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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2017년 춘계학술발표회 논문집 (2017년 5월) 149건
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2017.05
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수은은 장거리 이동특성을 가지고 있어 국제적 공동대응 필요성이 지속적으로 제기되었다. 최근 수은의 관한 미나마타 협약이 채택되었으며, 이에 대한 비준을 추진하고 있다. 수은은 배가스 중에서 가스상, 입자상으로 존재한다. 가스상 수은은 산화수은과 원수수은으로 구분된다. 입자상 수은은 전기집진기, 여과집진기와 같은 먼지 제어장치를 통해 주로 제어된다. 산화수은은 입자상물질에 흡착되어 제어되거나, 습식방지시설에 의해 제어된다. 원소수은은 공정변수들에 의해 산화 및 흡착되어 제어된다. 이와 같이 기존 대기오염 방지시설은 수은의 동시제어(co-benefit)효과를 가지고 있다. 본 연구에서는 미세먼지를 제어하기 위해 개발된 HI-filter에서의 수은 화학종의 거동과 흡착제분사에 따른 영향을 확인하고자 하였다. 석탄 화력발전시설에 설치된 Pilot-scale HI-filter는 배가스 중 미세먼지를 99%이상 제어하였으며, 수은의 제어효율은 66.22%로 나타났다. HI-filter는 산화수은을 입자상물질로 전환시키는 비율을 증가시켰다. 이로 인해, HI-filter후단에서의 수은은 대부분 원소수은으로 존재하였다. 이후 원소수은을 제어하기 위해 HI-filter 전단에서 활성탄과 비산재를 분사하여 수은의 화학종과 수은제어효율을 비교하였다. 활성탄분사 시 원소수은은 활성탄에 흡착되었으며, 입자상수은이 80%이상으로 증가하였다. 이로 인해, 수은의 제어효율은 최대 92%까지 증가하였다. 비산재분사 시 원소수은의 산화반응은 촉진되었으며, 산화수은은 35%까지 증가하였다. 그러나 수은의 제어효율은 61%로 감소하였다. 하지만 HI-filter후단이 습식방지시설에 의해 산화수은은 제어될 수 있으며, 석탄 화력발전시설 전체의 수은제어효율은 크게 상승할 것으로 판단된다.
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2017.05
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국내 자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률에 근거한 생산자책임재활용제도(EPR System)의 대상 품목인 폐형광등은 2017년 기준 재활용 의무율은 35.6%로 책정되었으며 한국환경공단에 따르면 2015년 기준 형광등의 출고량은 약 18 천톤 정도로 나타났으나 공제조합과 재활용업 간의 재활용 위･탁 계약의 미체결로 인해 폐형광등의 실제 재활용율은 약 5.0%로 재활용 의무율을 달성하지 못하고 있는 실정이다(｢생산자책임재활용제도 시행 13년｣ 운영성평가, 한국환경공단, 2017). 폐기물로 발생되는 폐형광등에 관한 선행연구에 따르면 폐형광등에 포함된 수은은 대부분 형광분말에 포함되어 있어 이를 적절하게 처리할 필요가 있다. 또한, 형광분말에는 희유금속(이트륨, 유로퓸 등)이 포함되어 있어 형광분말에 포함된 수은을 제거하여 희유금속을 회수하여 희유금속을 필요로 하는 산업체 등에서 활용할 수 있다. 이를 위하여 폐형광등 형광분말에 포함된 수은을 제거하기 위하여 Pilot plant 규모의 폐형광등 형광분말 증류 실험을 실시하였다. 실험의 원료는 경기도 K대학에 설치된 Pilot plant 규모의 폐형광등 재활용 공정에서 회수되는 폐형광등 형광분말을 사용하였다. Pilot plant 규모의 폐형광등 형광분말의 수은증류 실험의 조건으로 증류온도는 400~600℃로 변화시켰고 각 온도에서 증류장치 내 체류시간을 1~8시간으로 변화시켰다. 본 연구에서는 각 실험조건에서 회수되는 형광분말의 수은함량을 분석하였고 증류온도와 체류시간에 따른 수은함량을 비교하여 반응속도를 고찰하였다. 또한, 각 실험조건에서 소모되는 에너지양을 비교하여 Pilot plant 규모의 폐형광등 형광분말 증류장치의 최적 에너지 사용량을 평가하고자 하였다.
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2017.05
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급격한 산업화와 인구 증가 등은 국내 폐기물 발생량이 해마다 증가하는 요인으로 작용하고 있으며 이에 따른 다양한 폐기물 처리방법이 수행되고 있다. 대표적인 폐기물 처리 방법 중 하나는 소각에 의한 폐기물 처리이며 다량의 폐기물 처리가 가능하고 특히 폐기물의 부피와 무게를 10~20% 정도로 감량할 수 있으며 소각열에너지를 회수하여 폐기물의 자원순환에 일조하고 있다. 이러한 장점으로 인해 국내 폐기물의 소각처리 비율은 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 그럼에도 불구하고 폐기물 소각처리 중 발생하여 배출되는 다양한 오염물질은 환경에 큰 단점으로 작용할 수 있다. 따라서 소각시설에서 배출되는 오염물질의 모니터링은 환경보전 문제에 있어 매우 중요한 과제이다. 본 연구에서는 소각로에서 배출되는 오염물질의 특성을 파악하기 위해 의료 폐기물 소각로 44개소와 소형 폐기물 소각로 28개소, 총 72개의 가스 샘플을 채취하고 분석하여 주 대기오염 물질인 이산화탄소, 질소산화물, 황산화물, 다이옥신을 측정하였고 배출허용기준과 비교하였다. 또한 주성분분석을 통해 오염물질 배출을 6개 그룹과 6개 샘플로 나누어 각각의 배출특성을 분석하였다. 분석 결과, 다이옥신의 경우 배출허용기준을 초과한 시설은 의료 폐기물 소각로 7개소, 소형 폐기물 소각로 9개소로 나타난 반면, 이산화탄소, 질소산화물, 황산화물의 경우 소형 폐기물 소각로 10개소에서만 배출허용기준을 초과한 것으로 나타났다. 이 결과를 통해 의료 폐기물 소각시설보다 소형 폐기물 소각시설의 오염물질 배출이 심각한 것으로 확인되었으며 방지시설과 운전 조건의 개선이 필요할 것으로 판단된다.
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2017.05
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인과 질소는 하천, 호소 등의 부영양화의 주요 인자로 작용하고 있고 특히 하수 중의 인 농도가 1 mg/L 이상일 경우 조류의 급증식이 일어날 수 있다. 현재 우리나라 하수처리 공정은 인을 기준치 이하로 제거하기 위해 총인 처리 공정을 운영하고 있으나, 이 과정에서 제거된 인은 슬러지와 혼합되어 폐기처분되고 있다. 인은 무한자원이 아닌 유한자원으로 비료, 금속표면처리 세정제를 비롯하여 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 우리나라의 경우 전량 수입에 의존하고 있다. 최근 인광석 매장량의 한계로 인하여 인을 회수하여 재이용하는 기술이 반드시 필요한 실정이고, 그 대안으로 축산폐수, 혐기성발효액, 하수처리 시 발생되는 인을 유용한 자원으로 회수하는 방법에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 기존의 연구된 인결정은 100㎛ 이하의 미세 결정으로 고액분리 및 탈수에 어려움이 있다. 본 연구에서는 인제거 기술 중 화학적 침전법 중 하나인 MAP(Magnesium Ammonium Phosphate) 법을 적용하여 부천시와 공동으로 부천시 소재 공공하수처리장에서 발생되는 탈수여액내의 인을 회수하고자 하였으며 다양한 실험조건(pH, 약품, 주입량, Seed적용)에 따라 인회수 및 입상화의 최적 조건을 도출하고 연속반응조를 통하여 2mm 이상의 크기로 입상화가 가능함을 확인하였다. Jar-test 실험결과 pH 9, 몰비 1~9(Mg2+/PO4-P) 범위에서 PO4-P가 55%~90% 제거되었으며, 생성된 결정화물을 seed로 사용하여 최적 약품투입량 도출결과 pH9, 몰비1 조건에서 6회 재사용시 seed 미적용 대비 PO4-P 제거율이 36% 상승하였다. 도출된 조건을 이용하여 2단 상향류(내경이 1.1cm, 1.8cm) 반응조와 침전조로 구성된 Lab Scale 반응조에서 선속도를 변화시켜 입상화를 유도하였다. 입상화시 PO4-P 제거율은 70%~84%, NH3-N 제거율은 20%~28%로 나타났으며, 내경 1.1cm의 반응조 하부에는 2mm~1.5mm, 내경 1.8cm의 반응조 상부에서는 0.6mm~1.2mm로 입상화되었다. 본 연구에서 미립 결정화물을 연속 순환을 통하여 선속도에 따른 입상화를 확인한 결과, 2mm 이상의 인 결정화물의 생성이 가능함을 입증하였다. 이를 통해 탈수 및 건조에 소요되는 에너지를 최소화하고 고순도 입상화로 비료 가치를 향상시켜 경제성 확보가 가능할 것으로 사료된다.
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2017.05
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본 연구는 전국에서 사육되고 있는 돼지 중 전라북도 내에서만 12%(1,151,406 두수)에 달하는 돼지를 사육하고 있으며, 다량의 악취를 배출하고 있는 돼지 사육두수가 많아 지속적으로 주변지역에 악취 영향을 미치고 있다. 축산시설은 양우, 양돈, 양계, 양견시설 등으로 구분되며, 재래식 소규모 농가부터 대량 사육을 위한 대규모 농가까지 전국적으로 산재되어 있다. 축산시설에서는 분뇨에 의한 악취발생량이 많으며, 주로 양돈 및 양계시설에서 발생한다. 삶의 질 향상 및 악취방지법 등의 영향으로 최근 축사시설에 대한 악취 민원이 증가하고 있으며, 대부분의 축산시설이 주거지역과 인접하여 운영 중으로 축산시설에 대한 종합적인 악취관리방안이 필요하다. 양돈시설은 모돈사, 분만사, 자돈사, 비육돈사 등으로 나누어지며, 수거된 분뇨는 고액분리, 액비화, 퇴비화, 폐수처리, 위탁처리 등의 방식으로 처리되고 있었으며, 암모니아, 황화수소, 메틸머캅탄 등의 다양한 물질이 발생되는 것으로 조사되었으며, 이로 인한 악취 민원 발생이 제기될 수 있으므로 적극적인 악취저감대책 수립이 필요하다. 특히 왕궁 축산단지 주변지역은 익산시 왕궁면, 삼례면과 완주군 봉동읍이 위치해 있어 악취 민원이 지속적으로 발생하는 지역이다. 김제 용지축산단지 주변으로는 전주 혁신도시가 위치하고 있어 민원의 주요 원인으로 제기되고 있으며, 정읍시의 경우는 대규모 밀집농가보다는 여러 지역에 산재되어 존재하고 있다. 환경기초시설과 축사시설의 배출원에서 측정된 악취강도 등을 고려하여 악취배출량을 예측하고, 주변지역에 미치는 악취 영향권 분석을 통하여 효율적인 악취저감을 위한 시설관리방안, 악취저감방안 정책을 제안하였다. 전북도내 지자체 양돈시설의 효율적인 악취관리 사례로 무창 돈사로 축사시설에서의 악취를 차단, 돈사 바닥의 주기적인 청소 및 청결상태 유지, 자동 환기시설의 최적화 시스템, 돈분의 적정 관리를 통해 축산악취저감에 노력, 미생물제제 적정 사용 및 관리방안을 제시하였다.
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2017.05
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우리나라는 현재 지방자치제도를 시행하고 있다. 지방자지제도란 일정한 지역을 바탕으로 하는 단체 혹은 해당지역의 주민이 스스로 산출한 기관이 해당 지방의 행정을 관할하는 제도이다. 그렇기에 지방자치단체(이하 지자체)에서 발생하는 생활폐기물의 수집운반 업무의 책임 또한 해당 지자체의 장이 지고 있다. 생활폐기물 수집운반 업무는 각 해당 지자체가 직접 조직을 구성하여 운영하는 이른바 직접운영과 민간업체에 해당 업무를 위탁하여 진행하는 위탁운영으로 구분할 수 있다. 직영은 각 지자체가 직접 수집운반에 소요되는 비용을 지불하고 있으나 위탁의 경우 앞서 언급한 직영과는 조금 다른 비용지불법을 사용하고 있다. 이는 업무의 효율과 투명성을 높이기 위해 공개입찰제를 시행하고 있는데 이 과정을 통해 선정된 폐기물 수집운반업자에게 비용을 지불하고 해당 업무를 진행하고 있다. 하지만 해당 업무에 필요한 예산은 지자체가 임의로 배정하는 것이 아니라 지자체 혹은 폐기물 수집운반 업자가 아닌 제 3자가 계상하고 있으며 제 3자가 비용의 계상시에도 지자체가 비용을 지불하고 있는데, 이를 추산해본 결과 전국적으로 매년 약 25억원을 지출하고 있는 것으로 나타났다. 하여 본 연구의 목적은 매년 생활폐기물 수집운반업무의 민간위탁시 원가산정으로 낭비되는 비용을 저감키 위함이다. 이를 위해 각 지자체의 폐기물 수집운반 원가산정 보고서를 분석하였으며 그 결과 폐기물 수집운반 원가는 해당 업무에 소요되는 시간을 산정하고 이를 바탕으로 인건비, 장비 사용료 등을 계상하고 있음을 파악하였다. 하여 생활폐기물 수집운반 소요시간 산정모델을 개발하였다. 수집운반에 소요되는 시간을 산정하면 이를 바탕으로 수집운반 소요원가를 산정할 수 있음에도 불구하고 소요시간만 산정하는 모델을 개발한 이유로는 각 지자체마다 각기 다른 기준을 적용하여 생활폐기물 수집운반 소요원가를 산정하고 있기 때문이었다. 본 연구를 진행키 위해 폐기물 수집운반 현장조사를 진행하기로 하였으며, 대상지역을 선정하였다. 선정기준은 인구밀도이며 국내에 존재하는 모든 지자체의 인구밀도를 각 지자체에서 발간하는 ‘통계연보’를 통해 수집하였다. 이후 이를 내림차순으로 정렬하고 상위에서 25%씩 총 4그룹으로 분할하였다. 그리고 각 구간별 인구밀도의 평균과 가장 가까운 지자체 총 12개가 선정되었다. 그리고 지자체별 폐기물 수집운반업체를 찾아 폐기물 수집운반 차량에 GPS를 장착하고 추적조사를 통해 차량이동 궤적, 이동소요시간, 이동거리를 수집하고 설문조사를 통해 차량종류, 작업원 수, 폐기물 수집량을 수집하였다. 수집된 정보 중 폐기물 수집소요시간에서 폐기물 수집량을 나누어서 단위생활폐기물 수집소요시간(hr/ton)을 구하였고 이를 이용하여 이것과 다른 데이터들의 상관관계를 회귀분석을 통해 진행하였다. 그 결과 단위생활폐기물과 가장 유의성이 높은 인자는 주택밀도(호/km²)로 분석되었고 단위생활폐기물 수집소요시간과 주택밀도와의 회귀분석식을 통해 나타난 식을 이용하여 생활폐기물 수집운반에 소요되는 시간을 산정할 수 있음을 확인하였다.
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2017.05
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우리나라는 심각한 매립지 부족 문제를 해소하기 위하여 2016년 5월 ｢자원순환사회기본법｣을 제정･공포(2018년 1월 시행)하여, 소각 및 매립량이 많은 지자체 및 폐기물 배출자에게 높은 경제적 부담을 지우는 등 매립제로를 위한 강화된 규제를 도입할 계획이다. 경기도 G군의 경우 2020년경 매립지가 포화상태에 도달하고, 처분부담금도입에 따른 지자체 재정부담이 증가할 것으로 예상되기 때문에 매립되는 폐기물의 양을 줄이고, 매립지 가용용량을 늘릴 수 있는 효과적인 방안마련이 필요하다. 신규매립지 확보 및 소각시설 설치는 막대한 비용이 소요될 뿐만 아니라 민원 등으로 부지확보가 용이하지 않기 때문에 현 매립지를 효율적으로 활용할 수 있는 방안모색이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 G군 폐기물 매립제로화를 통해 G군 폐기물매립지 가용용량을 확대함으로써 매립지 사용연한을 늘려 G군 폐기물관리의 지속가능성을 확보하는 방안을 검토하였다. G군 폐기물매립지의 가용용량을 확대하는 방안으로 기매립된 폐기물 중 에너지화가 가능한 가연성폐기물을 선별하여 에너지화함으로써 매립지의 가용용량을 확대하는 순환형 매립지 정비사업이 있다. 이를 위해 가연성폐기물 에너지화사업의 경제성 확보 및 선별된 가연성폐기물의 안정적 에너지화 가능여부를 살펴보았다. 우선 선행연구사례를 적용, G군매립지의 폐기물의 성상을 추정하여 보았다. G군매립지의 매립폐기물의 평균 함수율을 20%로 산정하여 가연성폐기물 선별률 80%를 적용하면, G군매립지의 매립폐기물 중 선별가능한 가연성폐기물의 양은 97천톤이다. 분해율이 높은 유기성폐기물(음식물류폐기물 및 종이류 등)을 제외하고, 플라스틱류 및 섬유류만 선별한다고 할 경우 선별가능한 가연성폐기물의 양은 약 80천톤이다. 다음으로 전국 폐기물 발생 및 처리현황 통계의 G군 매립량 및 매립폐기물의 성상통계자료를 토대로 추정하였다. 1996년 ~ 2016년까지의 총매립량은 219천톤이며, 이 중 음식물류폐기물 및 종이류의 선별은 어렵다고 보고 기타 가연성폐기물을 선별한다고 할 경우 총매립량의 약 40%가 선별가능 가연성 폐기물이 되며, 이 중 약 80%를 최종선별 한다고 할 경우 에너지화 대상 최종선별 가연성폐기물의 양은 70천톤이다. 이상의 결과를 종합하면 G군 매립지의 매립폐기물 중 에너지화 대상폐기물로 최종선별가능한 폐기물은 70천톤~80천톤으로 추정된다. 현재 매립량(27톤/일)을 그대로 유지하고 1~3단계 매립지 대상 순환형 매립지 사업을 통해 372,850㎥의 기매립된 폐기물 중 가연성폐기물은 선별하고, 토사류는 복토재로 재활용할 경우 28.1년의 추가적인 매립지 사용기간 연장가능하다. 종량제봉투폐기물 전처리설비의 효율이 증가하여 일평균 매립량이 27톤/일에서 7톤/일로 감소하고, 2~3단계 매립지만을 대상으로 순환형 매립지 사업을 진행한다고 할 경우 279,250㎥의 매립공간을 확보할 수 있으며, 매년 2,555㎥의 폐기물이 매립된다고 할 경우 최대 96.7년의 매립지 수명연장이 가능하다.
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2017.05
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전 세계적으로 가금류의 소비가 증가함에 따라, 가금류와 관련된 폐기물 증가해왔다. 이 가금류 관련 폐기물의 지속적으로 처리함과 동시에 에너지 회수를 위하여, 본 연구에서는 이산화탄소 조건하에서 열분해를 진행하였다. 이산화탄소의 영향을 조사하기 위해, 일반적으로 열분해 공정에서 사용되는 질소조건을 기준으로 하여, 열중량 분석, 열분해에서 발생한 가스 및 타르를 분석, 비교하였다. 먼저 열중량 분석은 25℃부터 900℃로 진행하였으며, 분석한 결과에 의하면 650℃까지 물리적인 차이가 없었다. 다음으로 이산화탄소의 화학적인 영향을 조사하기 위해, 열분해(270℃부터 720℃)에서 발생한 주요 가스인 수소, 메탄, 이산화탄소 각각의 농도에 대해 분석하였고, 최종적으로 발생한 타르의 양을 측정하였다. 이산화탄소의 효과로서 일산화탄소가 증가하고 타르발생량이 감소하였다. 이 결과에 의하면, 열분해에서 발생한 VOCs가 이산화탄소 조건에서 더 쉽게 분해되었고, 이에 따라 일산화탄소가 증가한 것으로 보여진다. 본 연구는 잠재적인 지구온난화 가스인 이산화탄소를 이용함으로써 효율적인 에너지회수를 동반한 폐기물을 처리할 수 있는 새로운 방법을 제시한다.
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전 세계적으로 플라스틱의 사용량은 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 그 결과, 해양쓰레기 중 플라스틱의 비중은 60~80%로써 높은 비중을 차지하고 있다. 플라스틱 중에서도 미세플라스틱은 5mm 미만의 플라스틱 조각으로서 인위적으로 제조된 1차 미세플라스틱과 물리･화학적으로 인한 파쇄나 분해에 의한 2차 미세플라스틱으로 나눌 수 있다. 이러한 미세플라스틱은 생물증폭(Biomagnification)과 생물농축(Bioaccumulation)이 우려되고 있다. 최근 미세플라스틱의 관심이 대두되면서 미세플라스틱의 정량･정성분석에 대한 문헌이 증가하는 추세이지만, 정량에 사용하는 단위는 연구자마다 상이하여 상호 비교가 어려운 현실이다. 또한 시료의 상태에 따라 유기물분해, 밀도차선별을 선별적으로 적용해야 한다. 특정 환경매체에서 정량･정성분석의 결과는 배출원별 배출량과 함께 고려해야 한다. 국외의 경우 미세플라스틱의 배출원별 배출량에 관한 연구가 이미 진행되었으나, 우리나라의 경우 관련된 연구는 찾아볼 수 없다. 이에 본 연구에서는 국외 선행연구에서 사용한 기법을 적용하여 우리나라에서 배출되는 미세플라스틱의 양을 추정하였다. 그 결과, 1차 미세플라스틱 배출량이 2차 미세플라스틱 배출량보다 약 10배 많은 것으로 나타났다.
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2017.05
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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.
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2017.05
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고형연료는 사용되는 원료물질에 따라 크게 SRF(Solid Refuse Fuel)와 Bio-SRF로 구분될 수 있다. 또한 성형모양에 따라 Fluff 형태와 펠렛 형태로 나뉜다. 이렇듯 다양한 고형연료의 생산방식에 따라 고형연료를 사용하는 보일러와 관련된 기술은 기존의 보일러 기술에서 일부분을 개선하거나 새로운 아이디어를 추가하는 방식으로 개선되는 것이 일반적이다. 고형연료는 폐기물을 소각 또는 매립처리하면서 발생되었던 폐기물의 보관, 악취, 부산물에 의한 추가적인 오염과 같은 문제점들을 해결하는 많은 방법들 중 하나이다. SRF로 전환된 폐기물은 보관과 운송이 용이하며 일반적인 폐기물에 비해 높은 발열량과 연소효율의 장점이 있다. 런던협약에 의해 2013년부터 슬러지의 해양투기가 금지되었고 2016년에 개최된 파리협정의 신기후변화체제에 대응하기 위한 관련 기술의 개발이 요구되고 있다. 해양투기금지가 대두되었을 당시에는 탈수 후 매립하거나 탈수 후 건조하여 소각하는 방법이 주류를 이루었으며, 미생물을 이용한 바이오가스를 생산하는 기술이 개발되었다. 하지만 하수슬러지의 발생량이 증가하고 있으며 매립을 제외한 처리시설에서의 처리량에 한계가 있어 처리기술의 다변화가 필요하다. 본 연구에서는 Bio-SRF를 이용하는 보일러와 관련된 기술개발의 흐름과 신규기술 또는 개선기술에 대한 특허 출원을 목적으로 기술동향의 흐름을 분석하였다. Bio-SRF는 수열탄화 반응기에서 생산되며 연소보일러에서 발생되는 열에너지는 다시 수열탄화반응기의 반응에너지로 이용된다. 유사기술에 대한 특허출원의 동향을 분석하여 향후 기술개발 및 특허출원의 참고자료로 활용될 예정이다.
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2017.05
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우리나라 에너지 소비는 지속적으로 증가하는 추세를 보이고 있으며 그동안 사용의 편의성으로 인해 화석에너지에 대한 의존도가 계속 증가하고 있다. 그러나 화석연료의 고갈과 화석에너지 가격 상승으로 인해 신재생에너지원에 대한 관심이 커지고 있다. 이에 정부는 신재생에너지 산업화를 유도하고 2035년까지 전체에너지의 11%를 신재생에너지로 공급하겠다는 계획을 설정하였다. 간벌폐기물은 산림에서 간벌작업 시 발생하는데, 대부분 따로 처리하지 않고 산림에 적재하게 된다. 산림에 적재하면 자연적으로 썩게 되고 거름으로 이용되어 산림에 도움이 된다. 하지만 목재가 높은 발열량을 가지고 있어 에너지원으로 사용될 수 있고, 무분별한 적재 때문에 산사태를 유발할 가능성이 있기 때문에 적절한 처리가 필요한 실정이다. 대전광역시의 임상별 임목축적은 2014년 기준 침엽수 2,152,352m³, 활엽수 924,836m³, 혼효림 662,914m³ 이다. 본 연구에서는 대전광역시 간벌폐기물의 발열량 측정과 기초실험을 통하여 에너지원으로서의 가치를 평가하였다. 삼성분 분석 결과, 수분은 평균 13.6%, 가연분은 78.9%, 회분은 평균 7.5%로 나타났다. 모든 항목이 Bio-SRF의 기준을 만족하였다. 원소분석 결과, C는 평균 53.6%, H는 5.7%, O는 34.8%, S는 0.02%, Cl은 0.2%로 나타났다. 중금속의 경우 Hg, Cd, Pb, As 모두 평균 0.1mg/Kg, Cr은 1.1mg/Kg으로 나타났다. 모든 항목이 Bio-SRF 기준을 만족하였다. 발열량의 경우 발열량계로 측정한 저위발열량은 평균 4,850Kcal/Kg, 위에서 분석한 삼성분 값을 활용하여 Dulong's equation을 통한 저위발열량은 평균 4,411Kcal/Kg으로 측정되었다. 모두 고형연료(Bio-SRF)제품의 저위발열량 품질기준인 3,000Kcal/Kg을 충족하였으므로 에너지원으로써 충분한 가치가 있다고 판단된다.
73.
2017.05
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우리나라의 폐기물 발생량은 인구증가, 경제성장, 삶의 질 향상에 의해 꾸준히 증가하고 있으며, 증가하는 폐기물에 ‘자원화’로 인식을 전환시켜 재사용, 재활용하기 위한 다양한 정책을 추진중에 있다. 또한 자원화 방법 외에 소각 등의 처리를 한 후 매립장에 매립하고 있다. 자원화 방법 외에 소각과 매립의 방법으로 발생되는 폐기물을 적정하게 처리하기 위해서는 환경기초시설의 설치가 필수적이고, 환경기초시설(매립시설, 소각시설)의 설계 및 용량을 결정하기 위해서는 발생되고 있는 폐기물에 대한 정확한 분석과정이 우선시 되어야 하며, 이 과정은 매우 중요하다고 할 수 있다. 더욱이 소각시설의 경우 대기오염, 악취, 자원에 대한 낭비 등의 문제를 야기할 가능성이 높기 때문에, 소각시설의 적정 운전을 위하여 폐기물에 대한 물리･화학적 분석과 발열량에 대한 기초자료는 소각시설 설계 시 매우 중요 인자로 활용되고 있다. 하지만 소각시설 설계 시 고려되었던 폐기물에 대한 기초 자료로 설정한 소각시설의 운전조건이 실제로 소각시설이 운영되었을 때를 얼마만큼 유지하고 있는지는 지속적인 조사가 필요할 것이다. 왜냐하면 시간이 지나면서 사람들의 소비패턴이 변하며, 발생되는 폐기물의 양과 성분도 변하기 때문이다. 이에 본 연구에서는 인구 22만 명 정도의 중소도시를 대상으로 소각시설이 운영되고 있는 지역을 선정하였고, 선정된 지역의 과거부터 현재까지의 발생되고 있는 생활폐기물의 특성을 분석하고자 하였다. 생활폐기물의 변화특성을 조사･분석하기 위하여, 겉보기밀도, 삼성분분석, 발열량분석 등을 수행하였다. 향후 이 자료는 충주시에서 소각시설 운영을 위한 최적의 운전인자를 도출하는데 중요 자료로 활용될 수 있으며, 폐기물관리 정책수립 및 처리에 기초자료로 제시하고자 한다.
74.
2017.05
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국내에서 토양 내 중금속 농도를 정량하기 위하여 다양한 분석장비 및 전처리관련 공정시험법이 존재한다. 대표적으로 환경부 토양환경공정시험법에서는 토양의 전분해(왕수추출)후 AAS 또는 ICP로 분석을 제시하고 있으며, 해양환경공정시험법에서는 퇴적물의 완전분해 후 분석이 제시되어 있다. 또한, 상기 화학적 전처리공정을 거치지 않는 XRD분석이나 입자를 레이저빔으로 승화시켜 측정하는 레이저 유도 붕괴 분광법(LIBS; Laser-Induced Breakdown Spectroscopy)도 상용화 되고 있다. 이러한 각종 전처리 및 분석 방법은 특히 전처리 정도에 따라 동일시료라 하더라도 경우에 따라 측정된 농도 값에 차이가 발생되나, 신기술이나 검증 등에 고려하지 않는 경우가 많기 때문에 혼란이 야기되는 실정이다. 따라서, 토양시료를 대상으로 전처리에 따른 분석결과차이를 증명하고, 이를 상용화 중인 LIBS분석방법과 비교하고자 한다. 중금속 오염토양 10가지를 대상으로 하였으며, 각 토양을 왕수분해(전분해)하고 충분히 반응시키고 원심분리하여 상등액을 분취하여 분석시료로 하였다. 이 왕수추출 후 잔류입자 내 잔류 중금속 농도를 정량하기 위하여 불산 등을 투입(완전분해)하여 잔류입자를 완전히 용해시켜 이를 분석시료로 하였다. 전분해와 완전분해는 각각 토양오염공정시험법과 해양환경공정시험법(-퇴적물)을 바탕으로 실험하였다. 중금속 농도 정량에는 ICP-OES(Perkin Elmer DV2100)을 사용하였으며, 총 5종(납, 아연, 구리, 크롬, 카드뮴)을 분석하였다. 추가로 동일 토양시료를 레이저유도 붕괴 분광법(LIBS)으로도 분석하여 이를 비교해 보았다. 토양시료 10개에서 납, 아연, 구리, 크롬의 분석농도는 완전분해(불산 등)대비 왕수분해(전분해)가 65~100%, 62~94%, 71~91%, 30~52%로 나타났으며, 이때 카드뮴은 검출되지 않았다. 토양 왕수추출 후에도 잔류입자(주로 실리카)에 중금속이 일부 존재하고 있는 것으로 나타났으며, 이는 전처리 후 입자유무에 따라 토양 에서 잔류중금속 농도 분석 값이 다를 수 있음을 나타낸다. 완전분해 시 납, 구리, 크롬, 아연 농도는 LIBS측정치 대비 평균회수율이 각각 87.8, 96.8%, 106.2%, 90.1%로 나타나 상대적으로 LIBS방법과 유사한 측정결과가 나타났다. 이는 완전분해 측정법과 LIBS측정법이 입자까지 모두 용해 또는 승화시켜 측정하는 방법이라는 점에서 유사하기 때문으로 판단된다.
75.
2017.05
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사용이 종료된 폐기물매립시설은 2013년 6월 3일부터 폐기물관리법 제50조 제1항 및 제3항 사용종료 및 사후관리 매립시설에 대한 검사제도가 시행되어 사후관리기간이 20년에서 30년으로 연장됨에 따라 조기 안정화를 위한 공법들이 증가하고 있다. 특히, 폐기물매립시설은 사용을 끝내거나 폐쇄하려면 검사에서 적합 판정을 통과하여야 하며, 사후관리 대상인 폐기물매립시설에 대해서도 정기적으로 검사를 받도록 하고 있다. 이는 주변환경 피해를 사전에 방지할 수 있을 것으로 기대하며 장기적으로 관리되어야 할 사후관리 매립지 등의 혐오시설에 대한 친환경적이고 안정적인 검사 관리를 통과하여야 한다. 그 중 산간지역이나 공업지역에 건설된 폐기물 매립시설은 옹벽이나 제방 등을 축조하여 매립장을 조성하여 매립하였다. 이러한 매립시설물은 사후관리시 종료검사에서 적합 판정을 받도록 하고 있다. 사후관리 매립장에 대해서는 정비지침의 안정화도 조사기법에 의거하여 시설물현황 및 주변 환경오염도 등 관계법령이 정하는 방법에 따라 시설물에 대한 안정성 해석 등의 연구를 수행하여 사후관리 매립지 등의 혐오시설에 대한 친환경적이고 안정적인 검사 관리를 통하여 지역 주민의 불안 및 갈등을 해소하는 등의 환경복지를 구현하여야 한다. 본 연구에서는 사용종료 매립장에 대한 정비지침의 안정화도 조사기법에 의거하여 울산지역내 00 매립지에 대한 시설물현황 및 주변 환경오염도 등 관계법령이 정하는 방법에 따라 물리적, 환경적 특성 등의 정밀조사를 실시하였다. 특히, 본 폐기물매립장은 L형 옹벽 건설 후 배면에 폐기물매립을 축조 및 복토로 부지를 조성되었으며 설치된 L형 옹벽에 대한 현장 실측을 통해 옹벽제원을 확인하여 활동, 전도, 지지력 안전성 해석을 평가하였다. 노후화된 구조물에 보수․보강을 위해서는 상태평가 결과와 안정성 평가결과 등을 정밀 검토한 후에 보수․보강의 필요성 및 공법, 손상구조물의 영향정도, 구조물의 중요도, 사용 환경조건 및 경제성 등에 의해서 보수․보강공법 및 보수 수준을 정하고 보수․보강 이후에는 상태평가 결과와 안정성 평가결과 등을 정밀검토한 후에 그 결과에 따라 사후조치를 취함으로서 시설물의 안전 및 유지관리를 확보하여야 할 것이다.
76.
2017.05
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폐기물매립지에서 온실가스 발생량 예측을 위하여 사용되는 1차 반응모델(First-order decay, FOD)에 적용되는 중요한 변수 중 하나는 메탄발생잠재량(Methane generation potential, L0)이다. L0는 메탄생성에 가장 이상적인 조건에서 폐기물 중량단위 당 발생할 수 있는 메탄의 양으로 일반적으로 메탄수율이라고 나타내기도 한다. 그러나 폐기물매립지에서의 L0는 매립지 내부의 수분, 온도 등의 환경적 조건과 폐기물 크기 등의 물리적 특성에 의해 메탄발생이 영향을 받기 때문에 일반적으로 정의되는 L0와 혼동을 나타낼 수 있다. 이러한 물리적 및 환경적 요인 때문에 폐기물매립지에서의 L0는 실내실험 결과보다 낮게 나타나며, 따라서 폐기물매립지에서의 사용되는 L0 용어에 대한 기본적 가정은 메탄발생을 위한 이상적 조건이 아닌 실제 매립지 조건으로 고려되어야 한다. 이에 본 연구에서는 앞에서 나타낸 용어의 정의를 기준으로 기존 연구문헌에서 폐기물매립지의 L0산정을 위해 적용한 방법들을 고찰하여 향후 L0 산정 및 방법론 개발에 기초자료로 활용되고자 하였다. L0 산정방법을 크게 구분하면 화학양론적 방법(Stoichiometric method), 실내실험 방법, 모델일치(Model fitting) 및 회귀분석, IPCC(Intergovernmental panel on climate change) 방법론으로 구분할 수 있다. 화학양론적 방법은 폐기물의 원소조성에 기초한 Buswell 식 또는 폐기물의 탄수화물(Carbohydrates), 단백질(Proteins), 지질(Lipid)의 함량에 기초하여 이론적인 L0값을 산정 후 생분해가능 비율(Biodegradable portion, BF)을 곱하여 L0값을 계산할 수 있으나 BF 산정에 어려움이 있다. 실내실험은 일반적으로 폐기물 성상별 L0에 폐기물 조성 가중치를 적용하여 L0값을 산정하고 있다. 성상별 L0값을 산정하기 위해서는 일반적으로 BMP(Biochemical methane potential) 실험이 사용되나 BMP 결과를 L0로 나타내기에는 문제점이 있다. 이는 BMP 결과는 혐기성 분해의 이상적 조건에서 도출되었기 때문에 L0 보다는 DOC(Degradable organic carbon)와 의미가 매우 유사하며, 모의매립조(Lysimeter) 또는 현장 실험보다 높은 값을 나타내기 때문에 조정계수를 적용하여 L0값을 산정하여야 한다. 모의매립조 실험의 경우에는 수리전도도(Hydraulic conductivity)와 연관되어 실제 매립지보다 짧은 수리학적 체류시간을 가지게 되는 문제점이 있다. 이는 매립지에서 침출수로 유출되는 DOC 비율은 2% 미만으로 보고되고 있으나 모의매립조는 상당비율의 DOC가 침출수로 유출되기 때문에 L0 산정 시 침출수로 유출되는 DOC비율을 고려하여야 한다. 모델 일치 및 회귀분석은 실제 매립지에서의 측정 데이터를 기초하기 때문에 가장 정확하나 데이터 확보를 위한 장기간의 시간이 소요된다. IPCC 방법론의 경우 DOC 및 DOCf를 산정하여 L0를 산정할 수 있으며, DOC 산정을 위해서는 BMP 실험을 이용한 방법과 폐기물의 방사성 탄소함유량(Radiocarbon content)에 기초한 생물학적 기원 탄소량 산정방법이 있다. DOCf는 셀룰로오스(Cellulose)와 헤미셀룰로오스(Hemi-cellulose)가 전부 메탄으로 전환된다는 가정 하에 측정된 메탄수율로 나누어 계산할 수 있다.
77.
2017.05
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우리나라는 국토환경의 제한과 매년 증가되는 폐기물로 인한 대책으로 미처리폐기물의 매립제로화를 추진하고 있다. 특히 자원순환촉진법 제정을 통해 2035년까지 이용 가능한 폐기물의 직매립을 금지하여 매립비율을 1 % 이하로 목표하였다. 2015 국내 전체 폐기물의 매립처리량은 38,308 톤/일이며 이중 사업장배출시설계폐기물의 매립처리량은 23,577 톤/일로 약 62 %를 차지하고 있다. 사업장배출시설계폐기물인 유기성, 무기성오니류의 매립처리량은 8,926 톤/일로 매립제로화를 달성하기 위하여 재활용과 감량화가 필요하다. 본 연구에서는 유･무기성오니류를 배출사업장 업종별로 구분하여 에너지회수로서 재활용 활성화 방안 등과 같은 간접적인 측면과 열적감량을 통한 감량과 같은 직접적인 측면을 통한 매립억제 가능량에 대해 고찰하였다. 유기성오니류의 경우 수분 전처리를 통한 감량화 및 에너지회수로 매립비율 감소효과가 오니류 매립처리량의 40 %의 감소가 예상되며, 무기성오니류에 대하여 추가적으로 직접적인 반입기준을 강열감량 5 ~ 10 % 적용을 한다면 오니류 매립처리량의 73 % 매립처리량 감소가 가능할 것으로 추산된다.
78.
2017.05
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최근 산업발전에 따른 폐기물의 발생량과 재활용되지 못하고 매립되는 폐기물이 증가하고 있다. 우리나라는 국토환경의 제약에 따라 매년 증가하는 폐기물에 대해 “미처리폐기물의 매립제로화”를 주요과제로 추진하고 있다. 또한 2035년 까지 재활용가능 폐기물의 직매립을 금지하고, 매립처리비율 1% 이하로 달성하고자 한다. 따라서 2015년도 “폐기물 발생 및 처리현황(2015)” 에서 매립처리가 23,577 톤/일로 가장 많은 사업장배출시설계 폐기물을 분석하였다. 그중 오니류 폐기물의 매립처리가 8,926 톤/일로 사업장배출시설계폐기물의 매립처리량대비 약 38 %의 비율을 차지하고 있다. 오니류의 경우 유기성과 무기성으로 구분되어지고 하수처리오니, 폐수처리오니 등으로 구분되어진다. 특히 폐수처리오니의 경우 사업장 별 업종이 무수히 다양하기 때문에 매립억제를 위한 특성조사는 한국표준산업분류코드를 이용하여 구분하였다. 본 연구는 매립되는 하･폐수처리오니를 유･무기성으로 분류하고 배출사업장 업종별로 구분한 처리현황과 매립되고 있는 오니류의 에너지회수 대상으로서 가능성을 보기위한 삼성분, 발열량 및 원소분석의 특성을 고찰하였다. 전체 업종의 유기성오니류 평균은 수분함량 71.7 %, VS의 함량은 60.6 %, FS의 함량은 39.4 %이며, 발열량은 2,948 kcal/kg로 나타났다. 무기성오니류의 수분함량은 65.8 %, VS의 함량은 27.1 %, FS의 함량은 72.9 %이며, 발열량은 1,096 kcal/kg로 나타났다. 따라서 유기성오니류의 에너지회수 가능성을 확인하였고 이를 통한 사업장배출시설계폐기물의 매립저감이 예상된다.
79.
2017.05
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기존의 건축･토목 재료의 연구개발은 고성능화 및 다기능화를 중심으로 행해져 왔다. 그러나 현재에는 고성능화 및 다기능화 뿐만 아니라 환경부하를 우선적으로 고려하고 각종 순환자원을 적극적이고 효과적으로 활용하는 건축･토목재료의 연구개발이 요구되는 시점이다. 특히, 시멘트산업은 그 규모의 크기로부터 비롯하여 자원소비량 및 CO2의 배출량이 가장 많은 산업으로 지적되고 있기 때문에 시멘트 생산에 있어서 각종 산업부산물 또는 폐기물을 활용함으로써 천연자원 소비량을 감축시키고 또한 저에너지 소비형 생산방식의 개발을 통해 CO2의 배출량을 감축시킬 수 있는 기술개발 등이 시급한 과제로 떠오르게 되었다. 국토교통부 ｢순환골재 품질기준｣에 따르면 순환 굵은골재의 혼입량을 전체 굵은골재량의 30%이하로 할 경우 장기 내구성 및 안전성에 무리가 없을 것이라고 제시한 바 있으며, 국내 기존의 연구결과에 따르면 1종 순환 굵은골재 콘크리트의 경우에는 전체 굵은골재량의 50%까지 순환 굵은골재로 치환하여도 큰 문제가 발생되지 않는다고 보고된 바 있다. 본 연구는 구조적인 안정성과 장기 안정성을 고려하여 순환 굵은골재의 치환율을 ｢순환골재 품질기준｣에서 제시하고 있는 한계값인 30% 이상(60%까지)으로 설정하였다. 특히, 일반적인 프리캐스트 암거의 설계기준강도는 34MPa 이상으로 ｢순환골재 품질기준｣에서 제시하고 있는 최대 설계기준강도인 27MPa를 상회하는 값을 가능하도록 하며, 기존의 재생골재를 활용한 콘크리트의 강도저하 및 재료분리현상을 최소화하기 위하여 산업부산물인 고로슬래그미분말과 탈황석고를 적극 활용하여 콘크리트 2차 제품용 혼합재를 개발하는 것이 본 연구의 목표이다. 연구결과 탈황석고 및 고로슬래그미분말의 포졸란반응 유도로 강도발현성 확보와 일부 증점제 혼입으로 인한 재료분리 현상의 현저한 저감으로 재생골재의 활용성을 높인 콘크리트의 생산이 가능함을 확인하였다.
80.
2017.05
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국내 태양광 시장은 정부의 주도하에 2006년 이후 연평균 50% 이상의 성장률을 보이며 급성장 하였다. 2006년에 22MW였던 태양광 시장은 2012년, 그보다 10배 이상인 279MW의 규모에 이르렀고 2013년에는 330MW가 설치되었다. 그 결과 2006년 36MW에 불과하였던 국내 태양광 누적 설치용량은 6년만인 2012년에 1GW를 돌파하였다. 기존 연구결과를 통해 유추한 결과 폐 태양광 모듈의 발생 시기는 태양광 모듈 수명이 2000년 이전의 생산제품은 10년, 2001년∼2010까지의 생산제품은 15년, 2011년 이후의 생산제품에 대해서는 20년이라고 가정할 때에 대략 2020년 정도가 될 것으로 추측된다. 생산과정에서 발생한 폐 모듈은 물론 기존에 설치된 모듈의 효율저하, 제조시의 불량 및 새로이 개발된 고효율(발전효율 18%이상)패널로의 교체로 모듈의 평균수명이 낮아져 매년 폐기되는 모듈의 양은 기하급수적으로 증가할 것으로 예상된다. 현재까지 처리된 폐 모듈의 양도 최소 5MW으로 추측되며, 2020년부터 처리해야 할 폐 모듈의 양은 백MW단위로, 많은 양의 폐기물이 배출될 것이라 본다. 아직까지 우리나라는 자원 재생에 대한 인식이 부족하여 여러 가지 문제에 당면해 있는 실정이다. 우리나라는 전국적인 회수 체계가 미흡하고 재활용 인식이 낮아 수거자체가 어려울 뿐만 아니라, 도시 광산은 서비스업으로 분류되어 있어 산업단지 내 공장설립이 제한되어 있고, 그 절차 또한 복잡하고 오랜 시간 기다려야하기 때문에 접근이 쉽지 않다. 이에 본 연구는 폐 PV모듈(Photovoltaic module)에서 추출한 저 철분 강화유리 분말을 이용한 콘크리트용 혼화재로서의 활용가능성 알아보고, 최근 환경문제로 대두되어 있는 산업폐기물의 건설 순환자원으로의 재활용방안을 제시하고자 함이 목적이다.
