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
61.
2016.11
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The purpose of this study was to investigate the effect of the preparation method on CeO2-promoted Cu/γ -Al2O3 catalysts for the high temperature shift reaction using simulated waste-derived syngas (H2 + CO). To investigate the effect of preparation method on the CeO2-promoted Cu/γ-Al2O3 catalyst, we compared catalytic performance over Ce/Cu/γ-Al2O3, Ce-Cu/γ-Al2O3, Cu/Ce/γ-Al2O3, and Cu/γ-Al2O3 catalysts, and tried to explain the differences in catalytic performance with various characterization methods. The physico-chemical properties of the CeO2-promoted catalysts were characterized using surface spectroscopies such as BET, XRD, TPR, XPS, Raman spectroscopy, photoluminescence spectroscopy, and N2O-chemisorption. The catalyst characterizations were correlated with activity results in the high temperature shift reaction.
62.
2016.11
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폐기물의 높은 수분함량은 폐기물 에너지화에 있어 효율을 저해시키는 주된 요인이다. 기계적･생물학적 처리(Mechanical Biological Treatment, MBT)는 생분해성 폐기물의 매립량을 줄이고, 고형연료 생산을 통한 에너지회수를 위해 적용된 기술이다. 최근에는 고품질의 고형연료를 생산하고자 MBT 시설에서 생물학적 처리공정으로 Bio-drying 공정을 적용하고 있다. 본 연구에서는 현재 가동중인 기계적 선별공정 중심의 생활폐기물 고형연료화 시설에서 배출되는 선별 잔재물을 대상으로 Bio-drying이 진행되는 과정에서의 수분제거 특성을 파악하였다. 또한, 특정 범위(45~50℃)로 배출가스의 온도가 유지될 수 있도록 송풍량 자동제어 방식을 적용하였으며, 단일방향의 공기공급에서 기인되는 수분함량의 불균질 분포를 해소하기 위해 송풍방향의 전환을 실시하였다. 2주 동안의 Bio-drying을 통해 폐기물의 40.3%이 감량되었으며, 초기 수분중량 대비 79.4%의 수분이 제거(건조)되었음을 확인하였고, Bio-drying 전/후 폐기물의 수분함량은 각각 43.0 및 14.8%로 분석되었다. Bio-drying 공정에서의 water balance 수립을 통해 송풍방향 전환시점에서의 평균 수분함량이 19.8%로 추정된 반면, 폐기물 상층의 수분함량은 39.0%로 분석되었다. 송풍방향의 전환 이후 실험종료 시점에서의 폐기물 상/중/하층의 수분함량은 각각 23.1, 13.3 및 16.0%로 분석되어, 송풍방향의 전환을 통해 폐기물 상층 수분함량의 효과적인 감소와 수분함량의 균질 분포가 유도될 수 있음을 확인하였다. 또한, 송풍량 자동제어 방식의 적용을 통해 배출가스 온도의 상승 및 하강 시점에서의 송풍량 증가 및 감소에 의해 배출가스의 온도가 특정 범위 내에 존재할 수 있었음을 확인하였으며, 송풍량의 변화가 수분 제거속도를 상승시키는 요인으로 작용한 것으로 분석되었다.
63.
2016.11
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일반적으로 저급의 화석연료나 폐기물로부터 thermochemical conversion을 통해서 고급의 에너지를 얻는 전환기술은 열분해, 가스화, 액화, 연소 등을 들 수 있는데 이들 전환기술들은 반응 온도, 압력, 그리고 공급된 반응물 종류 및 유무에 따라 서로 다른 1차 생성물을 얻을 수 있으며 이들 1차 생성물들은 다시 사용 목적에 따라 여러 단계의 변환 공정을 통하여 최종적으로 유용한 생성물을 만들게 된다. 특히 폐기물을 대상으로 하는 가스화 공정은 환경문제와 에너지 효율을 동시에 접근할 수 있는 공정으로 각광을 받고 있다. 가연성 폐기물로부터 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성 가스를 얻기 위한 주된 반응은 환원 반응이다. 이반응은 흡열반응으로 연이어서 발생하는 연소반응에서 생성된 열을 이용한다. 연소반응으로 생성된 CO2와 H2O를 환원시켜 결과적으로 CO와 H2를 생성한다.
CO2 + H2O → CO + H2
본 연구에서는 이러한 가스화 반응으로 얻어진 합성가스를 기존의 LNG 연소로에 적용할 때 내부 온도 및 유동의 변화를 해석하여 향후 가스화 공정으로부터 얻어진 합성가스의 산업 현장에의 적용가능성을 평가해 보고자 한다. 합성가스는 기체상 연료이므로 발열량의 차이는 존재하지만 기존의 LNG를 연료로 사용하고 있는 산업용 연소로에 버너의 큰 교체 없이 사용이 가능할 것으로 판단되며 내부 열유동에 큰 변화가 생기지 않는다면 가스화 장치로부터 얻어진 합성가스의 판로 개척에 일조를 할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 LNG를 연료로 사용하는 연소로를 대상으로 LNG의 70%를 합성가스 연료로 대체했을 때 연소로의 내부 열유동 해석 및 합성가스의 주입노즐 배치 및 주입 방법 등을 변화시켜 다양한 변수 연구를 수행하여 의미있는 결과를 도출하였다. 연구 결과 발열량 차이에 따라 주입량이 증가되므로 그 점을 감안하여 적절한 방법으로 주입하면 연소로 내부 열유동 분포의 큰 변화 없이 연료대체가 가능한 것으로 나타났다.
64.
2016.11
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현재 국내의 주된 폐기물 처리 방식은 발생억제(Reduce), 재이용(Reuse), 재활용(Recycle)을 통한 물리적인 처리방식으로써 대량으로 발생하는 폐기물을 효율적으로 처리하기에는 한계가 있다. 이에 폐자원 에너지화(Recovery) 개념의 도입으로 폐기물의 단순한 처리가 아닌 효율적인 에너지 자원으로 활용함으로써 자원순환사회를 구축하기 위한 정책적 방안이 마련되었으며, 구체적인 방안의 하나로 2018년 1월 1일부터 시행되는 자원순환기본법을 통하여 소각시설에 발생되는 열에너지를 적극적으로 활용할 예정이다. 따라서 소각시설로부터 실질적으로 회수되어 사용되는 에너지의 정확한 수치화가 요구되었으며, 현재 국내에서 운영 중인 소각시설을 대상으로 시범사업을 진행하여 소각열에너지 회수･사용률의 실증에 노력을 기울이고 있다. 이에 본 연구에서는 폐자원에너지 회수･사용률 산정에서 가장 중요하게 작용되는 저위발열량을 도출하기 위한 핵심요소인 출열항목을 실측하여 소각열에너지 회수･사용률 산정을 위한 기초자료로 활용하고자 한다. 본 연구에서는 현재 운영 중인 생활폐기물 소각시설 2곳(A, B 소각시설)의 3개 호기와 사업장폐기물 소각시설 5곳(C, D, E, F, G 소각시설)의 5개 호기를 대상으로 5월부터 16주 동안 TMS 데이터 수집과 현장측정 및 시료분석을 병행하였으며, 종합적인 결과 값을 환경부 고시 제 2015-251호 폐자원에너지 회수･사용률 산정방법에 대입하여 소각로에서 발생되는 각각의 출열항목을 산출하였다. 또한 산출된 결과를 종합하여 생활폐기물 소각장과 사업장폐기물 소각장의 출열분포를 비교하여 보았다. 소각시설의 출열항목의 산정결과, 생활폐기물 소각시설 3개 호기의 출열 총합은 A시설 1호기가 13.54GJ/ton, 2호기가 14.12GJ/ton으로 산정되었으며, B시설 1호기는 12.72GJ/ton으로 산정되었다. 이 중 가장 높은 비율을 차지하는 출열항목은 증기 흡수열로 A시설 1호기는 9.57GJ/ton, 2호기는 9.82GJ/ton, B시설 1호기는 9.77GJ/ton을 차지하여 평균 72%의 분포를 보이는 것으로 나타났다. 또한 사업장폐기물 소각시설의 출열 총합은 C시설 16.65GJ/ton, D시설 15.48GJ/ton, E시설 13.35GJ/ton, F시설 12.49GJ/ton, G시설 11.79GJ/ton으로 산정되었으며, 사업장폐기물 소각시설 또한 생활폐기물 소각시설과 동일하게 증기 흡수열이 평균 65%의 분포를 보여 가장 높은 비율을 차지하는 것으로 나타났다. 연구결과, 지속적인 시범사업을 통해 실측값을 축적하여 소각열에너지 회수･사용률 제고를 위한 연구 등의 기초자료로 활용하여야 할 것으로 판단된다.
65.
2016.11
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비성형 SRF 제조공정은 대상지역의 특성과 계절 등 변동요인에 따라 제품품질의 큰 영향을 끼친다. 본 연구에서는 2016년 9월, Y시에 설치되어 있는 15톤/일급 Pilot 비성형 SRF 제조공정에 대하여 총량, 폐기물조성, 수분량 별로 물질수지를 세우고 그 결과를 분석하여 실증시설 설계반영에 반영하고자 하였다. 연속 정상운전 상태에서 각 공정별 시료채취는 3회씩 겉보기밀도, 물리적조성, 조성별 수분 분석을 하였고, 총괄수분 분석을 위한 시료채취는 공정별 각 5회씩 수행하였다. 1차 자력선별물, 2차 자력선별물, 비철선별에 대해서는 시료채취를 1회 하였다. 30mm미만 시료는 조성별 분리가 어렵기 때문에 협잡물로 가정하고 회분을 측정하여 가연분을 추정하였다. 물리적 조성은 3회 측정한 것을 총괄적으로 환산하여 평균으로 사용하였고 총량은 시스템의 최종 배출지점의 폐기물의 전체량을 측정한 결과로 분석하였다. 물질수지 분석결과 1차 파쇄 후 기준으로 고형연료제품 수율 74.90%, 잔재물 비율 22.66%, 선별물 비율 2.45%을 보였다. 누출량을 포함하여 계산하면 누출물의 비율 11.36%, 고형연료제품 수율 66.39%, 잔재물 비율 20.08%, 선별물 비율 22.17%로 큰 차이가 없었다.
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2016.11
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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 있으며, 100톤 미만의 폐기물 처리시 소각보다 월등히 높은 효율을 보이고 있다. 따라서 사용연한이 다 되어가는 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 국내 한 지자체의 생활폐기물을 대상으로 비성형 고형연료를 제조하고, 제조된 고형연료를 공기사용 고정층 가스화를 통해 합성가스를 생산하여 이를 직접 가스엔진 발전기에 도입함으로써 일정량의 전력을 생산할 수 있는 반응 특성에 대해 연구하였다. 실험 설비와는 다르게 파일럿 플랜트 이상의 실증시설은 강제로 온도를 유지할 수 없으므로, 공급하는 산화제에 의해 로내 온도가 변화되며, 최적 가스화 효율을 얻기위해 다양한 운전인자의 변화에 따른 가스화 특성에 대해 평가하였다.
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2016.11
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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.
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2016.11
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기후변화가 가속되는 현 상황에서 신재생에너지의 적극적 활용은 전세계적인 추세이며, 국내에서도 가연성 폐자원의 효율적인 친환경적 처리, 에너지 회수를 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 관련정책과 법규가 만들어져 있다. 가연성 폐기물로부터 에너지를 회수할 수 있는 가스화 기술은 생산된 합성가스를 다양한 방법으로 활용할 수 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 폐기물 고형연료 가스화 플랜트 기술의 개발을 위해 생활폐기물을 대상으로 비성형 고형연료를 제조하고, 제조된 고형연료를 파일럿 규모의 고정층 가스화를 통해 합성가스를 생산하여 이를 직접 가스엔진 발전기에 도입함에 있어서, 고정층 반응기에서 발생되는 합성가스의 생산특성에 대해 알아보고자 한다.
69.
2016.11
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최근 급속한 경제 성장과 소비 수준의 상승으로 폐기물 배출량이 급격히 증가했고, 질적으로도 다양화 되고 있다. 우리나라 폐기물 처리정책의 주요내용은 자원을 효율적으로 이용함으로써 자연으로부터의 자원채취를 최소화함과 동시에 자연으로 되돌려지는 폐기물을 최소화함으로써 자연환경을 보호하고 사람의 건강을 보존하는 것이다. 선․후진국을 막론하고 폐기물관리정책의 변화과정은 비슷하다. 이러한 폐기물의 적정처리와 국가 에너지자원의 활용측면에 있어서 매우 중요한 역할을 담당하고 있는 소각시설은 현재 정부가 추진 중에 있는 ｢자원순환사회전환촉진법｣ 제정에 따라 적지 않은 변화가 있을 것으로 판단된다. ｢자원순환사회전환촉진법｣은 자원 및 에너지 소비량의 증가에 따라 계속적으로 폐기물 발생량이 증가하고 있는 국내의 사회적 구조를 고려할 때 폐기물의 발생억제 및 순환이용 촉진 등 자원순환사회 실현을 위한 기반 마련을 위하여 반드시 필요한 제도임에 틀림없다. 자원순환 성과관리제를 통하여 검토되고 있는 폐기물처분부담금(소각 또는 매립)은 에너지를 회수하지 않는 단순 소각시설의 경우 재활용비용에 버금가는 소각세를 부과한다. 그러나 일정기준 이상 에너지를 회수하여 사용하는 소각시설은 폐기물처분부담금의 감면혜택이 부여됨으로써 폐기물로부터 에너지를 회수하는 에너지회수시설과 단순 소각시설의 차별화가 뚜렷이 구분될 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 생활폐기물 소각처리 시설(2개소, 3호기)을 대상으로 2015년 ｢폐기물관리법｣ 시행규칙 제3조제2항에 따른 “폐자원에너지 회수･사용률 산정방법”에 따라 에너지회수율을 산정하였다. 각각의 저위발열량 및 에너지회수･사용률 산정인자(Ep, Ew, Ei, Ef)는 3개월 동안의 계측기 측정값과 현장측정(배출가스 조성, 방열손실, 바닥재 보유열 등)결과를 바탕으로 산출하였다. 폐자원에너지 회수･사용률 산정결과로는 A시설(1호기･2호기)의 경우 생산량 기준 98.6 %, 사용량 기준 26.9 %로 산정되었다. B시설(1호기)에서는 생산량 기준 99.0 %, 사용량 기준 81.9 %로서 생산량 및 사용량 모두 높은 비율을 나타났다. 반면, A시설에서는 생산량 대비 사용량 기준 27.3 %로서 낮은 유효사용률을 나타내었으며, 유효사용률을 높이기 위해서는 다양한 방안(소내 소비감소, 소각시설의 효율적 가동, 폐열보일러의 효율 향상, 안정적인 수요처 확보 등)을 강구할 필요가 있을 것으로 판단된다.
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2016.11
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폐기물매립지에서는 폐기물이 매립되어 혐기성 조건하에 폐기물에 포함되어 있는 다양한 유기물이 미생물에 의해 분해가 이루어지면서 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)로 이루어진 가스가 발생된다. 메탄은 매립가스 중 지구온난화에 큰 영향을 미치는 물질로 알려져 있고 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)에서도 온실가스로 규정하고 그 배출량을 감축하기 위해 노력을 하고 있다. 따라서 폐기물매립지 내에서 발생하는 매립가스의 발생량을 정확히 추정하는 것이 필요하다. 일반적으로 일차분해모델인 IPCC 모델이 배출량 산정을 위해 사용되며, 모델에 적용되는 변수 중 매립폐기물의 메탄잠재발생량(L0)과 메탄발생속도상수(k)는 모델의 정확성에 영향을 미치는 중요한 변수 중 하나이다. 메탄발생잠재량에 적용되는 매개변수로 생화학적 분해 가능한 유기탄소량을 의미하는 유기탄소(DOC), 혐기성 조건에서 메탄으로 전환 가능한 유기탄소 비율(DOCf), 호기성분해에 대한 메탄 보정계수(MCF), 발생 매립가스에 대한 메탄 부피비(F) 등이 있다. 이러한 매개변수들 중 활동도 자료인 폐기물의 물리적 조성과 매개변수인 DOCf는 메탄발생량 예측에 영향을 미치는 기초적인 자료라 할 수 있다. 이에 2006 IPCC 가이드라인에서는 각 국가의 고유값이 있을 경우 기본값 보다는 국가 고유값을 적용하는 것을 권장하고 있으나, 우리나라의 경우 기본값을 적용하도록 되어 있어 온실가스 배출량 산정 시 과대평가 또는 과소평가가 될 우려가 있어 국가 고유값 개발이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 Biochemical Methane Potential (BMP) 실험을 통해 DOCf를 산정할 수 있는 방법을 제안하고자 하며, 제안된 방법으로 종이류, 섬유류, 고무/피혁류 폐기물들을 대상으로 DOCf를 평가하고자 한다. 연구방법으로는 국내 A매립지에서 매립연령이 8년, 12년, 13년, 14년, 15년, 20년인 폐기물을 굴착하여 수선별을 통해 성상별로 구분한 시료를 사용했으며, BMP 실험을 실시하여 도출된 메탄발생량을 이용하여 DOCf를 산정하였다. DOCf의 평가 방법으로는 매립연령을 0년으로 추정한 메탄발생량 추정치와 8년, 12년, 13년, 14년, 15년, 20년의 메탄발생량의 비율로 DOCf를 평가하였다. 연구결과 매립연령이 8년인 종이류의 DOCf 값은 0.73, 섬유류 0.61, 고무/피혁류 0.03으로 나타났다. 매립연령이 20년인 종이류의 DOCf 값은 0.95, 섬유류 0.89, 고무/피혁류 0.09로 매립연령이 증가할수록 DOCf의 값이 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 매개변수를 통해 국내 환경에 맞는 메탄잠재발생량을 정확하게 예측 가능 할 것으로 사료되며, 향후 더 많은 국내 폐기물매립지의 연구를 통하여 국가 고유값 배출계수 개발 시 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
71.
2016.11
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국내 온실가스 배출 부문별 배출량을 정리한 국가온실가스 인벤토리 보고서(National greenhouse gas Inventory Report of Korea, NIR)은 2010년 이래로 매년 환경부에 의해 발간되고 있다. 현재 폐기물 부문의 표준 배출량 산정은 2006 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) Guideline을 통해 이루어지고 있으나, 폐기물의 조성, 성상과 같은 국내 폐기물의 고유 특성을 반영하지 못하는 한계가 있다. 또한 이를 극복하기 위한 국가고유배출계수의 개발과 그 산정방식에 관한 연구는 미진하다. 따라서 본 연구는 폐기물 매립분야 국가 고유배출계수 중 하나인 생물학적으로 분해 가능한 유기탄소의 양을 나타내는 계수(Degradable Organic Carbon (DOC) × Fraction of Degradable Organic Carbon (DOCf))를 산정하기 위해 수행되었다. 매립된 폐기물을 통해 발생 가능한 메탄의 양을 계산하는 과정에서 두 값은 곱의 형태로 사용된다. DOC의 산정에는 삼성분 분석, TOC 측정 등의 방법이 있고, DOCf의 산정에는 물질수지에 기초한 양론식, Lysimeter test, Biochemical Methane Potential (BMP) test 등의 방법이 가능하다. 이 연구에서 DOC는 Total Organic Carbon (TOC)로, DOCf는 BMP test를 통해 구한 생분해도로 산정하였다. BMP test는 250 mL serum bottle에 기질, 영양배지 (90 mL), 혐기성 미생물 식종 슬러지 (10 mL)를 주입하여 35℃에서 Duplicate로 수행되었다. 기질로서 음식물류 폐기물은 환경부 고시 제 2012-203호에 제시된 음식물 찌꺼기 표준시료(쌀밥, 배추, 감자, 양파, 무, 사과, 귤, 돼지고기, 고등어)를 선정하였다. 목재류 폐기물로는 매립 목재의 99%를 차지하는 생활폐기물 내 소형폐목재로 한정하여 나무젓가락, 이쑤시개, 낙엽을 사용하였다. 접종물은 서울 D-환경자원센터에서 반출한 혐기소화조 슬러지를 사용하였고, 영양배지는 Shelton & Tiedje (1984)에 의해 제시된 조성에 따라 제조하였다. DOC는 폐기물의 유기탄소량을 의미하므로, TOC 분석결과를 사용하였다. 발생한 가스와 이론적으로 발생 가능한 가스의 비율을 통해 생분해도를 계산할 수 있으며 이를 DOCf 값으로 사용하였다. TOC 분석결과와 생분해도를 곱하여 DOC × DOCf를 나타내었고, 이를 IPCC 기본값과 비교하였다.그 결과, 음식물류 폐기물에서 쌀밥 0.38 ± 0.06, 배추 0.23 ± 0.03, 감자 0.30 ± 0.03, 양파 0.28 ± 0.04, 무 0.25 ± 0.13, 사과 0.30 ± 0.14, 귤 0.23 ± 0.11, 돼지고기 0.40 ± 0.07, 고등어 0.43 ± 0.11의 DOC × DOCf 값을 확인하였다. 목재류 폐기물에서는 나무젓가락 0.28 ± 0.00, 이쑤시개 0.25 ± 0.02, 낙엽 0.23 ± 0.07의 값을 구하였다. IPCC 기본 값으로 제시된 음식물류와 목재류의 DOC × DOCf의 값은 각각 0.19, 0.25로 음식물류 폐기물의 경우 표준배출계수를 상회하는 값을, 목재류 폐기물은 기본 값과 근접한 결과를 나타내었다. 이는 국내폐기물의 성상, 조성을 반영할 경우 IPCC 배출계수로 제시된 DOC × DOCf 값이 달라짐을 의미한다. 따라서 각 부문별 국내 특성을 반영한 온실가스 국가고유배출계수의 확립을 통해 온실가스 배출의 올바른 산정이 수행되어야 할 것이다.
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2016.11
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폐기물 매립지에서는 폐기물의 혐기성 소화에 의해 매립가스가 발생하며 CH4가 그 중 40-60%의 부피를 차지하는 것으로 알려져 있다. Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC)는 5th Assessment Report(AR5)에서 폐기물 부문이 전체 온실가스 배출량 중 3%에 달하며 그 중 매립지에 의한 배출량을 43%라고 보고하였다. CH4는 지구온난화지수가 이산화탄소의 21배에 달하는 온실가스지만(UNEP, 2002), 회수하면 화석연료를 대체할 에너지로 활용할 수 있다. 온실가스 저감과 CH4를 청정 에너지원으로 활용하려면 매립가스 발생량 예측의 불확도를 낮춰야 하고 이를 위해서는 매립가스 발생 특성에 대한 이해가 선행되어야 한다. 규모가 큰 매립지는 매립장이 여러 구역으로 나뉘어 있고 구역 별로 매립량, 매립 폐기물 조성, 매립 공사시기 등이 달라 매립 구역 별로 매립가스 발생 특성이 다를 수 있다. 그러나 매립구역 별 매립가스 발생 특성에 대해서는 국내뿐만 아니라 국외에서도 연구가 수행된 사례가 없다. 본 연구에서는 수도권매립지 제2매립장 포집정 모니터링 자료를 이용해 매립가스 포집량을 계산하고, 매립구역 별로 매립가스 발생 특성을 평가하였다. 수도권 매립지 제2매립장에서는 246일에 걸쳐 699개 포집정에 대해 매립가스 유량, 온도, 성상, 포집압력 등을 모니터링하였다. 포집정 별로 이상기체 상태방정식을 적용하여 각 날짜별 CH4 포집량을 파악하였고, 각 매립구역에 위치한 포집정들의 포집량의 합을 매립구역에서 발생량으로 보아 매립구역별 발생량을 계산하였다. 계산된 매립구역 별 발생량을 날짜에 대해 적분해 연간 발생량을 ArcGIS를 이용하여 시각화하였고, 매립구역 별로 다른 양의 매립가스를 배출하는 것을 확인하였다. 25개 매립구역에 대해 246일 간 발생량 데이터를 바탕으로 일원분산분석을 수행하였고, 검정통계량 F=819.04, 유의확률은 P(F≥819.04)≒0이었다. 이로부터 매립구역에 따라 매립가스 발생 특성에 유의한 차이가 있다는 결론을 유의수준 5%에서 내릴 수 있다. 최종매립연도와 CH4 발생량을 회귀분석하였으나 상관계수가 극히 낮아 매립 경과만으로 구역별 발생 양상을 설명할 수 없음을 확인하였다. 이에 매립구역 별 매립가스 발생 양상이 다르게 나타나는 원인에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다. 또한 이를 토대로 매립가스 발생량 모델의 배출계수를 매립구역별로 산정하면 매립가스 발생량 예측이 더 정확해질 것으로 기대된다.
73.
2016.11
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수도권매립지의 경우 하수슬러지 등 유기성 폐기물의 직매립금지로 인하여 매립되는 폐기물의 건조화가 심각한 상태이다. 현재 매립지 내부 함수율은 미생물에 의해 분해활동이 원활히 이루어지는 45%에 크게 못미치는 30% 수준으로 나타났다. 이같은 현상은 비단 수도권매립지에 국한된 문제가 아닌 전국 매립지에 해당되는 현상일 것이다. 또한, 매립종료 후 최종복토 후에는 우수의 유입도 차단됨에 따라 매립지 내부 건조화 문제는 더욱 더 심화되는 것은 자명한 사실이다. 이와같이 건조화가 심화되면 폐기물분해 지연에 따라 매립지 사후관리 기간은 더욱 길어지게 되며 그만큼 각 매립지 관리주체들의 비용부담은 증가하게 될 것이다. 정부는 이러한 문제점의 해결을 위해 금년 4월 폐기물관리법 시행규칙을 개정하여 매립지 내부로 침출수를 재순환할 수 있는 침출수매립시설환원정화설비 관련 규정을 시행하였으며, 침출수를 매립지로 재순환하여 매립지 건조화 문제를 최소화할 수 있는 방안을 마련하였다. 비록 침출수외에 폐수 같은 다른 수분 공급원의 재순환까지 허용하는 적극적인 수단은 아니지만, 침출수를 재순환함에 따라 매립지 건조화가 심화되는 것은 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 침출수 재순환에 따른 매립지 내부 수분 분포파악을 위하여 전기비저항 탐사를 수행하여 매립지 내부의 수분분포 특성 파악을 위한 적정 탐사기법을 개발하고자 하였다. 일반적으로 전기비저항 탐사는 지하 매설물이나 지질현황 파악을 위하여 쓰이며, 저수지 등의 제방 안정성 파악에도 많이 사용되고 있다. 그러나 매립지의 경우 다양한 폐기물들이 매립되어 있어 토질이나 저수지 제방과 같이 매질이 균질한 상태가 아닌, 매우 불균질한 상태이며, 계절에 따른 온도변화, 중간 복토층에 따른 비저항 탐사 값의 간섭현상 등 다양한 변수가 존재하여 결과값의 해석에 많은 어려움이 있다.
74.
2016.11
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Contaminated soils and water by heavy metals have posed a serious threat to environment and human health, which can be solved by both physicochemical and biological methods. Phytoremediation has recently become a topic of scientific research and gained much attention as a cost-effective and eco-friendly alternative. Many kinds of hyperaccumulator plants have been applied to deal with heavy metal contaminants such as As, Cd, Pb, Zn and various radionuclides. In recent study, a seedling vigor index (SVI) model, which uses specific hyperaccumulator plants (i.e., sunflower) as test subjects, is proposed to predict the phytotoxicity of heavy metals. However, whether this mathematical model can be commonly used has not been cleared yet. In this study, rapeseeds were treated with Cd, Pb, Ni, Zn to validate the SVI model which was proposed by some scholars previously. The phytotoxicity of heavy metal was evaluated using seed germination test and seedling length measurement. The test shows that germination percentage and seedling length decreased when heavy metal concentration increased. According to the results of regression analysis, heavy metal concentration is linear to germination percentage, root and shoot length, corresponding with SVI model. It can be concluded that the SVI estimation model obtained from sunflowers can also be applied to rapeseeds to describe the relative effects of heavy metal concentration on plants growth and development.. However, further experiments using more hyperaccumulator plants to validate the applicability of the SVI model are necessary.
75.
2016.11
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육류소비는 가축사육의 비약적인 증가를 초래함과 동시에 조류독감과 구제역 등의 전염병 발병으로 인해 오염된 닭, 오리, 소, 돼지 등이 대량 폐사되는 사례가 늘어나고 있다. 이로 인해 폐사축을 처리 및 처분하여 매몰지를 소멸화 하는 방법들이 강구되고 있다. 그 중 렌더링공정을 이용하여 고온 고압 하에서 폐사축을 전처리하여 발생된 지방을 전이에스테르화하여 바이오디젤을 생산하는 방법이 주목 받고 있는데, 이 역시 바이오디젤을 생산할 수 있는 반면 글리세롤이 폐기물로 발생된다는 단점이 있다. 본 연구는 이 글리세롤을 혐기성 소화의 탄소원과 에너지원으로 사용하여 바이오가스로 전환하는 가능성을 평가하기위해 생화학적 메탄 포텐셜(biochemical methane potential, BMP)테스트를 시행하였다. 반응조 COD농도를 1g으로 설정하고 섭씨 37도 배양기에서 혐기성 입상슬러지를 식종균으로 14일 동안 바이오가스 발생을 모니터링한 결과, 글리세롤로 부터 약 50~58 mL/g COD의 메탄수율 획득이 가능함을 밝혔다. 또한 글리세롤의 바이오가스 전환이 7일 이내에 종료되는 것으로 나타났으며, AI 폐사축으로부터 바이오디젤을 생산 후 나온 부산물인 글리세롤을 자원화하는 혐기성소화 시 메탄생성속도는 7.0~8.3 mL/gCOD･d로 나타났다.
76.
2016.11
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우리나라는 국토 환경의 제약과 매년 증가되는 폐기물 발생량에 대한 대책으로 ‘미처리폐기물의 매립제로화’를 주요과제로 추진하고 있다. ‘자원순환기본법’의 제정 등을 통하여 2035년 까지 재활용 가능한 폐기물의 직매립을 없애고, 매립처리비율 목표를 1% 이하로 달성하고자 노력하고 있다. 이를 달성하기 위해서는 현재 매립처리되고 있는 폐기물 중 성상이 비교적 균일하고, 매립량이 약 6,500 톤/일인 하수 및 폐수처리오니의 매립감소가 필요할 것으로 보인다. “폐기물 발생 및 처리현황(2014)”에서 분류하고 있는 사업장배출시설계 폐기물에서 오니류는 가연성 및 불연성으로 구분되고 세부항목으로는 하수처리오니, 공정오니, 정수처리오니, 폐수처리오니로 나눠진다. 유럽연합의 ‘Waste Framework Directive(06/12/EC)’은 처분방법의 하나로 오니류의 토지 내 이용을 규정하고 있으며, 퇴비생산 등 생물학적 처리방법을 재활용 방법으로 규정하고 있다. 토양보호요건 ‘Sewage Sludge Dir. (86/278/EEC)’를 만족하는 경우 농업에도 이용할 수 있으며, 현재 발생량의 약 40%이상을 농녹지 환원으로 처분하고 있다. 국내에서도 ‘폐기물관리법’에서 고형연료제품 및 복토재, 그리고 부숙토 제품으로 재활용 방안을 법으로 명시되어 있지만 수요 및 사업장의 부족과 엄격한 규제로 인해 재활용이 어려운 실정이다. 본 연구는 매립처리되는 폐수처리오니를 한국표준산업분류코드에 따른 업종 별로 구분하여, 업종 별 폐수처리오니의 현황 및 직매립량을 조사하였다. 또한 하수 및 폐수처리오니의 매립억제 방안을 검토하기 위한 항목으로서 하수처리장에서 발생되는 하수처리오니에 대한 원소분석(C, H, N, S), 발열량 및 각 한국표준산업분류 코드에 명시되어 있는 업종 별 폐수처리오니의 원소분석 및 발열량을 검토하고자 한다.
77.
2016.11
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폐기물매립지는 대기 중으로 배출되는 인위적인 메탄 배출량의 상당 비율을 차지하고 있으며, 메탄은 기후변화에 상당부분 기여하는 물질 중 하나로 잘 알려져 있다. 이에 폐기물매립지에서 발생되는 온실가스로 인한 주변 환경오염 저감과 온실가스 관리 등을 위해서는 먼저 정확한 온실가스 배출량 산정이 필요하다. 그러나 폐기물매립지에 매립되는 폐기물의 불균질성과 매립된 폐기물의 분해에 관여하는 인자가 많기 때문에 장기간에 걸쳐 물리화학적 및 생물학적 반응을 통해 발생되는 온실가스의 배출량을 정확히 측정한다는 것은 매우 어렵다. 지금까지 폐기물매립지에서의 온실가스 발생량 예측을 위하여 다양한 모델들이 제안되었는데, 대부분의 모델은 1차 반응모델(First-order decay, FOD)에 기초하고 있다. 1차 반응모델로 가장 대표적인 모델은 IPCC(Intergovernmental panel on climate change)에서 제시한 FOD 모델과 미국 EPA(Environmental protection agency)에서 개발한 LandGEM(Landfill gas emissions estimation model) 등이다. 1차 반응모델에 적용되는 모델 변수들은 일반적으로 2006 IPCC 가이드라인에서 제시하고 있는 기본값을 적용하고 있으나 모델 변수는 온실가스 배출량 산정의 정확성에 결정적 영향을 미치기 때문에 폐기물매립지에서 모델을 이용한 온실가스 배출량 산정 결과의 신뢰도를 향상시키기 위해서 해당 매립지 특성에 맞는 변수값을 산정할 수 있는 방법론이 우선적으로 개발되어야 한다. 이에 본 연구에서는 장기간 동안 S 폐기물매립지에서 발생하는 온실가스를 측정한 결과를 기초로 메탄 및 탄소 물질수지를 이용하여 1차 반응 모델의 주요 변수인 DOC(Degradable organic carbon), DOCf(Fraction of degradable organic carbon which decomposes), R(CH4 recovery efficiency), OX(Oxidation factor), k(CH4 generation rate constant), Lo(CH4 generation potential)를 산정하고 산정된 변수값을 검증하여 온실가스 모델변수 산정방법론을 개발하고자 하였다. 연구결과 BMP(Biochemical methane potential) 실험을 통해 산정된 메탄발생량값은 최적 조건에서 평가된 값이기 때문에 DOCf를 1.0로 가정하였을 경우 DOC를 산정할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서 메탄 및 탄소 물질수지를 이용하여 도출된 주요 변수값들을 모델에 적용하여 평가된 온실가스 발생량과 기존에 측정된 온실가스 발생량을 비교하였을 때 매우 유사하게 나타나 탄소물질 수지를 이용하여 1찬 반응모델의 변수들을 매우 정확하게 산정할 수 있는 것으로 나타났다. 이외에도 1g의 폐기물(습윤기준) 중 매립지에 저장되는 DOC는 0.07g으로 분석되었으며, 침출수로 유출되는 DOC 비율은 전체 DOC 중 1.3%로 계산되었다. 따라서 본 연구를 통해 제안된 탄소 물질수지를 이용한 모델 변수 산정 방법은 폐기물매립지 온실가스 모델 적용에서 모델 변수들 및 예측값의 정확성을 향상시킬 수 있게 되었다.
78.
2016.11
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폐기물매립지에서 매립된 폐기물의 혐기성분해과정에서 발생하는 매립가스는 주요 성분인 메탄(CH4), 이산화탄소(CO2)와 수분, 황화수소(H2S), 실록산(Siloxane) 등의 미량물질을 포함하고 있다. 매립가스 중 메탄은 신재생에너지로서 활용가치가 높은 반면, 이산화탄소와 더불어 온실가스로서 관리해야 하는 대상으로 주목받고 있다. 또한 매립가스 중 황화수소는 매립지 주요 악취물질로 알려져 있어 적절한 매립가스 제어를 통한 매립장 환경관리가 요구되고 있다. 매립가스는 복토재료, 복토두께, 가스포집정 설치 형태, 기상조건, 매립된 폐기물의 종류 및 양 등의 인자에 의해 다양한 배출특성을 가진다. 매립장 환경관리 및 매립가스 자원화 사업을 위해 합리적인 매립가스 관리가 필요하며, 이를 위해 매립지 현장에서의 장기적인 모니터링을 통해 매립가스 배출특성을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 S매립지를 대상으로 최근 11년간(2005년~2015년) 수행한 매립가스 배출량 현장모니터링 결과를 이용하여 매립지 운영형태, 배출경로, 시간경과 및 계절적 영향에 따른 매립가스 배출특성을 분석하였다. 매립지 운영형태는 매립이 종료된 매립장(사용종료 매립장)과 매립이 진행중인 매립장(사용중 매립장)으로 분류하였고, 배출경로는 강제포집, 간이소각기, 표면발산의 세 경로로 구분하여 매립가스 배출특성을 평가하였다. 또한 시간경과에 따른 배출특성의 변화경향을 파악하고, 계절적 변동분석도 실시하였다. 매립가스 배출특성을 분석한 결과, 사용중 매립장의 경우, 2015년 기준 강제포집효율은 94.4%로, 통상적으로 매립종료시 또는 최종복토시 매립가스 회수율(80~95%) 범위에 해당하였다. 조사대상 매립장이 최종복토 상태가 아니라 매립이 진행중인 매립장임을 감안하면, 가스포집･이송시설 및 복토면의 관리상태가 양호한 것으로 판단되었다.
79.
2016.11
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매립지 악취 관리를 위해 매립가스를 적극적으로 포집함에 따라 매립지 내부로 공기가 유입되어 메탄 생성이 저해된다. 본 연구에서는 공기 주입량에 따른 메탄 생성량 변화를 BMP 테스트로 조사하여 매립장 호기화로 인한 매립가스 발생량에 미치는 영향을 파악하고자 한다. 산소 농도 0-10% 조건에서 메탄 생성량 변화를 BMP 테스트로 분석하였다. 반응기를 A, B 그룹으로 나누어 반응 초기에는 모든 반응기에 0-10% 산소를 주입하였고, B 그룹에는 반응 7일째 0-10% 산소를 추가로 주입하였다. 산소 농도가 2%일 경우 산소 0% 경우와 메탄 생성량이 비슷하며 산소 4%, 6%, 8%, 10% 주입시 메탄 생성량이 96%, 74%, 74%, 74%로 감소되었다. 산소를 1회 주입시(반응 0시간) 보다 2회 주입시(반응 0시간, 7일) 메탄 생성량 감소폭이 높았다. 폐기물 COD 대비 산소 주입량 비율(O2/COD(%))이 높아짐에 따라 메탄생성율은 낮아졌다. 폐기물 O2/COD(%) 대비 메탄생성율의 변화를 선형식으로 도출하였다. 산소 주입량 증가에 따른 황화수소 발생량 변화는 상관관계가 없었다. 수도권매립지 1, 2 매립지의 O2/COD(%)에서 메탄생성율 변화를 선형식을 이용하여 계산하였다. 1매립지는 매립이 종료된 2000년까지 메탄생성율 변화가 1 이상으로 산소 유입에 의한 메탄생성율 변화는 미비할 것으로 예측된다. 2000년 매립 종료 후 매립가스 포집량이 감소되면서 유입되는 산소량이 감소되고 있어 메탄가스 생성량 저하는 미비할 것으로 예측된다. 2매립지는 2011년 이후 메탄생성율 변화가 1 미만으로 낮아져 0.92 정도까지 낮아졌다. 이는 폐기물 매립량 감소로 인한 COD 매립량 감소와 매립가스 포집 강화로 인한 공기 유입으로 소모된 산소량 증가로 인한 결과이다. 매립지 호기화로 인한 메탄생성율의 감소는 2011년부터 2014년까지 0.92-0.99 정도로 그 영향을 크지 않을 것으로 예측된다.
80.
2016.11
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산업의 발달과 인구 증가로 폐기물 발생량이 급격하게 증가하고 있다. 따라서 폐기물 처리 방법 중 높은 비율을 차지하고 있는 소각이나 매립으로 인한 2차 오염물질 발생, 한정된 매립부지, 보조연료의 필요 등의 문제가 대두되고 있다. 이에 폐기물을 일정 모양으로 고형화하여 만든 폐기물에 집중할 필요가 있다. 고형 폐기물은 연소가스의 발생 총량이 작고, 공해 발생량도 감소시킬 수 있다. 또한, 고형 폐기물은 단독 연료로서 제약은 있지만 발열량이 높아 충분히 연료의 가치를 갖고 있다고 보고되었다. 이는 보조연료로서 고형폐기물을 사용한다면 석탄의 단점을 보완해줄 수 있다. 따라서 본 연구에서는 생활폐기물을 이용하여 제조된 고형 폐기물의 연소 특성을 분석하였다. 특히 연소 특성을 파악하기 위하여 열 중량 분석법으로 연소실험을 시행하였다. 연소실험은 승온 속도에 따른 연소특성을 나타내었다.
