDC 628
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2016년 추계학술발표회 논문집 (2016년 11월) 134건
포스터발표
41.
2016.11
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파리기후변화 협약이후, 대한민국은 BAU대비 2030년 37%의 이산화탄소를 감축하는 목표를 설정하였다. 하지만 국내의 실정을 고려하였을 때, 37%의 이산화탄소를 감축하기 위해서는 현재진행중인 이산화탄소 감축 기술을 적용하기에는 한계점이 존재한다. 따라서 기존에 진행된 이산화탄소 포집 및 저장과 신재생에너지를 적용한 이산화탄소 저감을 실행하기 전에 이를 완화하기 위한 대응기술의 적용이 요구되는 상황이다. 이산화탄소저감 대응기술은 여러 가지가 존재하고 있지만, 2016년 정부 부처간 협약된 결과를 고려하면 탄소광물화는 이산화탄소를 저감하기 위한 완화대응기술이라고 할 수 있다. 하지만 현재까지 국내에서 개발된 대부분의 기술은 고농도(80% 이상)의 이산화탄소를 이용한 탄소광물화의 연구들이 대부분이기 때문에 실제 산업에서 배출되는 저농도 이산화탄소(5~20%)를 이용한 연구는 거의 전무한 상태이다. 고농도의 이산화탄소를 이용한 탄소광물화는 반응속도가 매우 빠르다는 장점이 있지만, 저농도의 이산화탄소를 농축하기 위한 추가공정(Carbon Capture)이 필요하다는 것이 단점이다. 따라서 본 연구에서는 저농도의 이산화탄소를 농축공정이 필요없는 연구로 반응촉매제(용매)를 사용하여 산업에서 배출되는 소각재 및 폐자원을 이용한 연구를 수행하였다. 수행결과 이산화탄소의 빠른 전환을 촉진하기 위해 사용된 용매는 고농도 이산화탄소를 사용한 경우보다 반응속도가 매우 빠르다는 것을 확인하였으며, 현재 매립처리를 하고 있는 폐기물을 재순환하여 산업 등에 활용 할 수 있는 가능성을 확인하였다.
42.
2016.11
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해수면 상승과 같은 이상 증후는 지구온난화로 인해 발생되는 것으로 해석되고 있으며, 온실가스 중의 이산화탄소 양의 증가가 지구온난화의 주된 원인으로 여겨지고 있다. 이산화탄소를 저감하기 위한 노력으로 이산화탄소 포집, 저장 및 전환과 같은 다양한 방면의 연구 및 실증이 행해지고 있다. 광물탄산화법은 Ca- 혹은 Mg- 실리케이트 광물들이 오랜 시간동안 이산화탄소와 반응하여 탄산염 광물로 전환되는 자연 풍화작용을 모방한 방법이다. 그러므로 Ca 혹은 Mg과 같은 2가 양이온을 포함하는 천연광물 뿐만아니라 산업부산물을 출발 물질로 사용한 연구 또한 폭넓게 진행되고 있다. 본 연구에서는 황갈색의 배연탈황석고를 이용하여 탄산화반응을 적용하였다. 배연 탈황석고는 화력발전소에서 황산화가스 제거를 위한 시스템에서 발생되는 부산물이다. 암모니아수를 이용한 배연탈황석고 탄산화반응의 주된 생성물은 출발 물질인 배연탈황석고의 불순물들을 그대로 포함한 탄산칼슘과 상대적으로 순도가 높은 황안이다. 물에서 높은 용해도를 갖는 황안은 용액으로 회수되기 때문에 상대적으로 높은 순도를 보이는 것으로 추정된다. 본 연구에서는 고순도 탄산칼슘 합성 가능성을 확인하기 위해 직접 탄산화법을 이용하여 탄산칼슘이 결정화 되기 전인 유도시간을 이용하였다. 이산화탄소 양과 암모니아 수용액의 농도 비를 이용하여 탄산칼슘 결정화 시간을 조절하는 것이다. 이와 같이 탄산칼슘이 용액으로 상당 시간 존재할 수 있는 이유는 이산화탄소 양에 비해 암모니아 양이 과량으로 존재할 때 생성되는 카르바메이트(carbamate, CO2NH2-) 때문으로 유추되었다. 카르바메이트는 탄산염 혹은 중탄산염 이온보다 반응성이 낮으므로 탄산칼슘으로 과포화된 용액에서 탄산칼슘의 결정화를 지연시키는 역할을 하는 것이다. 이러한 탄산칼슘으로 과포화된 용액을 여과 분리하여 결정화 과정을 진행한 결과 둥근 형태의 바테라이트 형상의 고순도 탄산칼슘이 형성되었다.
43.
2016.11
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정부의 국가 중기 온실가스 감축목표를 대내외적으로 공표함에 따라 온실가스 감축에 대한 필요성이 절실해져 온실가스 감축을 위한 기술개발이 활발하지만, 정확한 Non-CO2 온실가스 배출량 파악이 어렵고 감축기술에 대한 조사가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 감축기술 적용이 가능한 Non-CO2(N2O) 온실가스 배출원을 파악하고 예상 감축량을 마련하는데 그 목적을 두었다. N2O는 대부분 경제 산업활동의 인위적 요소로 인해 발생하며 1970년 산업혁명 이후 꾸준히 증가하는 추세이다. N2O는 연료 연소(고정연소, 이동연소), 산업공정(질산 제조, 아디프산 제조 및 카프로락탐 제조), 폐기물소각공정에서 주로 발생되고 있다. N2O 온실가스 배출량은 IPCC 가이드라인의 기본 배출계수를 적용하여 산정하였고, 산정값들의 평균증가율을 적용하여 배출량을 2020년까지 전망하였는데, 연료 연소 중 고정연소의 2020년 N2O 배출량은 총 5,230,760 tCO2eq으로 전망되었고 이 중 에너지산업 부문의 배출량 전망치가 50％ 이상을 차지하였다. 이동연소의 N2O 배출량은 2020년 기준으로 총 1,277,739 tCO2eq으로 전망되었고 총 배출량의 90% 이상이 도로수송의 배출량이 차지할 것으로 전망하였다. 폐기물소각과 미산정배출원(SCR/SNCR)의 N2O 배출량은 2020년 기준으로 각각 총 19,419 tCO2eq, 2,546,502 tCO2eq으로 전망되었다.
44.
2016.11
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전체 매립지의 80%를 차지하고 있는 중소규모 매립지의 경우, 저농도 메탄의 소량 발생으로 인하여 연료 활용은 부대시설 비용 증가로 가격 경쟁력을 갖지 못하고 있다. 매립지가스의 주성분은 메탄과 이산화탄소로 이루어져 있으며, 그 외 미량의 불순물질인 수분, 황화수소, 암모니아, 할로겐 화합물, 실록산 등이 존재한다(Rasi et al., 2007). 이 매립지가스의 주성분인 이산화탄소와 메탄을 분리･정제 등 별도의 농축 없이 직접 사용할 수 있으므로 메탄 활용 공정의 단순화 및 고집적화가 필요하다. 현재, 상용화된 매립지가스 전처리 기술은 가스포집 후 냉각응축, 제습 장치 및 건조/가온 장치 등을 통한 다단계 수분 제거기술을 포함하고 있으며, 탈황 및 활성탄을 이용한 미량 유해성분 제거 기술을 활용하고 있다. 매립지가스의 자원화를 통한 온실가스 감축을 위해서는 이 불순물질을 제거하는 전처리 공정이 필요하다. 불순물질 중 황화수소는 자원화 설비를 부식시킬 수 있으며, 실록산의 경우 연소과정으로 생성된 이산화규소가 발전설비 내 스케일을 형성시켜 설비를 마모시킬 수 있다. 기존 공정에서는 황화수소와 실록산이 독립된 공정에서 제거되어 설비의 설치비 및 유지비가 증대되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 매립지가스 중에 포함된 미량의 불순물질을 제거하기 위하여 미량의 수분 제거, 황화수소와 실록산의 동시에 제거할 수 있는 흡착공정을 적용하였다. 따라서, 본 연구에서는 매립지가스 중에 포함된 미량의 불순물질을 충분히 제거하고, 100kW급 가스엔진발전기를 통하여 발전하고, 이를 한전의 전력망에 계통연계하여 매립지에서 발생하는 온실가스를 감축하는 수단으로 활용하였다. 이와 같이 가스엔진발전을 통한 지자체 단위의 중소형 매립지에서 발생되는 온실가스를 감축하는데 적용하였으며, 이에 대한 온실가스 감축 사례에 대한 연구 결과를 도출하였다.
45.
2016.11
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현재 사용되고 있는 대표적인 분리막은 다양한 재질로 사용하여 만든 가운데가 빈 가는 실과 같은 중공사막(hallow fiber membrane)이다. 이러한 막의 대표적인 직경은 100㎛, 즉 0.1mm이다. 이는 보통 가정에서 사용하는 실의 굵기의 1/10 정도로 매우 가는 것으로 이러한 실의 다발을 묶어서 모듈로 만들어 이산화탄소를 분리하는 기본 장치로 사용한다. 그러나 일반적으로 분리막을 통과하는 기체의 양이 많아지면 이산화탄소의 상대적인 분리도는 낮아지는 상충적(tradeoff) 경향을 나타낸다. 또한 기존의 가는 분리막은 모듈의 구성과 그 모듈을 이용한 시스템 설계라는 매우 어려운 난제를 해결해야 하고 그 후에도 오염물질에 대한 분리막 장치와 재질의 내구성 문제가 대두되고 있다. 본 연구에서는 활용하고자 하는 튜브형 분리막은 기존의 분리막에 비해 100배 큰 1cm 크기의 직경을 갖고있기 때문에 압력변화 및 유량변화 등에 탄력적으로 적용이 가능하여 투과량이나 분리도 설정과 조절에 용이하다는 점이 절대적으로 유리한 조건으로 작용한다. 본 연구는 다양한 환경기초 시설의 CO2 분리에 적용하기 위한 튜브형 분리막에 대한 기초연구로써 분리막에 대한 이론연구를 수행하고, 분리막의 직경, 길이, 압력을 변수로 하여 각 조건의 최대 유속에서 주입부의 압력에 따른 압력강하와 압력강하에 따른 출구에서의 속도 변화를 고찰하였다. 이 계산은 pip flow calculator라는 상용코드를 이용하여 계산을 수행하였다. 2012년 RTI 실증시스템에서 수행된 최종 연구결과 향후 분리막의 직경을 100㎛에서 150㎛로 50% 증가하고 분리막의 길이를 36인치에서 24인치로 줄이는 것을 강력히 추천한 바 있다. 본 연구의 계산 결과 RTI는 100㎛의 중공사막에 대한 최대 유량으로 0.0001m³/hr의 조건에 압력 4.5기압을 사용하는 경우 압력손실이 0.46기압, 즉 약 10% 정도의 손실이 발생한 반면 유속은 출구에서 약 10% 입구유속보다 증가한 것으로 나타났다. 그러나 권장 직경 150㎛으로 직경을 증가하고 길이를 36인치에서 24인치로 감소한 경우 압력손실은 약 0.056기압으로 나타나 100㎛ 직경일 때 압력손실의 약 1.2%만 발생한 것으로 나타났다. 이와 같이 직경의 증가와 길이의 감소는 압력 강하와 밀접한 관계가 있음을 알 수 있다. 그러나 직경이 증가할 때 분리막의 단위체적당의 물질전달 면적 감소와 함께 두께가 얇은 분리막 모듈의 제작상의 어려움 등을 동시에 고려해야 할 것이다.
46.
2016.11
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우리나라는 2030년 까지 모든 경제분야에 걸쳐 온실가스 배출을 약 37% 감축할 계획을 UNFCCC에 제출하였다. 이에 따라 온실가스 감축목표를 설정하고 부문별･업종별 배출권 할당량을 결정하고 있다. 따라서 보다 정확한 온실가스 배출량을 산정하는 것이 중요하며 현재는 배출활동별 온실가스 배출량 세부산정방법과 기준을 Tier 1, 2, 3, 4로 마련하여 관리하고 있다. 활동자료와 배출계수로 계산하는 Tier 1~3 기준에는 화석탄소함량(FCF)을 적용하여 폐기물에 포함된 바이오매스의 비율이 제외될 수 있는 반면, 소각시설에서 발생하는 배출가스 중의 온실가스를 직접적으로 측정하는 Tier 4(연속측정법)에서는 총 CO2만 측정 가능하기 때문에 온실가스 중의 바이오매스량을 제외하기 위해서는 화석연료 기원물질에 의한 배출량과 바이오매스 기원물질에 의한 배출량 구분이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 생활폐기물 소각시설과 사업장폐기물 소각시설 각각에서 연소 후 배출되는 가스를 가스샘플링장치를 이용하여 포집하였으며, 포집한 가스성분과 CO2 중의 바이오매스 기원물질량을 확인하였다. 기체시료 중의 바이오매스량을 측정분석하기 위해서 탄소동위원소를 이용한 가속기 질량분석기(Accelerator Mass Spectrometry)를 이용하였으며 보다 명확한 온실가스배출량 산정을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.
47.
2016.11
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수해폐기물은 태풍, 집중호우, 해일 등 풍수해로 인해 침수 지역에서 발생한 폐기물을 말한다. 이러한 수해폐기물은 단시간에 대량으로 발생하여 피해 지역으로의 출입을 방해하고 복구 작업을 지연시킨다. 수해폐기물의 신속한 처리와 복구에 필요한 자원의 효율적인 배치를 위해서는 수해폐기물의 발생량을 예측하는 연구가 필요하다. 환경부에서는 재난폐기물의 발생량을 예측하는 방법에 대해 구체적으로 제시하지 않았고, 국내 연구에서도 발생량 예측 연구를 위한 기초 자료가 극히 제한적이다. 본 연구에서는 동두천시를 대상으로 2011년 집중호우로 인한 피해정보와 침수흔적도를 이용하여 수해폐기물 발생량에 영향을 주는 주요 인자를 확인하고 수해 폐기물 발생량을 예측하는 방법을 제안하고자 한다. 2011년 7월 26일에서 29일까지 집중호우로 인한 동두천시의 피해 정보와 침수흔적도(대한지적공사, 2011)를 수집하였다. 침수흔적도로부터 동 단위별 침수 깊이, 침수 면적, 용도별 침수건물 수를 산정하였다. 다양한 피해 정보를 이용하여 요인분석을 실시하였고, 건설폐기물, 목재폐기물, 생활폐기물로 나타날 수 있는 주요 인자를 확인하였다. 일본에서 제시한 수해폐기물 발생량 원단위와 다중회귀분석을 이용한 발생량 예측 모델을 비교하여 표준오차가 가장 작게 나타난 방법을 제안하였다. 요인분석 결과, 건설폐기물로 나타날 수 있는 예측변수로는 침수건물 수, 피해 도로 개소, 피해 공공시설 수, 피해 사유시설 수가 포함되었고, 목재폐기물로 발생할 수 있는 예측변수에는 피해 농경지 면적, 피해 녹지 면적이 포함되었다. 생활폐기물로 나타날 수 있는 예측변수로는 피해 이재민 수, 피해 하천 및 소하천 개소 수가 해당되었다. 일본에서 제시한 발생량 원단위(4.6 ton/피해건물 수)를 이용했을 경우 표준오차가 2,000 ton이었고, 이러한 결과는 건설폐기물 외에 다른 목재폐기물이나 생활폐기물을 고려하지 않았기 때문으로 판단된다. 침수건물 수, 피해 녹지 면적, 피해 이재민 수와 수해폐기물 발생량을 이용하여 다중회귀분석을 실시한 결과, 결정상수 값(R2)은 0.722, 표준오차가 1,700 ton이었다. 따라서 수해폐기물 발생량을 예측하기 위해서는 침수건물 수, 피해 녹지 면적과 피해 이재민 수를 이용하여 다중회귀분석을 실시하는 것이 적합하다고 판단된다. 수해폐기물 발생량을 보다 정확하게 예측하기 위해서는 풍수해로 인한 침수 현상과 수해폐기물 발생량에 대한 인과 관계를 설명하는 것이 필요하다.
48.
2016.11
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In order to cope with some drawbacks of conventional CCS (Carbon Capture and Storage) technologies, the new way to deal carbon dioxide have been studied a lot. One way to deal emitted carbon dioxide is to convert carbon dioxide into metal carbonate salt which can be used for various purposes such as raw materials for construction, additives for paper-making industries and so on. In this method, securing the source for metal cation is important and in this research, concentrated industrial wastewater was used to supply metal cation. In the wastewater, calcium and magnesium ions were dissolved and this could make cpatured carbon dioxide to be converted to metal carbonate salts. As a result of the chemical conversion, the amount of carbon dioxide converted to the precipitated salts and the crystal structures of them were suggested. To verify the crystal structures and the composition of salt mixtures, Scanning Electron Microscope and X-Ray Diffraction analysis were utilized.
49.
2016.11
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To prevent climate change which is thought to be caused by the carbon dioxide emitted from industrial facilities by human activities, the efforts to reduce the concentrations of carbon dioxide in the atmosphere have been widely made. One of the method is to capture carbon dioxide by liquid absorbent. In this method, flue gas containing carbon dioxide is introduced to the absorber where the absorbent captures carbon dioxide selectively. After capturing, carbon dioxide is separated by heat at desorber and separated CO2 is transprted to storage site such as deep ocean or underground. However, stored CO2 is not permanently stable and these can be problematic that can cause ecosystem destruction due to low pH of the gas. By applying metal cation supplying unit after the capture process, carbon dioxide can be converted to metal carbonate salt in solid phase which can be stored stably or can be utilized or reused for industrial application. In this research, the mechanisms of carbon dioxide conversion were suggested and basic properties and conditions of the system were introduced.
50.
2016.11
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산업혁명 이후 대기 중의 온실가스 중 하나인 이산화탄소가 증가하면서 전세계적으로 지구온난화가 화두되고 있다. 이산화탄소 저감기술인 CCS(Carbon Capture and Storage) 기술은 이산화탄소를 포집 후 저장하는 기술로 저장의 한계에 따라 CCU(Carbon Capture and Utilization) 기술이 각광받고 있다. CCU는 이산화탄소를 이온화 하여 무기 혹은 유기재료로 전환이 가능하다. 폐기물의 금속이온을 이용하여 화학적으로 무기탄산화가 가능하며, 폐기물과 이산화탄소를 동시에 처리할 수 있다는 이점이 있다. 본 연구에서는 최종산물을 탄산칼슘을 생성하는 것이며, 탄산칼슘의 수율을 증대시키기 위해서는 폐기물 내의 칼슘 이온의 추출효율을 올리는 것이 중요하다. 하지만 용매를 이용할 경우 칼슘이온 외에 다른 이온들도 같이 추출되면서 탄산칼슘의 순도를 떨어뜨린다. 이에 최종생성물의 순도를 높이기 위하여 칼슘이온만 선택적으로 추출하기 위해 실험을 진행하였다. 실험에 사용된 폐기물은 탈황석고와 폐시멘트를 이용하였으며, 칼슘이온을 선택적으로 추출한 샘플을 이용하여 탄산화반응을 통하여 탄산칼슘을 생성하였다. 생성된 탄산칼슘은 XRD (X-ray diffraction analyzer(Ultima Ⅳ))와 FE-SEM(Field emission scanning electron microscope, JEOL-7800)를 통하여 결정구조를 분석하였다.
51.
2016.11
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도시생활폐기물소각재(MSWI ash)을 매립하게 되면 장기적으로 중금속이 침출된다. 급속탄산화를 통하여 MSWI ash 내의 중금속을 탄산염 형태로 고정하여, 중장기적으로 침출을 방지할 수 있다. 본 연구에서는 급속 탄산화 방법을 통하여 소각재인 fly ash의 중금속 저감 및 이산화탄소 저감에 대해 수행하였다. NH4OH, NH4SCN, 및Ca(OH)2를 이용하여 test 하였으며, 소각재의 중금속을 탄산화 전, 후를 비교하여 중금속이 침출량을 비교 하였다. 추가적으로 이산화탄소가 fly ash에 포집된 이산화탄소 저감량을 나타내면서 이산화탄소 흡수제의 재사용 가능성을 확인하였다. 흡수제를 재생하는 과정에서 나온 CO32-이온에 의해 탄산화 된 금속염들의 성분 분석을 위해, XRD (X-ray diffraction analyzer(Ultima Ⅳ))를 사용하였다. 그리고 FE-SEM(Field emission scanning electron microscope, JEOL-7800)으로 filtering후 건조시킨 샘플과 fly ash의 표면구조를 촬영하고 비교하였다.
52.
2016.11
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폐 바이오매스의 열 화학적 전환 공정 중 하나인 급속열분해 공정은 공정변수에 따라 열분해 생성물의 수율 및 특성이 변화한다. 급속 열분해 반응이 이루어지는 반응기는 전체 급속 열분해 공정의 핵심이며, 폐 바이오매스의 급속열분해 반응을 위해서는 1,000~10,000℃/s의 빠른 열전달 속도, 500℃의 열분해 반응온도, 1~2초이내의 열분해 생성물 체류시간이 요구된다. 따라서 이를 실현하기 위한 급속열분해 반응기 개발에 많은 연구가 진행되었다. 현재 개발되어 사용 중인 대표적인 급속열분해 반응기는 기포 유동층, 순환유동층, 분사층, Augur형, 융해열분해, 진공열분해 등의 반응기가 있다. 이중 분사층 반응기는 기체-고체 간의 열 및 물질전달이 우수하고, dilute spouted bed regime 에서는 반응기 내 열분해 가스의 체류시간이 짧아 오일의 수율을 기존 유동층 반응기 보다 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 분사층 급속열분해 반응기 내 폐 바이오매스의 급속 열분해 반응은 기체-고체간의 수력학적 특성과 열전달 특성에 영향을 받는다. 따라서 분사층 급속열분해 반응기의 최적 설계와 운전을 위해서는 반응기 내 수력학적 특성과 열전달 특성에 대한 정보가 필요하다. 그러나 현재까지 분사층의 운전조건에 따른 분사층 내 열전달 특성에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 분사층 내 열전달 특성 연구를 위하여 열전달 센서를 설계/제작하였으며, 제작된 열전달 센서를 통하여 분사층내 기체-고체간의 열전달 특성을 측정하였다. 분사층 내 기체-고체간의 열전달 실험은 공탑 속도, Geldart 입자분류, bed 높이를 실험변수로 하여 실험을 수행하였으며, 실험을 통하여 실험변수에 따른 분사층 내 기체-고체간의 열전달 계수의 변화를 연구하였다.
53.
2016.11
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급격한 도시화 및 산업화로 인하여 화석연료의 사용이 증가되고 이에 따라 기후 변화 문제가 급격히 대두되고 있다. 이에 따라 신재생에너지에 대한 관심이 증대되고 있으며, 이에 관한 많은 연구들이 진행되고 있다. 이러한 신재생에너지 중 국내에서는 신재생 에너지 중 폐기물 및 바이오매스를 이용한 신재생 에너지 보급 비율이 70% 이상을 차지하고 있는 실정이다. 하지만, 이러한 신재생 에너지 보급률은 폐기물 열처리 시설의 폐열이용까지 포함된 것으로 실질적인 보급률은 통계에 미치지 못하는 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스를 이용한 에너지화 기술에 대하여 연구를 진행하였으며, 에너지화 기술 중 합성가스 생산에 목적을 둔가스화 기술을 적용하였다. 사용된 바이오매스의 경우, 일반적인 바이오매스를 사용하기 위해 톱밥을 사용하였다. 하지만 바이오매스를 이용한 가스화 기술의 가장 큰 단점으로 바이오매스 내 높은 리그닌 성분에 의한 타르 발생을 꼽을 수 있으며, 이를 해소하기 위한 많은 연구들이 진행 되고 있다. 본 연구에서는 추가적인 타르 제어시설을 설치하지 않고 2차 산화제를 주입함에 따라 Thermal cracking의 효과로서 타르를 제어하고자 한다. 발생된 타르에 대해서는 활성탄을 이용하여 중량 변화 측정을 통해 정량 분석을 진행하였으며, Micro-GC를 통해 C2-C6의 탄화수소 물질의 거동을 살펴볼 수 있었다.
54.
2016.11
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신재생에너지원 중 가장 큰 비율을 차지하고 있는 폐기물은 소각, 매립 등으로 폐기되고 있다. 그러나 생활폐기물 에너지화에 대한 연구가 지속적으로 진행됨에 따라, 현재 생활폐기물 처리시설에서는 SRF생산 공정을 도입하고 있는 추세이다. SRF는 평균 3,500 kg/kcal의 발열량을 나타내며, 대체연료로써 주목을 받고 있다. 그러나 SRF는 성형을 위한 추가적인 비용이 필요하기 때문에, 비성형 폐기물의 에너지화 기술에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 폐기물 에너지화 기술 중 가스화는 고형시료를 합성가스로 전환하는 기술로 저급연로를 고 효율화를 기대할 수 있다. 본 연구는 8ton/day 용량 pilot-scale 비성형 고형연료 가스화 공정에서 수행되었으며, 대기오염 방지시설은 사이클론, 열교환기, 탈염/탈질/탈황 장비, 습식 전기집진기, 수분제거장치로 구성되어 있다. 위의 공정에서 최근 문제가 되고 있는 미세먼지를 다단입경분석기를 이용하여 채취하였다. 채취된 시료는 건조 및 무게측정을 통해 대기오염 방지시설 구간별 미세먼지 분포를 살펴보았고, 각 대기오염 방지시설별 제어효율을 도출하였다. 추가적으로 채취된 입도별 미세먼지 시료는 ICP-MS분석을 통해 K, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, As, Cd, Pb에 대한 거동을 살펴보았다.
55.
2016.11
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일본의 경우 전국에 약 1,300여 개의 폐기물소각로가 운전되고 있고 하루에 20만톤의 폐기물이 소각 처리되고 있으며, 그 중에서 약 900여개의 소각로에서 폐열 에너지를 회수하고 있고, 약 1,400 MW 규모의 발전 설비가 설치되어 있는 것으로 나타나고 있다. 유럽에서는 MSW 소각에너지를 회수하여 일차에너지로 이용하는 양은 2007년도에 6.1 Mtoe를 기록한 것으로 추정되며, 이는 전년도에 비해 약 6.3% (361.9 ktoe)가 증가한 것으로 조사되었다. 2012년 기준으로 국내 폐기물 발생량의 약 6.0 %는 소각으로 처리하고 있다. 2012년 기준 운영되고 있는 생활 및 사업장폐기물 소각시설은 총 552개소(시설용량 32,130 ton/day)이며, 환경 및 에너지 수급 측면에서 WTE 기술이 점점 중요해지고 있지만 관련 기술수준 측면에서 최고기술 보유국 대비 66~72%, 기술격차는 6~7년 정도가 존재하여 지속적인 연구개발 투자가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 폐기물소각시설 발전효율을 향상시키기 위해 열 회수능력 강화와 관련하여 급수예열 장치와 저공기비연소의 활용 및 증기의 효율적 이용과 관련하여 저온촉매탈질을 활용하여 발전효율 향상효과를 분석하였다. 급수예열장치 출구배기가스 온도를 300, 260, 230, 210, 190℃까지 저온화 함에 따라 기준 배기가스 온도인 250℃의 결과와 비교하면, 250℃ 이상에서는 보일러 효율이 약 5%가 감소하였으며, 250℃ 이하로 낮추어 보일러 효율을 산정한 결과 저위발열량 2,300 kcal/kg, 출구온도 190℃에서 약 6% 보일러 효율이 증가되는 것으로 나타났다. 연소 공기를 기존의 평균값 1.8에서 1.0까지 감소시키는 경우 저위발열량 값에 따라 차이는 있지만 보일러 효율의 경우 최대 6.2%까지 증가하는 것으로 나타났으며, 발전효율의 경우 최대 1.6%까지 증가가 가능한 것으로 나타났다. 탈질을 위해 저온촉매를 적용한 경우 저위발열량 2300 kcal/kg, 촉매탑 입구온도 200℃에서 180℃까지 10℃ 간격으로 변화시킨 결과, 최소 0.19%에서 최대 0.79% 발전효율을 증가시킬 수 있는 것으로 나타났다.
56.
2016.11
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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.
57.
2016.11
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전세계적으로 자원고갈 및 기후변화에 대응하기 위하여 신재생에너지 분야에 많은 관심을 기울이고 있으며, 특히 폐기물을 에너지화하기 위한 연료화(MBT) 사업이 주목을 받고 있다. 국내에서는 부산광역시(900톤/일), 수도권매립지(200톤/일) 등 약 20여 곳의 생활폐기물 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuels) 제조시설이 가동 및 공사 중에 있다. 국내의 폐기물 연료화 시설은 최종 제품인 고형연료(SRF)의 함수율을 25%이하로 달성하기 위해서 건조설비를 설치 운영하고 있다. 건조설비의 형태는 드럼형, 유동상형 등 다양하며, 사용되는 에너지원에 따라 열풍건조, 스팀, 태양열, 초음파, 마이크로웨이브, 적외선 건조기 등 다양한 방법이 있다. 하지만, 현재 국내의 폐기물 연료화 시설에 설치된 대부분의 건조설비는 화석연료를 직접 연소시켜 건조열원으로 사용하는 열풍건조 방식을 채택하고 있어, 이를 운영하기 위해서 많은 에너지가 투입되어야 하기 때문에 전체 폐기물 연료화 공정의 경제성을 악화시키고 있는 실정이다. 본 연구에서는 폐기물 연료화 공정에서 발생되는 함수율 25%이상의 건조 대상 시료(중간물)의 특성 분석과 화석연료를 사용하지 않는 습도차 건조 공법을 이용한 건조 전･후의 고형연료(SRF) 특성을 비교 평가하고, 조건별 원단위 소요 풍량 등 설계인자를 확보하여 상용화 설비를 설계하기 위한 자료를 확보하고자 한다.
58.
2016.11
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용수보급률 증가에 따른 용수 공급량의 증가로 인해 하폐수처리시설이 증가되어 슬러지의 발생량 또한 증가하고 있다. 반면, 슬러지 해양투기가 금지됨에 따라 슬러지의 육상처리 및 재활용 처리방법이 갈구되고 있다. 현재 슬러지는 주로 소각, 매립, 시멘트 원료로의 사용, 복토제로의 활용 등의 방법으로 처리되고 있고, 슬러지를 연료로써 활용하는 방법도 많은 연구가 이루어지고 있다. 슬러지를 건조시켰을 때 발열량은 3,000~4,500kcal/kg 정도로, 국내 무연탄과 비슷한 수준이기 때문에, 슬러지를 에너지화하는 것이 가능하다. 하지만 슬러지는 다량의 중금속 및 유해성분을 함유하고 있기 때문에 연소 또는 소각 시 가스상 오염물질 배출의 문제가 있다. 슬러지 연소 또는 소각 시 발생되는 오염물질은 슬러지에 포함된 중금속 성분은 배출원 종류 및 처리방법에 따라 차이가 있기 때문에, 충분한 연구를 통해 소각이나 연소 시 해당 슬러지에 대한 오염물질 배출 특성을 분석하여야 한다. 본 연구에서는 슬러지 연소 시 중금속 배출특성을 조사하기 위해 lab-scale drop tube furnace를 이용해 건조슬러지를 연소하였다. 수은은 입자상 수은과 배출가스 중 산화수은, 원소수은으로 구별해 조사하였으며, 수은을 제외한 중금속은 바닥재의 농도를 조사하였다.
59.
2016.11
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신재생에너지의 보급 확대로 인해 2001년 발전차액제도(FIT)에서 2012년 신재생에너지공급의무화제도(RPS)로 국내 신재생에너지 정책이 변화하였으며 이에 다양한 바이오매스 에너지원에 대한 활용방안이 검토 및 도입되고 있다. 바이오매스를 이용한 연료생산에는 선진기술개발이 요구되고 있으며, 최근 폐목재를 기반으로 한 Torrefaction 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 수분함량이 높고 발열량이 낮은 단독 폐바이오매스를 사용한 고형연료 생산 시, 투입되는 에너지 소비량이 높아 경제성이 낮으므로 발열량이 높은 폐바이오매스와 발열량이 낮은 폐바이오매스를 함께 사용한 혼합 폐바이오매스를 고형연료화함으로써 소요되는 에너지 소비량을 낮출 수 있다. 혼합 폐바이오매스를 이용한 Torrefaction을 통하여 고형연료 생산품질 기준에 적합한 적정 운전조건을 도출하는 것이 Scale-up 설계에서 중요하다. 본 연구에서는 Bench급 간접가열 로타리킬른 방식 Torrefaction reactor에서 폐목재 및 하수슬러지 혼합 폐바이오매스를 이용하여 반응온도 및 체류시간에 따른 고형연료 생산 특성을 조사하였다. 폐목재 단일 시료를 반탄화하여 고형연료 생산 시 발생되는 경제성 및 시료공급의 문제를 개선코자 하수슬러지를 혼합 후 공급하여 혼합 폐바이오매스를 제조하였으며 이를 활용하여 반탄화 고형연료를 생산하였다. Bench급 반탄화 시스템의 반응온도(230~270℃) 및 반응기 내 체류시간(20~40분) 변화에 따라 고체수율은 51~70wt%, 발열량은 5,420~6,070Kcal/kg (HHV 기준)로 고형연료가 생산되었다. 고형연료 수율은 반응온도가 증가할수록 고체수율이 감소하였으나 발열량 등 고형연료의 품질은 증가하여 기존 선행연구 된 실험실 규모의 연구 결과와 동일함을 알 수 있었다. 본 연구를 통한 운전조건에 따른 Torrefaction 결과를 포함하여 Pilot 급 Scale-up 설계인자로 활용하였다.
60.
2016.11
서비스 종료(열람 제한)
전 세계적으로 에너지 수요증가와 유가 불안정 현상이 지속됨에 따라 이를 대체할 방안으로 신재생에너지 사용에 대한 관심이 높아지고 있으며 신재생 에너지의 수요가 늘어날 것으로 예측된다. 우리나라는 신재생에너지 공급의무화 제도(Renewable & Portfolio Standards; RPS)를 2012년부터 도입하여 50만kW 이상의 발전소는 총 발전량에 대한 신재생에너지를 사용한 전력공급율을 2012년 2%를 시작으로 2024년까지 10%로 실시할 계획이다. 최근 RPS 의무이행자인 발전사들의 신재생에너지발전원 중 바이오 비율이 70%에 이르며 이는 바이오매스 발전이 투자비 및 연료구매 비용이 낮고 운영효율성이 높아 RPS 이행이 쉽기 때문이다. 하지만 바이오매스로의 쏠림현상은 국내 목재시장의 유통구조에 악영향을 미치고 있으며 바이오매스발전 급증으로 폐목재 수요도 동반 증가하면서 재활용 가능한 목재까지 연료로 사용되고 있는 실정이다. 최근 팜오일 바이오매스는 인도네시아 산업을 이끌 잠재력 있는 자산으로 대두되어 왔으며, 2013년 기준 1억 4,200만 톤의 팜오일과 이에 따른 6,654만톤의 팜 부산물이 생산되고 있어 이를 연료화시 국내에서 거론되고 있는 바이오매스 문제를 해결할 수 있는 신재생에너지원으로써 확보가 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서 대상으로 하는 EFB는 팜오일 생산과정에서 발생되어 일부분만 비료로 사용되고 처리되지 못해 야적되어 있는 것을 사용하였다. 3ton/day급 Pilot급 일체형 다단건조 탄화기를 사용하여 고열량인 EFB(저위발열량 : 4,320 kcal/kg)를 반탄화 고형연료로 생산하기 위해 반탄화 온도(200~300℃)와 시간(30~60분)을 고려하여 고형연료 생산량 및 발열량에 미치는 영향에 대하여 검토하였다. 반탄화 온도 변화에 따라 EFB의 저열량휘발성분의 감소와 탄소함량의 증가로 발열량(5,150 kcal/kg)이 증가하는 경향을 나타나는 것으로 분석되었다. 본 연구로 최적 EFB 반탄화 고형연료 생산인자를 도출함에 따라 경쟁력 있는 바이오매스 신재생에너지로 확보 될 것으로 전망된다.
