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 추계학술발표회 논문집 (2017년 11월) 117건
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2017.11
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런던협약에 따라 2012년부터 해양투기가 전면 금지 됨에 따라 가축사육과정에서 발생하는 가축분뇨 처리에 있어서 환경적, 경제적인 문제를 보완할 수 있는 효율적 처리기술이 필요하다. 최근 농가당 가축사육 머리수가 증가하고 있어 가축사육수는 급격하게 증가하며, 이로 인해 사육과정에서 발생되는 가축분뇨 발생량은 계속 증가할 전망이다. 가축분뇨는 가축사육 특성에 다라 저장･관리 방법에 따른 뇨와 분을 분리하여 발생하는 액상(Liquid Phase) 및 고상(Soild Phase)으로 구분되며, 분뇨가 세척수와 혼합된 상태로 발생하는 슬러리상(Slurry Phase)으로 구분하여 처리하고 있다. 처리하는 가축분뇨는 수분함량이 높은 경우 퇴비화 시 톱밥등의 수분조절재가 과다로 투입되어 경제성이 낮아지고, 수분함량이 낮은 경우에 액비화시 공정수의 추가 및 희석하는 공정을 별도로 설치해야 되는 경제적인 문제가 발생할 수 있다. 또한 환경공단 악취관리센터 보도자료(2016)에 의하면 2015년도 전국 악취 민원은 15,573건 발생하였으며, 이 중에 농축산시설의 악취민원수가 4,323건(28%)로 높은 비중을 차지하고 있다. 본 연구에서는 가축분뇨를 처리하기위해 환원제로 이용할 경우 실제 SNCR공정에서 상용되고 있는 환원제와 비교하여 NSR비에 따른 NOx의 특성을 알아보고자 하였다.
102.
2017.11
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국내 하수처리장의 바이오가스화 시설은 낮은 농축율로 인한 저농도 유입수, 공정 흐름별 운영기술에 대한 노하우 부족 및 관리 미숙으로 인하여 혐기소화 효율이 미국 등 선진국 대비 약 54.2 %에 불과한 실정이다. 환경부는 바이오가스화 효율을 증진하고 하수슬러지를 바이오매스로 활용하기 위하여 2010년부터 전국적으로 에너지자립화 사업을 추진하였다. 특히 혐기소화조가 미설치된 하수처리장을 대상으로 음식물류폐기물과 병합소화시 연계 하수처리장의 유입 수질 등을 사전에 검토한 후 신규 소화조를 건설을 진행하고 있다. 하수슬러지 단독 및 병합처리 시설의 혐기소화조 내부 유출액에 대한 최우점 미생물 종을 분석하고 바이오가스화 시설의 주요 운전인자(유기물부하율, 메탄가스 발생량, C/N 비 등) 간의 정준상관분석을 실시하였다. 하수슬러지 단독 및 병합처리 시설의 상관관계 분포가 뚜렷이 구분되었으며, 메탄가스 생성율은 음폐수의 영향으로 VFAs, C/N비, VS/TS 등과 비례관계를 보임과 동시에 Mesotoga, Methanosaeta 미생물 군이 우점하는 경향을 보였다. 또한 하수슬러지 단독처리 바이오가스화 시설의 혐기소화조에서는 Copro-thermobacter, Methanosarcina 등의 미생물 분포가 높게 나타났다.
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2017.11
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하수슬러지와 음식물류폐기물을 포함한 유기성폐기물은 도시의 산업화, 인구 증가에 따라 그 규모와 발생량이 증가하고 있는 추세이다. 하수슬러지의 경우, 2003년 이후로 연평균 4.6 %씩 꾸준히 증가하여 2014년 기준 597 개소 하수처리장에서 약 10,112.7 ton/d 정도 발생되었다. 같은 해 음식물류폐기물은 총 생활폐기물 발생량의 27.4 %인 13,697.4 ton/d 규모로 배출되었다. 2012년 이후 음식물류폐기물을 필두로 해양투기가 전면 금지되면서 유기성폐기물의 육상처리와 신재생 에너지원으로서 효과적 활용에 대한 정책 추진과 연구가 진행되어왔다. 매립, 소각을 포함한 육상처리 방법 중, 바이오가스화는 혐기소화 과정에서 신재생 에너지원인 메탄가스를 생산하는 시설로 현 상황에 대응하는 새로운 방안으로 각광받고 있다. 전국 12개소 하수슬러지 단독 및 병합처리 바이오가스화 시설을 대상으로 현장조사 및 정밀모니터링을 실시하였다. 사계절 평균으로 정밀모니터링 결과를 정리하였을 때, 시설의 효율성 분석에서 유기물분해율은 VS 기준 55.2 %, CODcr 기준 48.7 %로 나타났다. 병합처리 시설의 유입 VS 농도는 단독처리시 2.59 % 보다 1.6배 높은 4.05 %로 조사되었다. 대상 시료의 원소분석시 평균 C/N비는 유입 7.7, 유출 6.5로 낮은 수치를 보였다. 시설의 안정성 분석에서 혐기소화조 유출액의 VFAs은 수분석시 427 mg/L, 기기분석시 42 mg/L로 분석되었으며, 소화슬러지 탈리여액의 질소와 인은 TN 1,229 mg/L, TP 155 mg/L 등으로 안정적인 운전범위에 속하였다.
104.
2017.11
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수열탄화 기술은 고온에서 반응이 발생하는 열분해 탄화기술의 단점을 보완하기 위한 방법으로 일정 온도조건(150~200oC)와 고압(10~20 kg/cm²)의 증기를 이용해 슬러지 내 미생물의 세포벽을 파괴함으로서 탈수성을 향상시키고 고액분리를 통해 액체생성물의 가용화 효율을 높이는 기술이다. 본 연구에서는 하수슬러지와 음식물폐기물을 혼합하여 수열탄화반응을 통해 생성된 고체생성물을 이용하여 최종적인 에너지원으로 사용하기 위한 건조실험을 진행하였다. 건조기는 0.9m²의 Lab 테스트용 디스크건조기를 사용하였고, 건조단계에서 많은 에너지가 소비되는 특성에 맞는 최적의 건조조건을 찾고자 하였다. 실험에 투입된 수열탄화물(함수율 57%)은 먼저 전처리(파쇄) 유무에 따라 각각 나누었으며, 건조열원은 스팀압력(1.2~3.7 kg/cm²G)로 초기온도에 따라 설정하였고 수열탄화물 투입량은 3.8~4.7 kg/batch, 디스크 회전속도는 약 15~19 rpm, 체류시간은 함수율 10wt%가 되었을 때까지 실험을 진행하였다. 본 실험을 통해 수열탄화물의 건조특성 곡선을 통해 건조효율을 종합적으로 평가하고, 최적의 설계인자를 확보하고자 하였다.
105.
2017.11
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고도산화공정(Advanced Oxidation Process, AOP) 중 하나인 펜톤 산화법은 과산화수소(H2O2)와 2가철 이온(Fe2+)이 반응하여 OH 라디칼을 생성함으로써 OH 라디칼의 강한 산화력으로 유기물을 분해하는 방법이다. 펜톤 산화는 다양한 유기물과의 높은 반응성을 지닌다는 점과 생물학적으로 분해가 어려운 물질을 산화･분해시켜 생물학적 처리가 가능하도록 한다는 등의 장점을 지니고 있다. 그러나 펜톤 산화는 유기물과의 반응 후 펜톤 슬러지를 부산물로 다량 생성하기 때문에 발생된 슬러지를 처리하는 공정이 추가적으로 요구된다. 또한, 펜톤 슬러지는 원수에 따라 다량의 난분해성 물질과 철염 등을 함유하고 있기 때문에 처리하는 방법이 까다롭다. 펜톤 슬러지는 주로 매립으로 처리하였으나 매립지 크기의 한계 및 수명 단축, 비싼 처리비용 등의 문제가 뒤따르기 때문에 이에 대한 대책이 필요한 실정이다. 이러한 펜톤 슬러지를 처리하고자 다양한 연구가 진행되고 있다. 그 중 펜톤 슬러지를 촉매, 응집제 등으로 재이용하는 연구가 각광받고 있다. 한 연구는 펜톤 슬러지를 산에 용해하여 그대로 펜톤 산화 공정에 사용하는 방법과 산에 용해하여 환원을 거친 후 펜톤 산화 공정에 사용하는 방법을 비교하였다. 재생 횟수를 고려했을 때 환원을 거친 펜톤 슬러지가 효율적인 촉매 역할을 한다고 나타났다. 또한, 대부분의 펜톤 슬러지 환원은 철편을 사용한 것으로 나타났다. 그러나 철편을 사용할 경우, 기존 펜톤 슬러지가 가지고 있는 총 철의 농도에 영향을 미칠 뿐만 아니라 회수하는 것 또한 어려움이 있다. 본 연구는 환원제를 사용하여 펜톤 슬러지 내 철 이온을 전환함으로서 펜톤 산화용 철 촉매로 재이용하고자 하는 기초연구이다. 본 연구에서는 다양한 황 계통의 환원제를 사용하여 펜톤 슬러지 내 철 이온 형태를 Fe3+에서 Fe2+로 전환하고 각각의 환원제 별로 철 이온 전환 정도를 비교하여 최적의 환원제를 찾고자 하였다. 본 연구에서 사용한 환원제는 Sodium sulfite (Na2SO3), Potassium sulfite (K2SO3), Sodium bisulfite (NaHSO3)로 총 3가지이다. 본 연구는 ‘D’ 산업용수센터에서 발생하는 RO 농축폐수를 펜톤 산화로 처리한 후 부산물로 생성되는 펜톤 슬러지를 대상으로 실시하였다. 펜톤 슬러지는 황산을 사용하여 용해액 상태로 전환하여 실험에 사용하였다. 슬러지 용해액 1 L를 기준으로 각각의 환원제를 0.5 g씩 투입 후, 2 시간까지의 철 이온 농도 변화를 살펴보았다.
106.
2017.11
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광케이블은 유리를 가는 실처럼 만든 광섬유에 빛을 통하여 신호를 보내어 정보를 보내는 원리로써, 송신측에서 반도체 레이저에 의하여 정보를 빛으로 변환한 후 전송하면 수신측에서 전기 신호로 변환하여 정보를 수신하는 체계이며, 주요 성분은 PE등의 플라스틱 수지와 철, 알루미늄, 광섬유(SiO2 또는 GeO2)등으로 구성되어 있다. 현재 광케이블의 수요가 급증함과 동시에 폐광케이블 발생량 또한 급속도로 증가되고 있으며, 연간 약 3만톤 가량이 발생되나 재활용업체에서는 소형규모의 단순탈피장치로 외피인 HDPE(합성고밀도폴리에틸렌)만을 회수하고 다량의 플라스틱 수지와 알루미늄, 광섬유에 포함되어있는 광물자원(Ge 150만원/kg) 등은 단순 적재해 놓거나 매립, 소각하는 등 관련 재활용 기술이 매우 낮은 실정이다. 따라서 본 연구는 폐광케이블 재활용을 위하여 자동화 공급 기술, 선택적 국부가열, 절개 및 선별등의 기술을 통하여 각각의 유용자원을 분리/회수할 수 있는 1Ton/day 이상의 폐광케이블 자원회수장치를 연구하였다.
107.
2017.11
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국제 원자재 가격 상승 및 환경규제 강화 등으로 인해 폐자원의 재활용에 대한 관심이 높아지고 경제적 가치가 부각되고 있다. 그 중 일상적인 전자제품들은 편의성에 따라 널리 사용되며 폐기시 유해물질로 인한 각종 환경오염 문제를 일으킨다. 이에 정부는 폐전기・전자제품의 재활용 활성화를 위하여 EPR 제도를 도입하여 시행하고 있으며, 2014년 폐소형가전까지 확대 지정하여 EPR 대상품목에 포함하였다. 폐소형가전의 경우 해마다 새로운 제품들이 쏟아져 나오며 재활용 대상 폐가전제품의 발생량도 크게 증가할 것으로 예상된다. 가볍고, 성형이 쉬운 플라스틱을 가전제품에 사용할 경우에는 화재에 취약하다는 단점을 가지고 있다. 특히, 소형가전제품에는 화재예방을 위한 난연제, 제품의 상품성을 높이기 위한 착색제, 제품을 보호하기 위한 코팅제 및 대전방지제 등 각종 첨가제들을 여러 종류 사용하고 있다. 난연제의 경우 우수한 난연 성능 및 저렴한 가격으로 인하여 브롬화난연제(Brominated Flame Retardants, BFRs)를 가장 널리 사용하고 있으며, 대표적인 브롬화난연제는 PBDE(polybrominated diphenyl ether), TBBPA(Tetrabromobisphenol A), HBCD(Hexabromocyclododecane) 등이 있다. 가전제품으로부터 회수한 플라스틱의 효율적인 재활용을 위해서는 브롬화난연제가 함유된 플라스틱의 사전제거가 중요하다. 브롬화난연제를 함유한 플라스틱을 인식/식별하는 기술은 개발되었으나, 선별기술의 상용화사례는 전무한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 레이저 기반 기술을 이용하여 폐소형가전에서 회수한 플라스틱 중 브롬화난연제를 함유한 플라스틱의 특성을 파악하였다. 향후 폐소형가전으로부터 발생한 플라스틱의 효율적인 재활용을 위한 선별기술 개발 자료로 활용하고자 한다.
108.
2017.11
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누출, 폭발, 취급 및 운송 등의 화학사고가 일어나면 다양한 화학 물질이 방출된다. 방출 된 화학 물질 또는 1차 방제 처리 후 얻게 되는 폐기물에는 유해하거나 독성이 있는 화학물질이 포함될 수 있다. 이러한 폐기물들을 처리 할 수 있는 구체적인 지침이나 기준이 없기 때문에 적절한 처리 방법을 찾기가 어렵다. 따라서 유해화학물질 사고 처리로 얻은 화학물질 또는 폐기물의 대부분은 지정폐기물로 처리하여 많은 비용이 든다. 이 연구는 유해화학물질의 사고 또는 누출이 발생하였을 때 1차 처리를 하면서 발생한 화학 물질 또는 화학 물질에 오염된 폐기물에 대한 지정폐기물, 일반폐기물 판정 기준을 제안하고자 한다. NFPA 등급, pH 등급 및 폐기물 발생량에 따라 점수를 부여하여 화학폐기물을 분류하는 정량화 된 방법을 제시한다. 보다 객관성 있는 판정기준을 마련하기 위해서 미국 국제화재방호협회(National Fire Protection Association : NFPA)에서 발표한 소방관련 국제 규격인 NFPA 704코드를 활용하여 판정기준을 마련한다. NFPA 704코드는 화학물질에 대한 건강위험성(Health Hazard), 화재위험성(Flammability Hazard), 불안정성 위험성(Instability Hazard)에 대한 정도를 0~4등급 까지 세분화 되어 있다. 추가적으로 산성 또는 염기성 화학물질에 대한 판정방법으로, 기존에 지정폐기물분류 기준에 활용되고 있는 오염물질의 pH를 판정기준에 활용한다. 또한 산업안전보건법에 따른 유해･위험물질 규정량, 또는 폐기물의 일일 처리량도 고려한다. 최종적으로 화학 물질 또는 폐기물은 제안된 분류 방법 또는 절차에 따라 얻은 통합 점수에 따라 지정폐기물 또는 일반폐기물로 분류할 수 있다.
109.
2017.11
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지난 2008년에 발표된 가축분뇨 배출원단위 산정결과에 따르면 한우는 1일 약 8 리터의 분과 5.7 리터의 뇨를 배출하고 젖소는 각각 19.2 리터와 10.9 리터의 분과 뇨 그리고 7.6 리터의 세정수를 배출한다. 가축분뇨처리와 관련된 정책방향은 발생된 분뇨를 최대한 자원화하고 부득이한 경우에 정화 등의 방법을 적용하여 처리하는 것이다. 가축분뇨 자원화방법은 퇴비화와 액비화 그리고 에너지자원화로 구분될 수 있다. 가축분뇨 에너지자원화 방법은 지금까지는 혐기소화에 의한 바이오가스화가 주를 이루어 왔으나 최근 들어서 고체연료화에 대한 관심이 높아지고 있다. 목재펠릿, 고형연료나 Bio-SRF 또는 가축분뇨 고체연료는 직접연소원으로 사용되기 때문에 가열과정에서의 특성 분석에 대한 연구가 다방면으로 진행되어지고 있다. 본 연구에서는 우분 펠릿을 대상으로 하여 열분석기를 이용한 가열과정을 거치는 과정에서 나타나는 특성을 분석하였다. 실험온도는 20℃ 에서부터 800℃ 까지 범위를 설정하였으며 승온은 10℃/mim 수준으로 하였다. 샘플 10 g ± 0.2 mg을 취하여 가열하였고 가스(Protective + Purge Gas) 유량(N2 and CO2)은 60 mL/min 수준으로 하였다. 적용온도 20℃ 부터 130℃ 까지 사이에서 발생한 질량변화는 한우 분에 포함되어 있는 수분의 양에 해당하며 그 양은 한우 분 시료 전체 무게의 15% 수준에 달하는 것으로 나타났다. 가열온도 20℃부터 280℃까지는 질량변화가 없는 것으로 보아 한우 분의 경우 280℃ 까지 열적으로 안정한 것으로 판단된다. 이 결과는 한우 분의 연소 시 표면온도가 280℃에 이르기 전까지는 연소가 이루어지지 않는 것으로 해석할 수 있다. 280℃부터 450℃에서의 질량 변화는 한우 분에 존재하는 휘발성물질(VOCs)의 기화에 기인한 것으로 판단되며 이때 질량변화를 시간에 따른 속도로 변환했을 경우 330℃에서 VOCs 발생량이 최대치를 나타낸 것으로 분석되었다. 젖소 분의 가열실험 결과도 한우 분과 비슷한 특성을 보였다.
110.
2017.11
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Characteristics of Leachate Produced from Food Waste as a function of Compositions and Decay Periods
음식물류 폐기물은 함수율과 유기물 함량이 높은 것으로 알려져 있으며, 유기물의 분해과정에서 CO2와 H2O가 생성되어 침출수가 발생하는 것으로 알려져 있다. 이로 인해 음식물류 폐기물의 수거 및 처리과정에서 침출수에 의한 오염과 침출수 처리에 관한 문제가 증가하는 경향을 보이고 있다. 그러므로 배출지에 따라 변화하는 음식물류 폐기물의 조성과 부패기간에 따른 침출수의 발생 특성을 확인하고 그에 따른 침출수 처리방안에 대한 연구가 필요한 실정이다. 음식물류 폐기물의 경우 조성이 다양하며 그로인해 침출수의 누적발생량과 pH 변화량 또한 배출지별로 많은 차이가 생길 것으로 판단되었다. 본 연구에서는 침출수의 발생특성을 확인하기 위하여 인위적으로 조성비율이 다른 음식물류 폐기물을 제조하였으며, 환경부에서 고시한 “음식물 찌꺼기 표준시료”를 참고하여 제조한 환경부 고시 참고 시료와 단백질이 주성분인 어육류로만 제조한 어육류 단일시료, 단백질 함유량이 적은 채소와 곡류로만 제조한 채소･곡류 혼합시료를 제조하여 실험을 진행하였다. 제조 음식물류 폐기물은 곡류, 채소류, 과일류, 어육류로 구성되었으며, 함수율(80%)과 염분(4%)을 조절하여 제조하였다. 각자 비율에 맞게 제조를 완료한 시료는 일정한 온도에서 부패를 진행하였으며, 부패기간에 따른 침출수의 누적발생량과 pH 변화를 측정하였다. 부패가 진행되는 과정에서 24시간 간격으로 침출수의 누적발생량과 pH 변화량을 관찰하였다. 실험결과 표준적인 조성비율을 가진 환경부 고시 참고 시료의 경우 보다 극단적인 조성비율을 가지는 시료의 경우 부패가 빠르게 진행되는 것을 확인하였다. 어육류 단일시료의 경우 4일 후 120 mL/kg의 침출수가 발생하였으며, 환경부 고시 참고 시료의 경우 –20 mL/kg으로 오히려 처음에 비해 감소하는 경향을 보였다. 또한 pH 측정결과 환경부 고시 참고 시료와 채소･곡류 혼합시료의 경우 5.0에서 3.5까지 감소하는 경향을 보였지만 어육류 단일시료의 경우 5.8에서 6.5까지 증가하였다. 위 결과를 통해 배출지의 음식물류 폐기물의 조성 및 부패기간에 따른 침출수 처리장치 및 관리방안의 기초설계 인자를 도출하고자 하였다.
111.
2017.11
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가축분뇨, 하수슬러지, 음식물류폐기물 등의 유기성폐자원을 이용한 바이오가스의 생산은 기존에 버려지고 있던 유기성폐기물을 에너지화 할 수 있을 뿐만 아니라 동시에 온실가스를 감축할 수 있다는 점에서 각광받고 있다. 혐기성 소화조에서 발생하는 바이오가스에는 메탄(CH4)이 60~65%정도를 이루고 이산화탄소(CO2)가 30~35%이며, 미량 가스로 황화수소(H2S), 수분(Vapor) 등이 포함되어 있다. 바이오가스 중에 미량 존재하는 황화수소는 그 유독성이 매우 심하고, 촉매의 활성과 바이오가스의 이용효율을 저하시키며, 배관재질과 반응하여 설비를 부식시키고 연소 후에는 SO2로 산화하여 산성비의 원인 물질로 배출되어 대기 환경을 오염시키는 역할을 하고 있어 그 제거가 필수적이라 할 수 있다. 바이오가스 중에 황화수소 가스는 메탄발효 원료 중에 포함되어 있는 단백질과 아미노산을 구성하는 황과 황산염을 환원하는 황환원세균 등에 의하여 생성하는 유해가스이다. 따라서 원료 물질의 구성에 따라 황화수소의 농도가 달라지며, 황 함유량이 높은 하수슬러지를 이용한 바이오가스 생산설비에서는 황화수소 농도가 2,000 ppm을 상회한다. 이러한 황화수소를 제거하기 위한 정제방법으로는 습식, 건식, 생물이용 등으로 나누어지고 있으며, 처리 가스량, 유지관리비, 탈황 목표치 등을 감안하여 각각의 적정 방법을 선택하여 적용하고 있다. 이러한 황화수소의 거동을 파악하여 바이오가스 생산 및 이용 효율성을 증대시키고자, 국내 바이오가스 플랜트의 탈황설비를 중심으로 정밀 모니터링을 실시하였다.
112.
2017.11
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유기성 폐기물 중 하나인 하수슬러지는 하수처리시설 중 1차 침전지와 생물학적 처리 단계에서 대량 발생한다. 이러한 하수슬러지는 재활용, 소각, 매립, 그리고 해양투기 방식으로 처리되어 왔으며, 국내에서는 발생량의 절반이상이 해양투기에 의해 처리되어왔다. 하지만 2012년 런던협약에 의해 해양투기가 금지됨에 따라 하수슬러지 처리에 관한 문제가 급부상 하였고, 최근에는 고형연료로의 재활용에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 고형연료의 요구함수율을 충족시키기 위하여 탈수슬러지의 추가적인 건조과정이 필요하다. 하지만 높은 수분을 함유하고 있어 건조과정이 길어지고 고형연료로써 가치가 떨어져 경제적으로 어려움이 있다. 따라서, 본 연구에서는 하수슬러지의 건조방법 중 하나인 Bio-drying공법을 사용하였으며, 무분별하게 폐기되는 한약재 부산물을 혼합하여 적용하였다. Bio-drying은 생분해성 폐기물이 퇴비의 초기 단계를 통해 빠르게 가열되어 폐기물 흐름에서 수분을 제거하여 전체 중량을 감소시키는 과정이다. Bio-drying 공정에서 강제통풍뿐만 아니라 생물학적 열에 의해 건조 속도가 증가한다. 유기물의 호기성 분해를 통해 자연적으로 이용 가능한 생물학적 열의 주요 부분은 혼합 된 슬러지와 관련된 표면 및 결합수를 증발 시키는데 이용된다. 이 열 발생은 보충화석 연료가 필요 없고 최소한의 전력 소비로 Biomass의 수분 함량을 감소시킨다. 이에 본 연구에서는 Bio-drying을 통하여 하수슬러지와 한약재 부산물을 비율에 따라 혼합하여 Bio-drying의 20일 동안의 건조효율을 살펴보았다. 또한, 혼합물의 특성분석을 통하여 고형연료로써의 이용가능성을 평가해보았다.
113.
2017.11
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현재 국내에서 발생하는 유기성폐기물은 에너지화 정책에 따라 육상처리의 일환으로 혐기소화를 통한 바이오가스화 시설에서 처리 및 에너지원으로 전환되고 있다. 이러한 유기성폐기물 중 음식물쓰레기는 처리 단가가 높고, 바이오가스 회수 잠재력 또한 높아 바이오가스화 시설의 경제성을 높여줄 유용한 폐자원으로 여겨지고 있다. 하지만 국내에서 발생하는 음식물쓰레기의 평균 고형물함량(TS)은 18~20% 수준으로 혐기소화를 통한 바이오가스화를 위해서는 전처리가 필수적이다. 또한, 음식물쓰레기는 구성성분이 다양할 뿐만아니라 섬유질도 다량 포함하고 있어 혐기소화를 통해 바이오가스로 전환하기 위해서는 보통 30일 전후의 소화기간을 필요로 하고 있고, 특히 파쇄/선별의 단순 물리적 전처리만 거친 음식물쓰레기의 경우에는 30일 이상의 혐기소화 기간이 필요한 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 사전 연구를 통해 도출된 음식물쓰레기 열가수분해 운전조건을 적용해 습식 혐기소화 반응조에 적합하도록 U원 구내 식당에서 발생한 음식물쓰레기를 전처리하였고, 이렇게 얻어진 음식물쓰레기 가용화물을 실험실 규모의 중온 단상 혐기소화 반응조에 투입해 일반적인 중온 이상습식 혐기소화 체류시간(35일)의 절반 수준인 18일의 체류시간으로 운전하는 조건에서 바이오가스 수율 및 반응조 안정성 등을 평가하고자 하였다.
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2017.11
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최근 중질유 사용 비중이 높아짐에 따라 정유 플랜트의 정제공정에서 질소성분에서 유래된 다량의 암모니아가 황 회수시설로 유입되어 관 부식등의 문제를 일으켜 암모니아의 효율적 제거에 관심이 증가하고 있다. 암모니아 제거공정 중 Steam stripping은 스팀을 사용하여 충진탑에서 다성분의 액체가 공급되어 충진물을 타고 내려가며 스팀은 탑 아래에서 올라가며 암모니아가 스팀과 함께 증발해나오는 공정이다. 스팀을 사용하여 제거효율을 높일 수 있고 부산물로 암모니아수를 확보하여 소각로, 발전소 탈질설비의 환원제로 사용하여 시설 운영비를 절감할 수 있는 장점으로 연구개발에 착수하였다. 플랜트에서 암모니아는 보통 저농도로 존재하기 때문에 저농도에서 암모니아를 제거하여 회수하는데 초점을 맞췄다. 고농도에서 암모니아를 회수하는 데는 어려움이 없지만, 저농도에서 암모니아를 회수하기에는 수많은 조건이 따른다. Feed농도와 탑내로 주입하는 스팀양과의 비율, 주입스팀양에 따른 컨덴서에서의 응축량과 recycle되는 성분의 비율, 스팀양과 제거율, 회수암모니아수의 관계등의 조건을 최적화시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 저농도 조건에서 높은 제거효율과 고농도의 암모니아수를 회수하는 최적화된 연구에 관하여 보고하고자한다.
115.
2017.11
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There is a rising interest of depletion of deposited fossil fuel and environmental pollution, inducing extensive studies to find new alternative sustainable energy sources to replace current petroleum based energy usage. As one of solutions, anaerobic digestion (AD) treating organic wastes has been considered one of the most promising processes owing to its sustainability, low production of sludge, unnecessariness of aeration, and biogas generation. Swine wastewater is characterized by high strength of organic matter contents, so it is regarded as a potential feedstock to produce methane through AD process. To investigate the functional relationship between the microbial communities and anaerobic process performance, regular seasonal sampling was done at four full scale anaerobic digesters treating swine wastewater in South Korea for two years. As results of process and microbial community analyses, chemical oxygen demand (COD) removal efficiency was monitored to proportional to those of carbohydrates, proteins and lipids. Methanogenic and bacterial populations were also positively related to the removal efficiencies of carbohydrates and lipids. However, proteins removal efficiency was independent of microbial population. It means that microbial communities in full scale anaerobic digesters are most likely to be mainly associated with carbohydrates and/or lipids metabolisms, indicating that proteins may be putative recalcitrant contents in wastewater. The microbial population tends to be more affected by places rather than seasons; however, with respect to seasons, the highest species abundances were observed mainly at winter. This implied that rising temperature in the anaerobic digesters in summer would be not suitable for the growth of mesophilic microorganisms, known to be predominant in anaerobic process. Actually, this speculation is supported by the fact that the highest removal efficiency of COD was measured at winter samples. The marked information in this study must provide a real insight into the effective field operation of anaerobic digestion.
116.
2017.11
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악취물질인 황화수소는 미생물에 의한 유기물의 혐기성 분해과정에서 황산염 환원을 통해 주로 발생하며 일반적으로 황화합물계열 악취물질 중 가장 발생량이 크고 악취유발에 대한 기여도 역시 가장 큰 물질로서 악취관리에 있어 매우 중요하다. 그 주요 발생원은 양돈 등 축산시설을 비롯하여 도축시설, 사료 및 비료 제조공장, 수산식품제조공장, 분뇨 및 하수처리시설, 펄프제조시설, 폐기물 처리 또는 매립시설 등이다. 황화수소 제거에는 여러 가지 기술이 적용되고 있는데 이 중 활성탄에 의한 흡착제거는 높은 처리효율과 처리의 편이성 등 장점을 가지고 있어 악취제거를 위한 주요 기술로 활용되고 있다. 그러나 활성탄은 야자껍질이나 석탄 등을 이용하여 탄화 및 활성화 과정에 의해 제조되므로 에너지 소비가 크고 가격이 높아 이를 해소하기 위해 활성화를 거치지 않은 탄화물을 이용하거나 농업부산물, 유기성 폐기물 등의 재료로부터 활성탄을 제조하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 하지만 탄화물은 흡착에 필요한 미세공의 형성이 활성탄에 미치지 못하여 흡착능이 떨어지고, 대체재료를 사용한 활성탄의 경우에는 재료의 단가는 낮아지고 흡착능은 확보되나 활성화과정에서 수율이 떨어져 생산량이 적기 때문에 실제 생산을 통한 활용에는 한계가 있다. 본 연구에서는 황화수소 제거를 위하여 농업부산물로 발생하는 왕겨의 탄화물인 탄화왕겨를 이용하는 방안을 모색하고자 하였다. 탄화왕겨 역시 탄화과정만으로 생산되므로 비표면적이 작아 그 제거능은 활성탄에 비해 낮게 나타나는 제약을 가지고 있다. 이에 그 제거능 향상을 위하여 적절한 알칼리성 물질을 선정하고 이를 탄화왕겨에 첨착시킨 후 칼럼실험(H2S 농도 1,000 ppm, 가스유량 600 mL/min)에 의해 황화수소 제거특성을 평가하였다. 또한 황화수소에 대하여 가장 큰 제거능을 보이는 것으로 알려져 있는 야자껍질 활성탄과 비교함으로써 탄화왕겨의 기능성 개선의 정도를 알아보았다. 연구결과, 탄화왕겨의 비표면적은 83.44 ㎡/g으로 활성탄의 1122.95 ㎡/g에 비해 월등히 작았으며 탄화왕겨의 황화수소 제거능도 활성탄의 7.3 mg H2S/g보다 훨씬 작은 1.4 mg H2S/g에 불과한 것으로 나타나 물리적 흡착만으로는 악취제거에 한계가 있음을 알 수 있었다. 그러나 알칼리성 물질을 첨착시킨 탄화왕겨의 경우 활성탄보다 큰 황화수소 제거능을 나타내었으며, 특히 NaOH가 첨착된 탄화왕겨에서는 활성탄의 3배가 넘는 제거능이 확인되었다. 이는 동일한 물질을 활성탄에 첨착시킨 경우에서 보인 황화수소 제거능에 비해서도 60% 이상 향상된 것이다. 결국 탄화왕겨가 활성탄보다 알칼리성 물질에 대하여 우수한 첨착특성을 가지면서 그 표면에 첨착된 알칼리성 물질이 황화수소와 반응함으로써 화학적 흡착에 의해 제거능이 크게 향상되는 것으로 판단된다. 따라서 탄화왕겨에 알칼리성 물질을 첨착시킴으로써 에너지 소비 및 비용을 절감하면서 악취제거능 확보가 가능함을 확인할 수 있었다.
117.
2017.11
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지구 부존자원의 채굴량 한계, 산업규모의 증가 등으로 인해 수요에 비해 공급량 부족 현상이 발생할 것으로 예상됨에 따라 이미 사용수명이 다한 폐기물로부터 유효한 자원을 다시 회수하는 재활용 이슈가 부각되고 있다. 특히, 근대화된 도시로부터 발생하는 폐기물은 기하급수적으로 증가하고 있으며, 이 중 자동차와 더불어 전자제품은 주요 ‘도시광산’으로써 중요성이 점점 증가하고 있다. 우리나라는 지난해(2016년) 약 25만 톤의 폐전자제품(냉장고, 세탁기, TV, 에어컨, 휴대폰 등)을 회수하였으며, 정책 및 제도의 개선으로 해마다 회수율은 증가하고 있는 실정이다. 이들 폐전자제품에서 모터, 고철, 비철금속 등은 재사용 및 재활용되고 있지만, 대부분의 합성수지는 압축 처리되어 매립 및 소각되고 있다. 고체 산업폐기물은 소각하여 감용화하고 매립하는 것이 일반적이다. 그러나 폐플라스틱의 소각과 매립은 경제적인 손실뿐만 아니라 환경오염의 거시적인 원인이 되고 있다. 폐플라스틱의 소각에 의한 처리는 일부 열에너지를 이용할 수 있지만 많은 경제적인 손실을 초래하고, 염화수소에 의한 소각로의 부식과 다이옥신 등 각종 유독성 가스를 방출하여 환경문제를 유발할 수 있다. 또한 플라스틱의 매립은 매립 부지의 확보문제뿐만 아니라 유해성분이 용출될 수 있으며, 단위 무게에 비해 부피가 커 매립효율을 저하시키고, 물리･화학적으로 안정되어 있는 난분해성이라 매립지의 조기 안정화와 흙 속에 반영구적으로 잔존하는 문제가 발생한다. 그리고 분해 시 토양오염 및 유해가스를 대기 중에 발생하는 등 여러 가지 문제를 야기 시킨다. 따라서 플라스틱 산업 및 환경보호를 위해서는 재활용 기술개발이 시급히 이루어져야 할 것이다. 본 연구에서는 전자제품의 재활용율 향상을 위해 전자제품에서 발생하는 폐플라스틱을 대상으로 재질분리 연구를 수행하였다. 비중선별 및 정전선별 연구를 수행하였으며, 다양한 조건 변화를 통해 최적 분리조건 및 분리효율을 규명하여 대상 시료의 분리 가능성을 확인하였다.
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