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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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2013년 추계학술발표회 논문집 (2013년 11월) 257건
1.
2013.11
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고체 재생연료인 SRF(Solid Recycled Fuel)는 다양한 폐기물로부터 제조된 연료로 평가받고 있다. 본 연구에서 사용된 SRF는 돈분(pig excrement)으로부터 제조되었다. 돈분을 호기성 소화조에서 발효시켜 바이오가스(메탄)를 추출하여 가스연료로 사용하고, 거의 액상상태의 잔유물중 침전물질을 고액분리과정을 거쳐, 얻어진 고체를 톱밥과 같은 가연성 유기물질과 혼합한 후 건조하여 제조한다. 본 연구 목적은 돈분으로부터 제조된 SRF가 열생산 보일러에서 혼소용 연료로 사용될 경우, 보일러의 연소 효율, 보일러의 성능유지 가능성 및 배출된 연소배가스의 배출특성을 파악하고자 하였다. SRF의 연소 및 배가스 배출특성을 파악하기 위하여 사용된 보일러는 10MWth 규모 순환유동층발전보일러가 사용되었다. 사용된 순환유동층연소로는 층 면적(bed area)이 1.92m², 연소로 높이는 약 13.0m이고, 연료투입구는 두 곳으로 분배기로부터 0.9m에 있다. CFBC에서 유연탄과 SRF의 혼소율은 5%이었으며, 연소로의 층 온도와 유동층 높이를 변화시켜, SRF 혼소에 따른 연소로의 성능유지, 연소효율, 배출가스의 배출특성을 고찰하였다. 본 연구에서 연소효율은 석탄만을 연소할 때 그리고 혼소할 때 큰 차이를 보이지 않아, SRF 5% 혼소에서 연소효율에 미치는 영향은 거의 미미하였다. Fig. 1에 나타낸 바와 같이 층높이 변화 실험에서 유동층높이가 600mmH₂O 이하일 때 층(bed)온도는 일정하게 유지할 수 있었으나, 연소로 전반적인 온도분포는 불안정한 상태를 유지하였다. 그러나 층 높이 600mmH₂O 이상에서는 보일러 전체적으로 매우 안정적인 온도유지가 가능하였다. 한편 연소배가스 배출특성을 살펴보면 NOx의 배출은 거의 유사한 조건으로 배출되었으며, SOx의 경우 석탄만을 연소할 경우보다 약 15% 증가하여 배출되는 경향을 보였다. 결과적으로 우리가 사용한 SRF는 순환유동층연소로에서 석탄과 5% 혼소할 경우, 석탄만을 연소할 경우와 대비하여 연소효율, 연소로 성능유지 및 연소배가스 배출특성에 큰 영향을 미치지 않으므로 고체재생연료로서 무리가 없다는 것으로 사료된다.
2.
2013.11
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최근 인류의 도시화 산업화에 따라 화석연료의 소비가 늘어나면서 기후변화와 초대형 기상이변 등이 자주 발생하고, 이러한 현상들로 인하여 기후변화와 에너지 부족에 관해서 많은 관심이 쏟아지고 있다. 이러한 관심에 의해 기후변화와 에너지위기에 대비한 많은 정책들과 기술투자가 이루어지고 있다. 이 중에서 폐자원 에너지화 분야에서는 폐기물로부터 다양한 에너지원으로 이용 가능한 물질을 회수하기 위해서 고형연료 제조시설이 설치 운영되고 있다. 하지만 고형연료의 제조시설에서도 상당량의 잔재물이 발생되고 있으며, 이렇게 발생 된 잔재물의 최종처분에 대한 문제점이 항상 대두되고 있다. 잔재물의 최종처분은 소각 및 매립이 주로 행해지고 있는데, 현재 국내에서는 발생되는 잔재물의 발생저감방안과 최종처분을 위한 평가기준이 마련되어 있지 않다. 유럽의 경우는 EU매립지침(1999/31/EC)에서 생분해성 물질의 매립량을 단계적으로 감량하여 매립량을 1995년 기준 2016년까지 35%로 목표를 정하였고, 국가별로 중간처리가 안된 생분해성 물질이나 유기탄소함량 또는 발열량을 기준으로 일정 수준 이상은 매립을 금지하는 기준을 마련하고 있다. 따라서 국내에서도 매립량에 대한 저감방안과 매립금지 평가기준 등이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 국내에 설치 운영중인 고형연료 제조시설 중 4개 업체를 선정하여 공정과 잔재물을 비교한 결과 시설별로 선별조합 및 건조방식 등에 차이가 있었다. 각 시설들의 공정별 잔재물에 대한 발생량, 삼성분, 원소함량, TOC, SDM 및 발열량 등 잔재물 특성을 분석하여 에너지화 유도를 통한 매립량 저감방안과 평가항목에 대해서 검토하였다.
3.
2013.11
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고분자 합성기술의 발전에 따른 플라스틱의 생산율이 높아짐에 따라 배출되는 폐 플라스틱의 다양성에 따른 환경오염 문제의 관심사로 대두되면서 폐 플라스틱 처리의 해결 필요성이 높아지고 있다. 화석연료의 고갈로 인하여 신재생에너지에 대한 관심이 높아지고 있는 현재 폐기물을 대상으로 하는 가스화 공정은 환경문제와 에너지 문제를 동시에 해결할 수 있는 공정 중 하나이다. 가스화는 소각기술과는 달리 열화학적 변환기술로서 환원성분위기에서 반응이 진행되므로 폐기물 내의 탄소 및 수소 성분은 일산화탄소 및 수소가 주성분인 고부가 가치의 가스를 생산하여 활용성이 높은 재생에너지를 생산하는 기술이다. 생산된 합성가스는 CO, H₂가 주성분으로서 다양한 공정을 거쳐 합성하면 다양한 원료 물질의 제조가 가능하다. 또한 친환경적인 수소생산을 위해서는 원료선정에 있어서 자원화 및 재생 가능한 원료로 활용하는 것이 바람직하며 이러한 측면에서 수소를 생산하는 다양한 방법 중 폐자원인 바이오매스 및 폐기물을 이용한 가스화를 통해 수소생산방식이 유용하다고 할 수 있다. 폐자원을 자원화 하는 경우 원료 비용 및 처리에 따른 비용절감 효과를 이룰 수 있다. 국내외에서 바이오매스 및 폐기물 각각의 원료에 대한 가스화 실험은 많이 수행되었으나 혼합원료에 대한 연구는 매우 적은 상황이다. 본 연구에서는 목질계 바이오매스 중 반응이 용이한 톱밥과 폐플라스틱 중 많은 비중을 차지하는 polypropylene, polyethylene을 혼합비율에 따른 가스화 반응특성을 알아보는 연구를 수행하였다. 폐 플라스틱 가스화를 통하여 저 발열량을 가지는 물질과 함께 넣어줌으로써 고발열량의 생성물을 생성시켜 줄 것으로 사료된다. 이를 이용하여 합성가스 조성, 탄소전환율, 냉가스효율등의 가스화 효율을 연구하고자 한다. 혼합가스화의 변수별 가스화반응 특성을 알아보기 위해 회분식 가스화 반응기를 이용하여 실험을 수행하였으며 시료 입자크기에 따른 영향을 최소화하기 위해 입자크기를 균일하게 분쇄, 혼합하여 사용하였다. 가스화의 변수는 반응온도와 Equivalence Ratio, 시료혼합비율이며, 각각의 변화에 따른 합성가스 조성 및 수소수율, 일산화탄소 수율변화 등 실험적인 가스조성 변화의 영향을 파악하여 최적 원료 혼합조건을 파악하였다.
4.
2013.11
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본 연구는 3개소의 소형 고형연료 사용시설의 대기 배출특성을 분석하였다. 고형연료 사용시설은 RPF 사용 시설과 RDF 사용시설로 구분하였으며, 고형연료 품질특성, 입자상물질 배출특성, 가스상물질 배출특성, 다이옥신 배출특성 및 대기오염물질 배출 상관성분석, 배출원단위 특성을 바탕으로 다음과 같은 결론을 얻었다.
1. 고형연료제품의 RPF제품의 30개 시료의 발열량은 6,004kcal/kg ~ 10,153kcal/kg의 큰 편차를 보이며, 평균 7,846kcal/kg으로 조사되었다. RDF제품의 경우 11개 시료에서 3,065kcal/kg ~ 5,694kcal/kg으로 평균 4,526kcal/kg으로 조사되어, 연소조건의 안정을 위해서는 제품생산의 균질화가 필요한 것을 확인할 수 있으며, 대상시설 반입연료의 품질기준은 만족하나 3개시설 반입고형연료제품 발열량 변화폭이 큰 것으로 확인 되어 고형연료(SRF)를 통합할 경우 연소조건 및 대기오염물질 배출 변동 폭은 더 클 것으로 예상된다.
2. 주요 대기오염물질 배출특성을 살펴본 결과, 입자상물질의 경우 발생되는 양이 방지시설 전단 RPF의 A시설 423.61mg/Sm³, B시설 1223.18mg/Sm³, RDF의 C시설 973.4mg/Sm³ 이며, 보일러 출구 온도의 경우 온도가 높을수록 영향을 크게 받는 것을 확인할 수 있었으며, 온도제어가 오염물질 발생량을 줄일수 있는 방안으로 사료되었다. 가스상 물질의 경우 염화수소와 황산화물 농도가 다른 가스상 물질보다 높은 배출경향을 보이며, 특히 RPF사용시설이 RDF사용시설보다 높은 배출농도 특성을 보이는 것으로 확인되었다. 이는 발열량에 기인한 발생가스량과 밀접한 관계를 시사하며, 완전연소가 되도록 온도, 체류시간, 난류, 산소농도(T.T.T.O)가 조절되어야 하나 소형고형연료사용시설의 운전원이 전문적인 관리자가 아니기 때문에 일시에 다량투입 하는 등 불완전연소를 초래하여 일산화탄소 농도가 주기적으로 높게 배출되는 경향을 나타내고 있다.
3. 배출원단위 특성 검토 결과, 먼지를 제외한 황산화물, 질소산화물, 염화수소의 배출원단위가 국내 종규모 산정 적용 배출원단위 보다 높은 값을 보여 유지관리기준 마련에 세밀한 검토가 필요할 것으로 보인다. 주요 대기오염물질 배출 상관성특성 분석 결과, 대기오염물질 사이의 낮은 상관성을 보이는 것으로 나타났다.
5.
2013.11
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국내의 염색업계는 염색슬러지 육상매립 취소에 이어 런던협약으로 2012년부터 해양투기도 원천 봉쇄되자 염색슬러지 처리문제를 업계의 사활을 건 비상사태로 선언하고 대응방안 마련에 나서고 있다. 염색연합은 현재 전국 6개 공단에서 발생하는 연간 염색슬러지 규모가 30만 톤에 이르고 전국에 산재한 염색관련업체들의 폐기물 규모가 연간 50만 톤을 웃돈다는 판단 아래 슬러지 처리문제가 해결되지 않으면 염색업계가 큰 타격을 입을 것으로 전망하고 있다. 현재 염색업계는 염색슬러지의 다양한 처리방안을 모색 중이나 탈수슬러지 그대로 또는 단순 건조 후 시멘트소성로에서 위탁처리하고 있는 것이 현실이며 염색슬러지 처리와 함께 스팀 구매단가를 낮추는 새로운 개념의 처리방법을 모색하고 있다. 염색슬러지는 함수율이 70-80%로 아주 높고 저위발열량이 500 kcal/kg 이하로 아주 낮아 그 자체로는 가스화 연료로 적합하지 않다. 따라서 염색슬러지 자체에 함유된 산화철을 타르 개질 촉매로 이용하는 자체 촉매 가스화 기술을 개발함에 있어 염색슬러지의 함수율을 낮추고 발열량을 높여 건조 에너지 소비량을 줄이기 위한 혼합시료 펠렛화 기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 왕겨 또는 타르를 혼합하기 위한 혼합비, 펠렛제조 조건, 건조 조건을 도출하였다. 혼합시료의 저위발열량이 3,000 kcal/kg 이상이 되기 위해서는 건조 함수율 10% 기준으로 왕겨 혼합의 경우 혼합비 20% 이상, 타르 혼합의 경우 혼합비 5% 이상인 것으로 나타났다. 펠렛의 직경은 최소 6mm 이상이 되어야 성형기에 과부하가 걸리지 않았고, 타르 혼합비는 20% 이하로 하여야 다시 엉켜 붙는 현상이 발생하지 않았다.
6.
2013.11
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세계적으로 에너지 수요량의 증가하고, 화석연료 고갈 및 지구온난화 대응 등 문제로 바이오매스 가스화를 통한 에너지 자원 개발이 이슈화 되고 있다. 일반적으로 바이오매스 가스화 공정에서 발생하는 타르는 가스화기 후단 설비 혹은 배관에 부착되어 배관 폐쇄에 따른 운전 정지와 가스화 전체 시스템 효율 저하의 주요 원인이 되고 있다. 이와 같은 타르 부착문제를 해결하기 위한 타르 개질용 촉매 대부분은 귀금속계로 고가일 뿐만 아니라, 탄소 침적에 의한 불활성 문제가 있으나, 산화철은 가격이 저렴하고 탄소 석출량이 적으며 열화가 잘 일어나지 않는 유기물 분해 촉매로 주목받고 있다. 육상직매립 및 해양투기가 금지된 염색슬러지 회재 중 약 70%는 산화철 성분이여서 타르개질 촉매로 충분히 활용 가능한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 염색슬러지 혼합 유기자원 저온가스화 공정특성을 파악하고자 가스화 및 염색슬러지 내 철 촉매를 이용한 타르개질 공정 모사 모델을 구축하여 혼합 유기자원의 종류 및 운전조건 변화에 따른 합성가스 생산 특성을 고찰하였다. 왕겨, 타르 및 폐플라스틱을 염색슬러지와 각각 혼합한 시료의 가스화 공정 모사 결과 폐플라스틱을 혼합한 경우의 합성가스 발열량이 가장 높은 것으로 나타났다.
7.
2013.11
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국내 유기성 페자원은 지역적으로 그 발생량과 분포가 다양하며 처리, 처분 및 재활용이 여러 가지 방법으로 시도되고 있다. 이 중에서 유기성폐기물의 효과적인 감량화 뿐만 아니라 자원화를 위한 대안으로 혐기성 소화에 대한 관심이 고조되고 있으며, 유기성폐기물을 이용한 혐기성 소화로 수소생산도 기대할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 혐기성 미생물을 이용한 유기성 페기물의 수소생산 기술에 관한 연구를 진행하였다. 각종 탄수화물로부터 수소생산량을 알아보기 위하여 단당류인 Glucose, 소당류인 Sucrose, 그리고 다당류인 Cellulose를 사용하여 실험하였으며, 최대수소생산율은 Sucrose가 98.18 mL/hr ․ℓ로 가장 좋은 효율을 보였고, Cellulose를 사용하였을 때는 수소가스가 발생되지 않았다. 이러한 결과는 cellulose가 다른 탄소원보다 더 고분자 물질이며, 미생물이 cellulose를 분해하여 수소를 생산하는데 다소 시간이 오래 걸린 것으로 사료된다. 따라서 고분자의 탄수화물로부터 수소를 생산하기 위해서는 미생물에 의한 분해가 쉽게 이루어질 수 있도록 전처리가 필요하다고 사료된다. 하수슬러지를 이용한 수소생산 결과 생물학적 유용성은 복합적 전처리 과정을 통하여 많이 개선되었으며 슬러지를 이용한 수소생산 가능성을 확인할 수 있었다. 단, 하수슬러지를 이용한 수소가스의 생성과 같은 생물학적 반응에 의한 바이오 가스 생산에 가용화된 슬러지를 이용하고자 할 경우 반응 중 pH와 온도 그리고 적정 미생물 군집의 배양과 같은 최적화 과정이 필수적으로 수반되어야 하며 이에 대해 더욱 체계적인 연구가 필요할 것으로 판단하였다. 유기성 페수 중 하나인 제당폐수에 질소와 인을 보충한 상태에서 수소 발생량은 774.59 mL로 증가하였고. 산처리 보다 알칼리처리 시 수소생산량이 약 70%증가됨을 알 수 있었다. 따라서 제당폐수 원액의 양호한 수소생산을 위해서는 질소와 인과 같은 영양염류의 보충이 필수적으로 필요하다는 것을 보여준다. 또한 음식물쓰레기를 이용해 수소생산한 결과 635.10ml로 슬러지를 전처리한 유기성자원으로부터 수소생성율이 0.4-1.65 mg H₂/g COD인 것을 고려할 때 본 실험에서 산출된 음식물쓰레기의 수소생성율은 3.47 mg H₂/g COD은 매우 고무적인 산출량이라고 판단된다. 따라서 본 실험을 통하여 음식물쓰레기가 glucose 또는 sucrose와 같은 탄수화물을 이용한 수소생산 시 산출되는 수소 생산수율에 비해 떨어지지만 유기성폐자원인 음식물쓰레기에서 수소생산 가능성을 확인하였으며 이를 토대로 효과적인 전처리와 같은 수소생성 최적화를 위한 연구가 고려된다면 더 높은 수소생산 효율을 기대해 볼 수 있을 것이다. 복합 전처리를 실시 한 후의 제당폐수와 음식물쓰레기의 DGGE 분석결과를 NCBI BLAST를 이용한 GenBank database와 비교 분석하여 가장 유사도가 높은 종을 검색한 결과 DGGE band로부터 얻은 clone은 Enterobacter 속, Klebsiella 속, Clostridium 속으로 규명되었다. 각각의 유기성폐자원의 취약점을 보완해 수소생산율을 향상시키기 위해 제당폐수에 음식물쓰레기와 활성슬러지를 부피 비 1:1로 혼합해 수소생산율 증대를 도모하였다. 제당폐수에 영양염류를 추가해 주었을 때 수소생산율이 향상되었던 기존실험결과와1) 음식물쓰레기를 이용한 수소생산 시 염소이온의 농도가 약 10g/L이상일때부터 긴 지체시간을 가지거나 강하게 저해 받는다는 기존의 연구결과를2) 바탕으로 영양염류대신 음식물쓰레기를 혼합해 영양염류의 보충과 염분의 희석 효과를 기대하며 실험을 진행하였다. 그와 동시에 질소의 양이 과다할 경우 그 역시 수소생산에 저해를 일으키는 요인이라는 기존의 연구결과를3) 바탕으로 슬러지의 질소농도를 희석시키기 위해 제당폐수와 함께 혼합하여 실험하였다. 그 결과 제당폐수와 음식물쓰레기를 혼합한 폐기물에서 54.13% 수소생산 효율이 향상되었고, 활성슬러지를 혼합한 폐기물에서는 21.24%로 수소생산 효율이 향상됨을 알 수 있었다. 따라서 본 실험을 통해 음식물쓰레기의 염분이 다른 기질과 혼합되어 희석효과를 보였고, 슬러지의 과다한 질소농도도 희석되어져 수소생산 효율을 향상시켰음을 알 수 있었다. 이를 토대로 최적배합조건 도출을 위한 연구가 고려된다면 더 높은 수소생산 효율을 기해 볼 수 있을 것이다.
8.
2013.11
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신재생 에너지인 바이오가스는 혐기성 소화과정과 폐기물 매립지의 생물학적 분해작용에 의하여 생성되는 물질이다. 바이오가스는 메탄과 이산화탄소로 구성되어 있으며 그 외 미량불순물인 황화수소, 암모니아, 실록산 등이 존재한다. 이 중 실록산은 바이오가스가 에너지화 설비 내로 유입되어 연소되었을 때 이산화규소로 전환 된다. 이산화규소는 설비 표면에 첨착되어 스케일을 형성하고 설비의 마모와 성능 효율 감소를 일으킬 수 있다. PDMS(polydimethylsiloxanes)는 생활용품이나 샴푸나 소포제, 윤활유와 같은 제조산업에서 원료로 사용되며 하수처리장으로 유입되어 혐기성 소화과정 중 휘발성 실록산으로 전환 될 수 있다. 본 연구에서는 하수처리장 농축슬러지를 이용한 BMP(Biochemical methane potential) test를 실시하여 혐기성 조건에서 실록산의 발생 특성을 알아보고자 하였다. 또한 혐기성과정 중 미생물의 활성도를 파악하기 위하여 탈수소효소를 측정하였다. BMP test는 125 mL 세럼병에 농축슬러지 50 mL와 PDMS 3 g를 주입하여 질소 치환 후 36℃의 항온기에서 실시되었다. 실록산 가스 분석은 GC/FID를 이용하였으며 미생물 활성도를 파악하기 위한 탈수소효소 분석은 TTC(2,3,5-triphenyltetrazolium chloride) 용액과 TPF(triphenyl formazan)용액을 이용하였다. 실험결과 15일 경과 후 이산화탄소와 메탄가스는 12%, 27%로 각각 생성되었으며 실록산의 농도는 시간에 따라 D4, 49 mg/m³, D5, 18 mg/m³ 내외로 발생되었다. 탈수소효소는 0일일 때 36.29±4.04 TF mg/L에서 15일 경과 후 25.43±0.50로 감소하였다. 이와 같은 결과는 PDMS가 혐기성 미생물에 의하여 분해되는 과정 중에서 휘발성 실록산이 발생되며, 미생물의 활성도에도 영향을 미치는 것으로 관찰되었다.
9.
2013.11
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휘발성 지방산(Volatile Fatty Acids, 약자 VFAs)은 유기화합물이 생물학적으로 분해될 때 생성되는 화합물로 한 개의 카르복실 말단기와 C2-C7의 탄소로 구성되는 지방족 산으로 휘발성을 가진 저급 지방산을 총칭한다. 최근 해양투기가 전면 금지됨에 따라 슬러지의 가장 중요한 처리방법으로 에너지 회수가 가능한 혐기성 소화공정이 큰 관심을 받게 되었으며, 메탄 발효를 위한 전체 반응 진행의 중요 척도로써 가수분해 중간산물인 휘발성 지방산의 함량을 신속하고 정확하게 분석하는 방법에 대한 요구가 대두되었다. 본 연구에서는 휘발성 지방산 중 9개 물질(Acetic acid, Propionic acid, Isobutyric acid, Butyric acid, Isovaleric acid, Valeric acid, Isocaproic acid, Hexanoic acid, Heptanoic acid)을 대상으로 하였다. 휘발성 지방산 인증표준물질을 사용하여 Liquid - Liquid Extraction(LLE), Headspace extraction(HS), Solid Phase Micro extraction(SPME) 방법으로 비교․측정한 결과, 3방법 모두 9개 물질에 대하여 82% 이상의 회수율을 나타냈다. 특히, Acetic acid와 Propionic acid의 회수율은 SPME 방법으로 측정하였을 경우 평균 회수율이 각각 94.2%, 96.7%로써 타 방법과 비교하여 가장 우수하였다. SPME 방법으로 5개시설의 소화조 슬러지의 VFA를 분석한 결과 총 VFAs는 10 ~ 260 mg/L가 검출되었다.
10.
2013.11
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유기성폐기물 처리 시 발생되는 매립가스 및 혐기성소화가스는 높은 메탄함량으로 인해 연소를 통한 열 회수나 발전 등의 방법으로 자원화가 활발히 진행되고 있다. 그러나 바이오가스 중에는 다양한 미량물질 가운데 휘발성유기규소화합물은 연소에 의해 이산화규소를 형성하고 가스엔진이나 가스터빈 등의 고비용 설비에 축적되어 기기손상 및 자원화효율 저하를 유발한다. 따라서 최근 휘발성유기규소화합물인 실록산은 바이오가스 연소 전에 필수적으로 제거해야 하는 물질로 인식되고 있으며, 이를 위한 다양한 제거방법 연구 중에서는 흡착제거가 가장 일반적인 방법으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 활성탄 및 고분자 trap 역할에 주로 이용되는 제올라이트를 이용하여 실록산의 흡착제거 성능을 평가하고자 하였다. 흡착제로는 다양한 제올라이트(A형, X형, Y형, β형 제올라이트 및 ZSM-5)와 일반적인 흡착제인 활성탄을 결과 비교를 위하여 사용하였으며, 실록산은 매립가스 중 가장 높은 빈도와 농도로 발생되는 oxtamethyl-cyclo-tetrasiloxane (D4)를 흡착질로 사용하였다. 등온에서의 흡착평형실험결과, D4 흡착용량은 activated carbon의 및 β형 제올라이트가 43 mg/g, ZSM-5 및 A형 제올라이트가 각각 24, 16 mg/g으로 나타났고, X형과 Y형 제올라이트는 2 mg/g 미만으로 흡착효과가 거의 나타나지 않았다. 일반적으로 제올라이트는 분자체 역할을 하는 동공(cavity)의 모양 및 사이즈에 의해 흡착특성이 결정되는 것으로 알려져 있으나, 본 결과에서는 실록산(D4)은 제올라이트의 극성에 의한 선택성의 영향이 더 큰 것으로 나타났다.
11.
2013.11
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국가 환경정책의 방향이 폐기물 제로형 자원순환사회로 전환된 이후, 우리나라의 2012년 폐자원에너지 생산량은 약 5,657천 TOE로 국가 1차에너지의 약 2.2% 수준에 그치고 있다. 이는 2007년의 폐기물 에너지화율 1.9%에서 얼마 증가하지 않았음을 고려할 때, 폐자원 에너지화 기술의 지속적 개발과 적용이 필요함을 알 수 있다. 매립가스는 우리나라 폐기물 재생에너지원 중 바이오가스부분의 44%를 차지하는 대단히 중요한 신재생에너지원으로 2015년 시행될 의무재생연료 사용기준인 RFS와 관련하여 그 중요성이 커지고 있다. 본 연구는 매립가스에서 CO₂와 N₂를 분리, 정제하여 바이오가스 연료기준에 적합한 고순도 메탄가스를 생산하는 실험을 수행하였다. 매립지 가스의 주요 성분은 CH₄, CO₂ 및 포집 과정에서 유입되는 N₂, O₂ 이외에 H₂S, 수분 등 여러 미량물질이 포함되어있다. 바이오가스 연료품질기준에 적합한 메탄가스 생산을 위해서는 매립가스에 적합한 가스분리 및 CH₄ 회수기술이 필요한 상태이다. 조성변화가 심한 매립가스의 특성을 감안하여 CO₂ 및 CH₄의 조성 변화에 비교적 대응이 용이한 분리막 공정을 CO₂ 주 분리공정으로, 소량성분인 N₂와 O₂등의 정제를 위해 PSA공정을 후처리공정으로 하는 혼합처리공정을 설계하여 1.0Nm³/min 규모의 실증플랜트를 수도권 매립지 내에 설치하여 실험을 수행하였고 각 공정의 CH₄의 회수성능을 평가하였다. 2단 직렬 재순환 분리막 공정은 7 ~ 10bar의 압력을 유지하여 운전하였으며 PSA공정은 분리막공정의 후단압력을 이용하여 운전하였다. 운전 조건인 1단, 2단 분리막 면적비와 PSA 압력변동 운전시간은 유입되는 매립가스의 성상에 따라 상이하였으며, 시설 운전 결과 생산가스의 CH₄ 농도는 평균 96%로 바이오가스 품질기준인 CH₄ 95%를 안정적으로 만족시키며 CH₄ 회수율은 71.3%로 나타났다.
12.
2013.11
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공공하수처리장의 하수처리과정에서 부산물로 발생하는 하수슬러지는 2011년 현재 우리나라는 5,299톤/일의 하수슬러지가 발생하여 매립 14.8%, 소각 23.2%, 재활용 21.2%, 해양배출 40.8%의 비율로 처리되었다. 하지만 런던협약 발효로 ‘12년 2월부터 유기성 폐기물의 해양배출이 전면금지 됨에 따라서, 전면 소각, 퇴비화, 혐기소화, 연료화 등의 육상처리시설로 처리하고 있다. 또한, 정부에서도 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 연구와 사업을 지속적으로 추진하고 있다. 현재까지는 슬러지 등의 유기성 폐기물은 단일 물질처리 위주로 시설을 설치/운영하였다면, ‘12년 이후부터는 여러 가지 유기성 폐기물을 혼합/병합 처리하는데 관심이 높아지고 있다. 병합처리의 효율증가를 위해서 가수분해, 약품주입, 초음파 등의 방법으로 전처리를 하고, 혐기소화를 통해 에너지를 최대한 회수한 후 소각, 연료화 등 기존의 방법으로 처리를 하고 있다. 최근에는 안양시 박달하수처리장 지하화 사업에 탈수슬러지, 음식물, 분뇨를 병합하여 열가수분해/혐기소화 공정으로 처리하는 프로젝트가 추진 중에 있다. 하지만, 국내에는 현재까지 열가수분해(Thermal Hydrolysis Pre-treatment, THP) 공정이 가동되고 있지 않아 열가수분해 이후 소화 슬러지에 대한 특성 분석 자료는 전무한 상황이다. 본 연구에서는 Cambi 공법이 적용된 노르웨이 Lindum plant에서 발생되는 열가수분해/소화슬러지와, 국내에서 발생되는 탈수슬러지와 소화슬러지의 물리화학적 특성과 중금속 특성을 평가하여, 향후 지속적으로 보급될 유기성폐기물 에너지화 시설의 기초자료로 활용하고자 한다.
13.
2013.11
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본 연구는 부산광역시 하수슬러지 처리공정 중 탈수기에 유입되는 배관부에 하수슬러지의 플록상태를 파악할 수 있는 응집제 자동주입장치를 장착하여 하수슬러지 플록상태에 따른 적정 응집제 주입량을 다르게 함으로써 탈수효율 향상 및 응집제 사용량을 감소시키고, 나아가 하수슬러지의 건조효율을 증가시키는데 그 목적이 있다. Pilot-scale 응집제 자동주입장치는 B시 소재 N하수처리장의 원심탈수기 전단에 설치하여 2013년 8월 7일 ~ 16일(10일간)동안 운전하였다. 또한, 응집제 자동투입장치의 설치시 운전상의 문제 발생시에 대비하여 bypass관을 설치하여, 기존 시스템으로 전환이 용이할 수 있도록 설계하였다. 고분자 응집제 주입율은 기존 시스템에서 운영하고 있는 유입슬러지량 대비 고분자 응집제 주입율인 14%를 기준으로 운전을 실시하였으며, 응집제 주입율을 11%에서 9%까지 점차적으로 낮추어 가면서 적정 운전조건을 찾고자 하였다. 응집제 자동투입장치를 원심탈수기 전단에 적용한 결과 고속회전 및 응집제 분사를 통한 균일한 플록이 형성됨에 따라 탈수케이크 함수율 및 응집제 주입율 저감효과를 나타내었다. 기존 시스템 대비 응집제 자동투입장치의 운전조건별(DS-P(11%), DS-P(10%) 및 DS-P(9%)) 탈수케이크의 함수율은 기존 함수율 82.4%에서 각각 80.6(저감량 1.8%), 80.9(저감량 1.5%) 및 81.5%(저감량 0.8%)의 높은 탈수효율을 나타내었다. 또한, 응집제 저감율은 DS-P(11%), DS-P(10%) 및 DS-P(9%)에서 각각 21.4, 28.6 및 35.7%를 나타내었다. 또한, 기존 시스템(DS-P(14%); COD 179.2 mg/L, SS 139.3 mg/L) 대비 응집제 자동투입장치의 운전조건별(DS-P(11%), DS-P(10%) 및 DS-P(9%)) 탈수여액 중 COD 및 SS의 농도는 각각 66.2, 76.4, 81.5 mg/L 및 12.0, 19.3, 55.6 mg/L를 나타내었다. 따라서, 하수처리장 탈수기 전단에 응집제 자동주입장치를 적용함으로써 함수율 및 약품주입량 저감 뿐만 아니라 인력감축 유도 및 중앙제어실을 통한 실시간 모니터링이 가능하므로 공정자동화에도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
14.
2013.11
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폐기물의 열적 처리기술에는 소각, 가스화(용융), 열분해가 있으며 가스화(용융) 기술은 반응기의 종류 및 특징에 따라 고정층, 유동층, 분류층 반응기로 구분된다. 본 연구의 Pilot 설비는 공기를 산화제로 이용하여 합성가스를 생산하는 고정층 반응기이며 다른 형태의 반응기에 비해 공정이 단순하여 운전에 용이하고 초기투자비용이 경제적이라는 장점이 있다. 또한 폐기물 특성상 일정하지 않은 물리 화학적 특성에도 적용이 가능하며 가스엔진과 연계한 중소규모 설비로써 국내 소각처리기술을 대체할 수 있다. 이러한 설비의 상용화를 위해서는 다양한 조건에서의 실험과 실측도 중요하지만 공정모사와 같은 모델링을 통해 이론적인 연구 결과의 검토는 제한적인 재원과 시간의 여건에서 효율적인 연구의 수행을 가능하도록 할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 취지에 의해 세 종류의 각기 다른 생활폐기물을 이용한 가스화 공정에서 생산되는 합성가스의 조성을 실측하고 이에 대한 유사조건에서의 공정모사를 동시에 수행하여 상호 보완하는 방법을 검토하였다. 실험에 사용된 폐기물은 폐기물 전처리 설비를 거치면서 투입에 적절하도록 분쇄되었으며 폐기물의 물리 화학적 특성을 알아보기 위해 삼성분 분석, 원소분석, 발열량 분석을 수행하였다. 실험에 사용된 시료의 습윤 저위발열량은 3,935 kcal/kg, 3,978 kcal/kg, 3,114 kcal/kg으로 분석되었으며 실측된 합성가스의 발열량은 1,490 kcal/Nm³, 1,205 kcal/Nm³, 1,133 kcal/Nm³, 이론적 합성가스의 발열량은 1,521 kcal/Nm³, 1,178 kcal/Nm³, 1,080 kcal/Nm³로 분석되었다.
15.
2013.11
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가축분뇨는 고농도의 유기성 폐수로서 호기성 처리로는 기술적인 측면에서 제약요인이 많아서 고농도 가축분뇨는 혐기성 소화로서 처리하고 있는데 혐기성 소화법은 호기성 처리에 비하여 고부하의 유기물 분해가 가능하며, 최종 슬러지 발생량과 에너지 요구량이 적을 뿐만 아니라 분해 과정에서 병원성 미생물도 제거 시킬 수 있다는 장점이 있다. 혐기성 소화는 발효과정에서 생성되는 바이오가스의 약 60%이상이 메탄가스라는 점을 감안하면 이를 에너지로서의 활용이 가능하고 처리 후 소화폐액에는 악취가 저감되어 친환경적 처리라 할 수 있고 동시에 청정에너지 자원인 메탄가스의 효과적인 회수가 가능하다. 우리나라는 메탄시설이 분포되어져 있는 기온이 높은 열대 또는 아열대 지역에 비해 1년 중 최저기온이 영하로 떨어지는 기간이 약 5개월 이므로 생산된 에너지를 자체 메탄생산조 온도를 35℃로 유지하는데 많이 소모 될 수밖에 없고 그만큼 비효율적이다. 이러한 국내에서의 가축분뇨를 혐기성 소화공정에 적용하기 위하여 자가 발열 고온호기성 소화(ATAD, autothermal thermophilic aerobic digestion)가 적용이 되어 지고 있다. 고온호기성 소화공법은 유기물의 제거속도가 빠르고 소화시간을 단축시킬 수 있어서 반응조의 크기를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 이에 자가발열 고온호기성 소화의 원리를 이용, 자가발열 호기성소화와 혐기성소화의 접합은 혐기성소화에 의한 고농도 및 고부하의 고액분리 처리된 가축분뇨를 처리하고 자가발열 호기성소화에 의한 혐기조의 온도보존 및 오염물질분해의 촉진, 그리고 바이오가스의 발생 효율을 극대화하고자 하였다. 본 공정은 자가발열 호기성소화조와 혐기성소화조를 구조적으로 결합한 새로운 공정으로 그 명칭을 A3소화공정(Autothermal Anaerobic-Aerobic digestion Process)로 명명하였다. 본 연구의 목적은 자가발열공정을 이용한 반응조의 열효율과 발생하는 열을 이용하여 혐기성소화조에 충분한 열을 전달시켜 운전이 가능한 온도가 유지되는 것을 확인하는 것이다. 동절기 외부 최저온도가 -12℃의 조건 하에서 소화조온도가 30℃ 이상 유지되는 것으로 확인됨으로써 신공정을 통한 무가온 시스템으로의 운전가능성을 확인 하였다. 가스 발생량의 경우 Lab Scale 반응조에서는 VS추가량 당 가스발생량은 HRT 15일 일 때 0.277 LCH₄/gVSadded로 나타났으며, 이는 기존 가온바이오가스 공정에서의 0.288 LCH₄/gVSadded와 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 본 Pilot Scale 반응조의 VS추가량 당 가스발생량은 0.260 LCH₄/gVSadded로 Lab Sclae 반응조 및 기존 가온 바이오가스 공정에 비해서는 다소 낮게 측정 되었으나, 자가발열에 의한 자체가온만으로 달성해 낸 것으로써, 동절기시 외부열에너지 배제를 통한 무가온 시스템의 실용화 가능을 확인 할 수 있었다.
16.
2013.11
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가솔린 증기와 브라운 가스를 혼합한 연료를 사용하여 변형을 가하지 않은 다양한 종류의 가솔린 엔진을 성공적으로 작동하였다. 이 때 일정한 ‘rpm’ 상태에서 사용된 가솔린 증기와 브라운가스 (또는 브라운 가스 발생 전기에너지)의 총열량 소모를 순수한 액상 가솔린을 사용한 경우와 비교하였을 때 일반적으로 연료가 50% 이하로 소모되는 획기적인 결과를 나타내었다. 가솔린 분무에 의한 엔진의 작동의 근본적인 문제점 중의 하나는 분무 연소(spray combustion)에 따른 무화(atomization)와 기화(evaporation) 그리고 산소와의 난류혼합(turbulent mixing) 과정에 소요되는 시간상의 지연과 산화제 공기에 포함된 질소 분자의 존재 때문에 액상 가솔린 연료의 에너지는 짧은 엔진 작동 시간동안에 효율적으로 동력으로 전환되지 못하고 높은 온도의 배기가스로 방출된다. 그러므로 현대의 자동차 엔진은 에너지 효율이 20 ~ 30% 정도에 머무르고 있으며 따라서 가솔린의 열량의 70 ~ 75%는 유용한 동력으로 전환되지 못하고 배기가스에서 열로 소모되고 있는 것으로 나타난다. 본 연구에서는 가솔린 증기와 브라운 가스를 혼합한 기상상태의 연료를 공기와 예혼합하였다. 예혼합하는 방식은 전기분해를 통해 발생하는 브라운 가스를 가솔린 통을 통과시켜 브라운 가스 버블과 액상 가솔린간에 버블 동역학적인 물질전달현상에 의하여 가솔린 증기와 브라운가스가 혼합되는 장치를 고안하였다. 결론적으로 본 연구에서는 액상 가솔린 연료의 분무 연소에 따른 시간상의 지연에 따른 문제점을 보완하기 위하여 가솔린 수증기를 사용하였으며 순수한 가솔린 수증기의 절대 열량의 부족을 브라운가스의 폭발적인 연소 특성과 질소분자의 양을 줄이는 독창적인 아이디어를 고안하였으며 그에 요구되는 장치를 구현하였다. 전산해석적인 방법에 의하여 액상 가솔린과 가솔린 증기와 브라운 가스를 혼소한 경우 각각의 연료와 산화제의 조성을 가지고 3차원 원통형 연소로에서 연소를 시켜 정상상태의 화염특성을 비교하였다. 연료의 양과 조성이 매우 상이함에도 불구하고 화염의 양상과 온도 분포가 매우 유사한 결과는 가솔린증기와 브라운가스의 혼소한 경우 작은 양의 연료에도 불구하고 같은 수준의 동력이 나타남을 의미하는 것으로서 실험과 일치하는 결과라 할 수 있다. 위의 결과는 전체 열량의 관점에서는 액상 가솔린 사용시 산화제 공기에 포함된 질소분자의 가열에 필요한 불필요한 열량손실을 줄인 반면에 브라운가스와 가솔린 증기 혼소에 의하여 효과적인 연소를 촉진한 결과로 해석된다.
17.
2013.11
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폐기물 가스화 공정과 같은 에너지 화학플랜트에서는 설비나 공정의 결함, 운전원의 장치조작 실수 및 위험물질의 취급 부주의로 인한 화재, 폭발 및 누출사고 등의 발생가능성이 항상 잠재하고 있다. 플랜트 설계 및 시공 기술의 발전으로 다양한 종류의 위험물질의 취급 및 화재, 폭발, 누출 등 반응성이 높은 물질과 독성물질의 사용량이 증가하고 있고 이에 따라 정밀한 화학장치와 복잡한 설비를 설치하고 운영하며 또한 고온, 고압의 조건하에서 이들을 운전하고 있다. 이러한 플랜트에서 사고가 발생하게 되면 그 피해영향은 사고발생 설비 및 인명에게만 국한되지 않고 인근지역의 건물이나 인명에 영향을 미쳐 개인 및 사회적 위험 부담이 커져 산업 및 경제에 악영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 0.5 TOE(Ton of Oil Equivalent)/day급 고열량 폐기물 가스화공정에 대해 사고영향피해(Consequence Analysis)기법을 이용하여 중대 사고 발생을 가상하고 최악의 누출시나리오를 설정하여 그에 따른 피해를 예측하였다. 최악의 누출 시나리오에 의해 피해가 클 것으로 판단되는 합성가스 배관에서 누출에 의한 확산, 화재, 폭발 등의 피해 예측을 실시하고 LPG 공급 시스템에 대한 공정의 위험성을 고찰하였다.
18.
2013.11
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폐기물의 에너지화는 경제, 산업, 공공정책 등 국가적으로 다양한 분야에 상당한 관심이 집중되어 있는 분야이다. 폐자원 에너지화 기술은 현재는 소각과 퇴비화에서 점차 소각+에너지회수, 가스화, RDF/RPF 등 고형연료화, 바이오 가스화 등으로 변화하고 있다. 그중 폐기물 가스화 기술은 폐기물을 이용한 다양한 에너지원으로 자원화 하는 기술로서 가스화를 통해 생산된 합성가스를 이용하는 산업과 밀접한 연관성을 갖고 있다. 가스화 공정은 석탄, 중질 잔사유, 석유코크스, 바이오매스, 폐기물 등의 탄소를 함유하는 모든 물질에서 H2와 CO의 합성가스를 생성하는 공정이다. 본 연구에서는 폐기물 가스화를 통하여 얻어진 합성가스를 기존의 LNG 연소로에 혼소하여 연소특성을 연구하고자 한다. 가스화 연료를 생산하여도 수요처가 없다면 경제성이 떨어지는 것에 착안하여 기존에 LNG 연료를 사용하는 연소로에 일부를 혼소시켜 열유동의 안정성도 어느 정도 확보하면서 상대적으로 가격이 저렴한 합성연료를 사용함으로써 연료비를 절감하는데 일조하고자 한다. 연구결과를 살펴보면 폐기물 가스화 합성연료를 사용함에 따라 전반적인 연소성능은 유사한 경향을 보였으나 화염의 형태가 ‘intensive’ 한 형상에서 좀 더 ‘broadening’ 해진 형상으로 전이되어 감을 확인하였다. 또한 LNG 연소로의 swirl버너에서 관찰되던 중앙재순환 영역(CTRZ:Central Toroidal Recirculation Zone)의 소멸과 화염의 부분적인 lift-off 현상이 관찰되었다. 그러나 전반적인 연소성능은 유사한 형태를 나타내어 향후 버너부근의 혼합강화를 위하여 운전조건을 변화시켜 연구를 지속적으로 수행한다면 LNG에 비해 상대적으로 발열량이 낮고 주입량이 많은 합성연료의 불리한 점을 충분히 보완할 수 있을 것으로 판단된다.
19.
2013.11
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화석에너지의 고갈과 지구온난화 등 범지구적인 문제가 전 세계적인 당면과제로 떠오르면서 기존의 폐기물 처리･처분에 패러다임은 폐자원 에너지화라는 새로운 패러다임으로 변화하고 있다. 특히 우리나라의 경우 에너지 수입의존도가 높고, 국내 신재생에너지 보급 현황 중 폐기물 에너지가 차지하는 부분이 차지하는 비중에 가장 높기 때문에 그 중요성이 다른 나라에 비해 더욱 높다 할 수 있다. 폐기물 가스화 기술은 폐기물을 이용한 다양한 에너지원으로 자원화 하는 기술로서 가스화를 통해 생산된 합성가스를 이용하는 산업과 밀접한 연관성을 갖고 있다. 가스화 공정은 석탄, 중질 잔사유, 석유코크스, 바이오매스, 폐기물 등의 탄소를 함유하는 모든 물질에서 H₂와 CO의 합성가스를 생성하는 공정이다. 현재 대부분의 연구들이 석탄의 가스화 특성에 초점을 맞추고 있으나 본 연구에서는 가스화하는 연료의 범위를 폐기물, 즉 바이오매스인 wood, rice husk, saw dust 등으로 반응기 내 가스화 특성에 대하여 수치해석을 수행하고자 한다. 본 연구에서는 가스화 장치 중에서 고정층 가스화 장치에 대한 연구를 수행하였으며 가스화 장치의 다양한 형상 및 입출구 조건, 가연성 폐기물의 조건에 대하여 수치해석적인 연구방법을 통하여 다양한 변수연구를 수행하였다. 이전의 일련의 연구를 통하여 폐기물 연료 중 RPF를 사용한 경우 가스화 효율 향상을 위한 최적의 당량비와 S/C(steam/carbon)비에 대하여 의미 있는 결과를 도출하였으며 이런 기본적인 연구결과를 바탕으로 폐기물의 종류 및 스팀의 주입각, 고정층 가스화 장치의 형상 변화에 대한 연구를 수행하여 결과를 도출하였다. 장치의 형상 변화에 따라 내부 열유동 양상이 다르게 나타나므로 이것은 설치할 위치는 공간을 고려하여 각각 연구를 해야 하는 부분이라고 판단된다. 스팀의 주입각은 가스화제들의 혼합효율에 영향을 주어 혼합이 가장 양호하게 되는 90° 주입각을 가질 때 미분탄소의 양이 가장 적게 배출되면서 CO와 H₂의 발생량이 증가된 것으로 나타났다. 폐기물의 종류에 따른 연구는 폐타이어, 폐합성수지, 폐지, 폐목재에 대한 연구를 수행하였는데 각각의 폐기물마다 원소분석치가 다르기 때문에 상대적으로 탄소(C)성분이 적은 폐지와 폐목재의 경우 RPF에 비해 상대적으로 가스화반응과 관계가 있는 CO의 발생량이 감소한 것으로 나타났다.
20.
2013.11
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1970년대 국내 아파트의 대부분은 선진국의 아파트를 모방하여 수직 쓰레기 설비가 설치되어 있었으나 냄새 문제 및 유지관리 문제, 쓰레기 종량제등 여러 가지 이유로 사라지게 되었다. 그러나, 생활쓰레기의 위생적 처리 및 생활편의의 요구 증대에 따라 점차 수직쓰레기 이송설비의 설치가 늘어나고 있는 상황이다. 쓰레기 이송 설비는 신도시 및 단지 개발에서 공동 투입구를 단지에 설치하는 수평식 쓰레기 이송관로의 설치 운영이 주를 이루었으나, 아파트의 고급화에 따라 각 세대에서 생활쓰레기의 수직이송이 요구되어 기존의 몇몇 아파트에 설치 운영 중에 있다. 수평식 쓰레기 이송관로의 경우는 인위적인 동력장치로 관로 내 강한 음압을 형성하여 집하장까지 이송하는 방식으로 관로의 부식, 마찰에 의한 관로 침식등의 문제는 발생되나 냄새역류 등의 생활상의 문제는 발생되지 않는다. 아파트에 설치되는 수직식 이송관로는 중력을 이용하는 방법으로 많은 동력을 필요하지 않으나 배기 설계 및 운영방법에 따라 냄새의 역류, 냄새 확산들의 생활상의 문제들이 우려되는 시스템이다. 따라서 본 연구에서는 수직형 쓰레기 이송관로의 배기팬의 설치 및 투입구 개방으로 인한 냄새 역류, 쓰레기 투척실의 유지관리방법 등을 도출하여 수직형 쓰레기 이송설비의 장점을 최대한 증대시키고, 건설 후 발생될 수 있는 냄새 민원을 최소화하는 것에 있다. 쓰레기 이송설비에서의 배기팬의 정압은 제조사들의 경험에 의해 결정되어 있었다. 그러나 건물의 형태 및 구획, 높이에 따라 관리시스템 및 팬정압의 범위가 달라져야 한다. 겨울철 고층건물에서 발생하는 연돌현상(Stack effect)에 의한 상부층의 투입구에서는 역류가 발생될 수 있어 투입구실에 발생되는 차압과 투입구 개방 시 배기팬에 의해 발생되는 투입구 음압의 상관관계를 고려해야 한다. 또한 거주자들에 의해 투입구실 바닥에 흘린 쓰레기등에 의해 투입구실에 확산되어 있는 냄새가 E/V홀로 확산되어 거주지역으로 확산될 수 있어 투입구실 배기 공조의 적절한 풍량산정도 중요하다. 즉 투입구 개방 시 쓰레기 이송배관 상층부에 있는 배기팬과 투입구실 배기공조와 연돌효과에 의한 정압차등의 상관적인 관계를 고려하여 설계하여야 한다. 따라서 본연구에서는 네트워크 시뮬레이션을 통한 대상 건물의 연돌효과 크기를 분석하고 CFD(Computational Fluid Dynamics)방법을 통한 배기팬 성능 검증 및 배기공조에 의한 냄새확산 여부들을 분석 시뮬레이션 하였다. 본 연구의 모델로 사용된 약 56층 탑상형 아파트의 경우에 E/V 및 계단실 도어에 약 15pa정도의 차압이 발생되었으며 이때 이송관로 배기팬의 성능은 팬정압 0~400pa, 풍량 0~40CMM정도의 팬성능을 확보할 경우 냄새의 역류는 발생되지 않는 것으로 분석되었다.
