간행물
한국폐기물자원순환학회 학술대회자료집
- 발행기관 한국폐기물자원순환학회
- 자료유형 학술대회
- 간기 부정기
- 수록기간 1984 ~ 2018
- 주제분류 공학 > 환경공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 539DDC 628
권호리스트/논문검색
2018년도 춘계학술연구발표회 (2018년 5월) 117건
구두발표
41.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
폐기물 가스화 시스템은 폐기물을 원료로 하여 CO, H2 및 CH4이 주성분인 합성가스를 생산한다. 생산한 합성가스는 정제, 개질 공정을 통하여 발전, 연료, 화학원료 등으로 사용할 수 있다. 폐기물 가스화 시스템은 원료로 폐기물을 사용하고 복합 공정(전처리, 가스화, 정제, 개질, 합성가스 이용)으로 구성되어 있어 안정적으로 합성가스를 생산하기 위해서는 다양한 환경 및 운전변수를 고려한 고급 제어 기술이 필요하다. 일반적으로 폐기물 가스화 발전 시스템 제어는 PLC(Programmable Logic Controller)/DCS(Distributed Control System)와 연결된 HMI(Human Machine Interface)를 통하여 이루어진다. 오퍼레이터는 HMI를 통하여 폐기물 가스화 발전 시스템의 Equipment와 Instrument와 1:1로 매핑 된 정보를 확인하고 제어를 수행한다. 오퍼레이터가 이상 상태 발생 및 운전 조건 변경 상황에서 다양한 운전 변수들의 상관관계를 고려하여 제어하는 것은 불가능하다. 본 연구에서는 폐기물 가스화 발전 시스템의 운전 데이터를 실시간으로 모니터링하고 운전 변수들의 상관관계를 확인할 수 있는 시스템을 개발하였다. 폐기물 가스화 발전 운전 데이터 실시간 상관관계 모니터링 시스템은 운전 데이터를 데이터베이스에 저장하는 기능, 데이터베이스에 저장된 데이터를 조회하는 기능, 데이터베이스에 저장된 운전 데이터의 상관관계를 확인할 수 있는 기능, 조회된 데이터를 저장하는 기능 등으로 구성되어 있다. 운전 데이터를 데이터베이스에 저장하는 기능은 폐기물 가스화 발전 시스템을 제어하는 HMI에 스크립트로 처리하였으며, 다른 기능들은 시스템의 접근성 및 활용도를 고려하여 웹시스템으로 개발하였다.
42.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
2005년부터 음식물류폐기물의 직매립이 금지됨에 따라 이에 따른 처리수단으로 자원화(민간 사료화, 공공퇴비화 위주)시설을 많이 설치하여 운영하였다. 하지만 음식물류폐기물을 이용하여 생산된 사료와 퇴비에 대한 사용자들의 부정적인 인식으로, 생산된 부산물이 다시 폐기물로 되는 악순환이 지속되어 왔다. 또한 런던협약에 의해서 2012, 2013, 2014년에 하수슬러지, 음폐수, 축산분뇨 및 하수슬러지 등 유기성폐기물의 해양배출이 금지됨에 따라 고농도의 유기물을 육상에서 처리해야 했기 때문에 부수적으로 바이오가스를 얻을 수 있는 혐기성 소화에 많은 관심을 갖게 되었다. 그러나 많은 지자체에서 혐기성 소화의 이해와 운전기술의 부족으로 시설 운영에 실패 또는 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 음식물류폐기물과 음폐수의 혼합소화 운전을 하고 있는 대전광역시 내 바이오 에너지화 시설의 혐기성 소화 효율을 실험적으로 분석하고 향후 유기성폐기물의 혐기소화를 이용한 처리 가능성을 살펴보았다. 음식물류폐기물과 음폐수의 총 반입량은 평균 353.17 ton/day이며 그 중 296.47 ton/day이 혐기성 소화조에 투입되었으며 나머지 56.7 ton/day는 매립처리하는 것으로 측정되었다. 시설 내 중간 저장조, 혐기성 소화조, 안정화조의 경우 평균 TS 제거 표율은 72.5%, VS는 80.2%로 측정되었으며 평균 바이오 가스 발생량은 26,450 Nm3/day, 이중 CH4 함량은 63.83%로 측정되었다. VS당 바이오 가스 및 CH4 발생량은 0.77 Nm3-biogas/kg-VS, 0.49 Nm3-CH4/kg-VS로 측정되었으며, VS/TS 비는 중간 저장조, 혐기성 소화조, 안정화조에서 각각 87.0%, 72.5%, 62.5%로 나타났다. 이와 같은 결과를 기반으로, 바이오 에너지화 시설 내 혐기성 소화조 및 안정화조에서 메탄생성세균이 활발하게 성장하고 있어 소화조 효율이 높은 것으로 판단되었다.
43.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
To achieve energy efficiency improvement is used to lower temperature for emission gas at catalyst inlet, or to reduce/stop using steam to reheat emission gas. Saved energy from this process can be used as power source in order to increase generation efficiency. Dry emission gas treatment, on the other hand, is the technology to increase generation efficiency by using highly efficient desalination materials including highly-responsive slaked lime and sodium type chemicals in order to comply with air pollution standards and reduce used steam volume for reheating emission gas. If dry emission gas is available, reheating is possible only with the temperature of 45℃ in order to expect generation efficiency by reducing steam volume for reheating. Retention energy of emission gas from combustion is calculated by emission gas multiplied by specific heat and temperature. In order to obtain more heat recovery from combustion emission gas, it is necessary to reduce not only exothermic loss from boiler facilities but emission calorie of emission gas coming out of boiler facilities. In order to reduce emission calorie of emission gas, it is efficient to realize temperature lowering for the emission gas temperature from the exit of heat recovery facility and reduce emission gas volume. When applying low temperature catalysts, the energy saving features from 0.03% to 2.52% (average 1.28%). When increasing the excess air ratio to 2.0, generation efficiency decreases by 0.41%. When the inlet temperature of the catalyst bed was changed from 210℃ to 180℃, greenhouse gas reduction results were 47.4, 94.8, 118.5, 142.2 thousand tons-CO2/y, CH4 was calculated to be 550.0, 1100.1, 1375.1, 1650.1 kg-CH4/y, and N2O was 275.0, 550.0, 687.6, 825.1 kg-N2O/y. In the case of high efficiency dry flue gas treatment, reduction of greenhouse gases by the change of temperature 120~160℃ and exhaust gas 5,000 ~ 6,500 ㎥/ton is possible with a minimum of 355,461 ton/y of CO2 and minimum 4,125 tons of CH4/y to a maximum of 6,325 ton/y and N2O to a minimum of 2,045 kg/y to a maximum of 3,135 kg/y.
44.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
국가별 환경, 정채 흐름에 따라 상이하게 적용되어온 폐기물 에너지화 기술은 도시고형폐기물을 비롯한 폐자원을 증기, 열, 전력 등으로 전환하는 기술을 의미한다. 국내 ｢신재생에너지 개발･이용･보급촉진법｣에 의거하여 사업장에서 폐기물을 변환시켜 생산된 연료 및 소각 열에너지를 신재생에너지로 정의하고 있으며, ｢자원순환기본법｣의 소각처분부담금 감면을 위한 에너지 회수율 증진을 목적으로 폐기물 에너지화 기술이 주목을 받고 있다. 폐기물 에너지화 기술 중 열적처리의 시장 규모는 연간 190만 달러, 연평균 4.3%의 성장세를 보이고 있으나, 선진국 대비 국내 폐기물 에너지화 기술력은 50% 이하의 낮은 수준을 보유하고 있는 실정이다. 또한 국내 생활폐기물 소각시설의 평균 증기발전 효율이 10% 정도로 매우 낮으며, 사업장폐기물 소각시설은 주로 발전 보다 증기의 직접적 이용에 편향된 경향을 보이고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 사업장폐기물 소각시설 공정에 요소기술 적용 시 에너지 절감량을 열정산법에 따라 산정하여 에너지 고효율화 및 온실가스 감축 효과를 분석하고자 하였다. 소각시설에 적용한 요소기술은 증기 회수 및 활용을 중점으로 ①열 회수 능력강화(저온이코노마이저, 낮은 공기비 연소), ②증기의 효율적 이용(저온촉매탈질, 고효율 건식 배기가스 처리, 백연저감 미적용 또는 가동 중지, 배수폐쇄 시스템 미적용), ③증기터빈 시스템의 효율 향상(고온고압 보일러)으로 구분하여 결과를 정리하였다. 에너지 절감 및 온실가스 감축량 산정은 요소기술 적용 시 추가적으로 회수할 수 있는 증기량을 기준으로 보일러 배기가스량, 폐기물 저위발열량, 각 요소기술 변화 요인(과잉공기비, 출구온도 등), 국가고유 전력배출계수를 바탕으로 산정하였다.
45.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
The Stockholm Convention was adopted in Sweden in 2001 to protect human health and the environment, including Persistent Organic Pollutants Rotors, such as toxic and bioaccumulative. Currently, there are 28 kinds of materials. This prohibits and limits the production, use, and manufacture of the product. Korea is a party to the Convention and it is necessary to prepare management and treatment plan to cope with POPs trends. In the text, we have discussed HCBD materials. HCBD belongs to halogenated aliphatic unsaturated hydrocarbons. It is a toxic, organic mixture of bioaccumulation. A study on the treatment of waste containing HCBD substance, We decided to treat the waste containing HCBD thermally. So six samples were selected. Waste water treatment sludge, rubber plate, insecticide, tarpaulin, tire rubber, mixed sample. The tire rubber injected HCBD as a technical sample. HCBD analysis showed that 59.345 ~ 18,238.355 ug/kg was detected. For the thermal treatment, we analyzed element. As a result of thermogravimetric analysis, the weight change due to the decomposition of the material started at 200℃. The material decomposition was completed within 800℃. The thermal treatment was performed on a Lab-scale (1kg/hr). After exhaust gas analysis result, HCBD was detected at 0.01 to 0.09 ug/kg. The decomposition rate is estimated to be 99.848 ~ 99.999%. As a result of dioxin analysis in the exhaust gas, the highest concentration was found in the tarpaulins and the emission limit was exceeded. The concentrations of Cd, Pb, Cr, Cu, Ni and Zn in the residues were very low. Considering the decomposition rate of HCBD containing wastes, incineration treatment at 2 ton/hr or more is considered to be possible. And unintentional persistent organic pollutants such as dioxins in the exhaust gas. Therefore, it is considered safe to operate the incineration temperature at more than 1100℃.
46.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
현재 국내 도시 생활쓰레기 및 산업쓰레기의 처리 시, 매립지 부족과 침출수 등으로 인한 2차 오염문제로 매립처리 방법은 우리나라에서는 적절치 않다. 하지만 쓰레기의 소각처리의 경우, 소각으로 인한 열작감량이 매우 크고 폐에너지 회수의 장점도 있기에 국내 쓰레기의 처리는 소각에 많이 의존하고 있다. 또한 국내 대체에너지의 목표치가 높아지는 상황에서 폐기물의 대체 에너지가 큰 역할을 해 주어야 한다. 폐기물 고형연료를 연소하는 과정 중에는 여러 문제점이 있는데, 설비의 고온 부식의 영향 및 연소로 내 국부적인 가열로 인한 설비의 파손, 연소로 내 불규칙적 유동현상으로 인한 연소 장애 등이 있다. 따라서 앞에서 말한 문제점들을 보안하며 보일러의 안정적인 운전 및 열효율 향상을 위해서는 기본적으로 연소로 내 유동현상을 정확히 예측할 수 있어야 한다. 이를 위해 우리는 상용화 되고 있는 50ton/day 이상 Stoker 보일러 현장 운전조건을 대입, Ansys CFD Fluent.18을 사용하여 시뮬레이션을 진행하였다. 연소로 내 열의 유동해석, 배출가스의 흐름 등을 예측하여 연소장애의 원인을 찾아보고 이에 맞는 대안을 찾기 위한 연구를 하였다.
47.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
화석 연료 사용량 증가로 야기되는 지구 온난화를 비롯한 여러 환경문제와 자원 고갈로 인해 화석 연료를 대체 할 수 있는 연료원이 요구되고 있다. 이에 동식물성 기름으로부터 추출한 바이오디젤은 재생 가능한 연료로 주목을 받았으나 여러 한계를 보였고, 단위면적당 높은 에너지 수율과 빠른 성장속도 및 친환경적 특징을 겸비한 미세조류가 3세대 바이오디젤의 원료로 주목받고 있다. 본 연구는 독립영양과 혼합영양을 가능하게 하는 광 조건이 바이오매스 축적 지질의 지방산 특성 변화와 상관관계를 도출하여 바이오디젤 생산성 향상 방안을 고찰하였다. 본 실험에서 배양한 미세조류는 지질 축적능력이 우수한 Botryococcus braunii 종을 명암주기를 조절하여 광영양 및 혼합영양 조건으로 배양하였고, 회수한 바이오매스를 fatty acid methyl ester (FAME)형태로 지질을 추출하여 FAME 구성 성분과 FAME 수율을 비교 평가하였다. 실험결과는 독립영양과 혼합영양에 상관없이 C16, C18, C20 지방산이 주요 FAME의 구성 성분으로 밝혀져 바이오디젤로써 이용 가능성이 충분함을 확인하였다. 광영양 조건에서 전체 지질의 61.1%가 FAME 형태로 추출되었고 구성성분 중 C16, C18, C20 지방산의 함량이 각각 52.3%를 차지하였으며, FAME 수율(g FAME/g biomass)은 2.4%로 도출되었다. 혼합영양 조건에서 74.3%의 FAME이 추출되었고 C16, C18, C20 지방산의 함량은 73.9%를 차지하였으며, FAME yield는 3.1%로 도출되었다. 이 결과는 폐수로부터 수확한 미세조류 바이오매스가 대체 연료원으로 이용가치가 높음을 보여준다.
48.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
신재생 에너지의 활용 및 폐기물 순환을 통한 재활용에 주목하는 전세계적인 요구에 힘입어 바이오매스 및 생활환경 폐기물을 연료로 발전하는 SRF 발전에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히 화석연료의 고갈과 각종 폐기물의 증가로 SRF 발전에 대한 수요는 점차 증가할 것이라 예상된다. 다만, 정제된 화석연료의 사용 대신 각종 폐기물을 연로로 활용하기 때문에 이로 인해 발생하는 연소 생성물에 의해서 다양한 문제들이 발생되고 있다. 특히 보일러 시스템 내에서의 보일러 관에 각종 연소 생성물이 부착되는 파울링 현상은 연속 운전 시간 및 에너지 효율 측면에서 극복해야할 대표적 난제이다. 본 연구에서 우리는 현장에서 채취한 각종 소각재 및 파울링 현상으로 인해 발생하는 보일러 관 표면의 클링커에 대한 구성 물질 분석결과들을 통한 회귀분석과 동시에 시뮬레이션을 통해 각 구성 물질의 함량 변화에 따른 소각재 및 클링커의 녹는점 변화에 대해 분석하였다. 이를 통해 파울링 현상에 영향을 미치는 인자들을 구별하고 이에 따른 해결법을 제시하고자 한다.
49.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
부식 현상은 발전소 및 대규모 난방가동시설 등의 각종 산업 현장에서 해결해야할 중대한 문제 중 하나이다. 특히 보일러 시스템의 높은 가동 온도 조건은 부식의 주된 원인으로 이러한 고온 부식 현상을 억제하기 위한 다양한 재료 및 방법들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서 우리는 직접 개발한 세라믹 코팅을 현장 보일러 시스템에 적용하는 실험을 통해 보일러 가동조건에 따른 내부식성에 대해 고찰해보았다. 특히, 현장 보일러 시스템에 적용하는 연구를 통해 고온 환경에서의 내부식성 뿐만 아니라 연소 후 발생하는 각종 생성물에 의한 보일러 관 부착 현상에 대해서도 상대적으로 평가할 수 있었다. 또한, 세라믹 코팅의 내부식성에 대한 효과로 인해 발생하는 보일러 관의 수명연장효과(잔여 수명 분석)에 대해서도 정량적으로 분석하였다.
50.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
지난 10년간 신재생에너지 시장은 꾸준히 증가하고 있으며, 이와 더불어 폐기물 에너지화(WtE, Waste to Energy) 기술은 매년 5% 이상 꾸준히 성장할 것으로 예측된다. 폐기물 에너지화 기술은 폐기물 처리방식에 따라 물리적, 열화학적, 생물학적 기술로 분류되며 그중 하나인 폐기물 가스화 기술은 폐기물의 고부가가치 연료화 및 온실가스 감축 증대의 효과로 최근 더욱 각광받고 있다. 공급된 폐기물 내 탄소 및 수소 성분은 가스화 반응을 통해 CO, H2가 주성분인 합성가스로 전환되고 생산된 합성가스는 메탄올, 디젤류, DME 등 다양한 화학원료로 이용될 수 있으며 가스엔진 등 발전분야에 이용이 가능하다. 본 연구에서는 생활폐기물을 기반으로 제조된 비성형 고형연료를 대상으로 8 TPD급 고정층 가스화 반응기에서 합성가스의 생산특성에 대하여 연구하였다. 본 연구의 반응기는 가스화제 주입을 Down-draft 및 Up-draft의 방향으로 공급할 수 있도록 제작하였으며, 이와 더불어 가스화 반응 영역 후단에 Gas Chamber를 두어 추가적인 타르 크랙킹을 유도할 수 있도록 하였다. 기존 공기 가스화의 경우 공기 중의 대부분을 차지하는 비활성 물질인 질소의 공급량이 많아 생산가스 내 합성가스의 비율이 상대적으로 낮아 활용측면에서 발전부분에 국한 되는 한계가 있었다. 이에 반해 본 연구는 공기비(ER, Equivalent Ratio)와 더불어 순산소의 추가 공급으로 산소부화율을 제어하여 발생되는 합성가스의 주성분인 CO, H2의 비율을 30% 이상으로 높게 유지할 수 있었고 이를 통해 생산 가스의 열량 및 냉가스 효율 등 고품질의 합성가스를 생산할 수 있었다.
51.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
화석에너지 부존자원이 부족하여 대부분의 연료를 외국에서 수입하는 우리나라는 안정적인 대체 에너지원확보를 위하여 신재생에너지 개발에 박차를 가하여 왔다. 그러나 신재생에너지 중 약 65%가 폐기물에너지로 높은 비중을 차지하고 있고 증가율이 높다. 폐기물 고형연료(SRF)는 재생에너지로 구분되어 생산량과 사용량이 증가하고 있지만 일부 사업장 폐기물을 주로 연소하는 사업장에서 공해물질 대량 배출과 악취 등의 문제로 인해 운전이 중지되거나 갈등이 발생하고 있다. 따라서 고발열량의 사업장 폐기물 기반의 고형연료 연소장치에 대한 저공해 연소기술 개발이 절실하다. 본 연구는 전산유체역학(CFD)을 이용하여 SRF을 연료로 사용하여 중온․중압 스팀으로 발전하는 화격자형 보일러의 2차 공기 주입각도와 공기비 변화에 따른 연소실내 유동흐름, 온도분포, 화염형성의 가시화를 통해 연소로 내 유동현상을 예측하고 최적의 연소조건을 유지할 수 있는 보일러를 설계 및 제작하는데 기초자료로 반영하고 그 유용성을 확인하고자 한다.
52.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
기존 단순소각 및 매립방식의 전통적인 방법으로 처리되던 생활폐기물이 내포하고 있는 가연성 에너지 자원을 보다 효율적으로 재활용하기 위한해 고형연료화 처리하는 시설이 연구단계를 넘어 상용급 시설로 발돋움하고 있으나, 반입되는 생활폐기물 대비 30 ~ 45%의 저품위 잔재물이 발생하며 대부분이 매립을 통해 처리되고 있는 실정이다. 생분해성 유기물질에 의해 발생되는 미생물의 호기성 분해열을 이용하여 폐기물의 함수율을 감소시키는 Bio-drying 기술을 통해 고형연료 생산에서 발생한 잔재물을 고형연료 품질기준 수준으로 끌어올려 고형연료 생산수율을 향상시킴과 동시에 매립되는 비율을 최소화 할 수 있다. Bio-drying 기술을 통해 생산된 저품위 잔재물 기반 고형연료를 활용하여 열에너지를 회수하기 위해 0.1톤/일 Bench급 연소보일러에 적용한 선행연구를 진행하였다. 본 연구에서는 저품위 잔재물을 활용하여 Bio-drying 공정으로 생산한 Bio-drying 고형연료의 연소특성을 파악하기 위해 0.1톤/일 Bench급 연소보일러 테스트 결과를 바탕으로 5톤/일급 연소보일러 시스템을 구축하였다. 수냉 화격자 방식의 5톤/일급 연소보일러 시스템은 연소로, 에너지회수보일러, 열교환기, 건식세정탑, 백필터 구성되어 있다. 5톤/일급 연소보일러 시스템의 성능평가 및 Bio-drying 고형연료의 연소특성을 파악하기 위해 공기비(Equivalent Ratio, ER)에 따른 연소효율을 분석하였으며, 연소가스에 포함된 대기오염물질 분석을 수행하였다. 또한, 연소 후 발생한 바닥재의 강열감량, XRD 및 XRF 분석을 통해 바닥재 발생특성을 파악하였다.
53.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
소각시설에서의 폐기물 저위발열량은 소각로의 연소성능 및 특성 파악 측면에서 핵심적 요소로 작용하는 인자이다. 기존 저위발열량 측정 방법은 시료 채취를 통하여 발열량계 측정, 원소분석법 등을 적용하도록 규정하였으며, 소량의 시료를 바탕으로 함에 따라 폐기물의 불균질성 등을 충분히 반영하지 못하여 결과의 객관성이 부족한 문제점을 야기하여 왔다. 이에 환경부는 저위발열량 산정 관련 지침의 개정을 통하여 산정방법의 객관화를 추진하였다. 그러나 개정된 지침의 생활폐기물 저위발열량 산정식은 일반･고온 소각시설에 적용되는 산정 방법이다. 현재 국내에는 17개소의 열분해(가스화)･고온용융 소각시설이 운영되고 있으며 투입 보조연료, 연소로 운전 온도, 잔재물 배출 특성 등 일반소각방식과 달리 열분해･용융 처리방식의 공정 특성을 반영한 산정식의 필요성이 제기되었다. 이에 본 연구에서는 국내 열분해･고온용융 소각시설에서의 열정산을 통하여 열분해･고온용융 처리방식의 특성이 반영된 저위발열량 산정방법의 산정계수와 최종 산정식을 도출하였다. 또한 도출된 산정식을 바탕으로 대상 시설에서의 투입 폐기물에 대한 저위발열량을 산정･평가하였다. 입･출열 특성 분석결과 출열에너지 중 증기 흡수열이 약 77.1%로 가장 많은 비율을 차지하였으며, 배출가스 보유열은 약 15.3%, 그 밖의 기타 출열에너지는 약 7.6% 수준으로 나타났다. 이러한 열정산 결과를 바탕으로 저위발열량 산정식의 상수값과 최종 산정식을 도출하였으며, 미연 및 방열손실 계수(α)는 1.098, 부가 입열량 계수(β)는 1.189, 배출가스 열손실 계수(γ)는 0.002의 상수값을 도출하였다. 아울러 도출된 열분해･고온용융 시설 LHVw 산정식을 적용을 적용한 저위발열량 산정 결과 11개호기 평균 약 2,160.8 kcal/kg 수준으로 나타났다. 산정식 도출결과는 현재 운영 중인 시설에서의 실측데이터를 적용한 결과로, 국내 열분해･용융 시설에 적용가능한 객관적이고 정형화된 저위발열량 산정방법일 것으로 사료된다. 또한 본 연구의 결과는 향후 저위발열량 산정방법 개정 등을 위한 소각시설에서의 주요 모니터링 인자 도출 및 관리방안 마련을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
54.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
기후변화의 원인으로는 온실가스의 과량 배출이 문제화 되는 현 시점에서 온실가스 중 가장 많은 양을 차지하는 이산화탄소의 경우 기후변화에 미치는 영향이 다른 종류의 온실가스보다 크다는 것은 널리 알려진 사실이다. 여러 분야의 산업과 인간 활동에서 발생하는 이산화탄소를 KOH 흡수제를 통해 흡수된 CO2양을 측정하고 발전소 탈황 공정에서 발생하는 ASH를 첨가하여 반응시켜 생성된 CaCO3를 다른 유용한 물질로 전환하여 자원화하고 재사용하는 것이다. 본 연구에서는 KOH 흡수제 농도에 따른 CO2 흡수량 측정과 KOH 흡수제와 흡수첨가제(piperazine)을 함께 넣고 흡수된 CO2양을 측정하였다. 또한, CO2 loading curve 이용하여 CO2 흡수량을 계산하였으며, 화력발전소의 탈황공정에서 발생하는 ASH와 CO2가 흡수된 KOH를 수용액과 반응시켜 생성된 시간당 CaCO3의 양을 측정하고 분석기기 XRD(X-Ray Diffraction)와 SEM(Scanning Electron Microscope)을 사용하여 결정 구조와 표면 구조를 분석하였다.
55.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
온실 효과로 인한 지구온난화 현상은 전세계적으로 문제가 되고 있고, 온실효과를 일으키는 주원인은 온실가스이다. 온실 가스는 에너지 분야에서 가장 많이 배출되며, 2014년 기준 배출량의 86.8%를 차지한다. 배출 국가 온실가스 감축 의무부담에 관한 대응을 위해 에너지 사용 절감에 대한 전략이 동반되어 짐으로서, 에너지 절감 기술 및 소재 개발이 필요시 되었다. 국내 에너지 다소비 산업의 하나인 전해제련 공정 또한 여기서 벗어나지 못한다. 전해제련 공정은 수용액 전해조에 전극을 담그고 일정한 전류 혹은 전압을 가하여 수용액 속의 이온을 금속으로 석출하는 공정으로, 제조경비 중 전력비 비중이 높은 대표적인 에너지 다소비산업이다. 대표적 전해제련 생산품인 아연(Zn)은 최근 국제가격 하향안정화 추세로 국내기업의 글로벌 시장경쟁력 악화가 예상되며 이에 따른 가격 경쟁력 확보 필요성이 증가하였다. 본 연구에서는 Ir-Ta-Sn-Pd/Ti 전극을 이용해 아연 전해제련 시 사용되는 Pb 전극과 비교 하였고, 전류 밀도 500A/m2 조건에서 전위차 변화를 통해 전력소비 감소량을 예측하였다. 또한 아연 회수량 및 전극 표면 부식성 또한 관찰하여 Pb 전극 대체 효과를 확인하였다.
56.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
전해제련 공정은 수용액 전해조에 전극을 담그고 일정한 전류 혹은 전압을 가하여 수용액 속의 이온을 금속으로 추출하는 공정으로, 제조 경비 중 전력비 비중이 높은 대표적인 에너지 다소비산업이다. 대표적 전해제련 생산품인 아연은 최근 국제가격 하향안정화 추세로 국내기업의 글로벌 시장경쟁력 악화가 예상되며 이에 따른 가격 경쟁력 확보 필요성이 증가되고 있다. 아연 가격 경쟁력 확보를 위하여 아연 생산원가의 24~26%(400~440천원/톤)에 해당하는 전력비용 절감 가능한 기술 개발이 시급하며, 이는 에너지 절감 및 온실가스 저감 문제 대응이 동시에 가능하다. 따라서, 본 연구에서는 아연제련 시 과다한 전력비용과 단수명이 문제 되는 1세대 양극(Pb 전극)의 단점을 해결할 뿐만 아니라 전극 및 전기화학 시스템을 개발 적용하여 소비전력을 절감 할 수 있는 방안을 모색하였다.
57.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
폐기물은 발생원을 기준으로 생활폐기물, 사업장폐기물 및 건설폐기물로 구분된다. 폐기물 처리는 재활용을 우선적으로 정책이 이루어지고 있다. 그러나 폐기물을 재활용하기 위해서는 기술적인 한계성과 경제성 등이 해결되어야 하며 이러한 이슈가 극복되지 않으면 재활용에는 한계가 따른다. 국내에서 도입된 네가티브 재활용 제도가 다양한 기술을 재활용로서 적용될 수 있도록 하였으며, 그 중 폐기물 에너지화 기술로써만 인식되어온 폐기물 가스화 기술은 에너지회수 기술 뿐 만 아니라 원료를 대체할 수 있는 재활용 기술로도 적용될 수 있게 되었다. 폐기물의 재활용은 물질재활용 기술로서 3R기술 위주로 재활용되어 왔으나 화학전환 기술에 의한 재활용을 위해서는 가스화 기술이 많은 기여를 할 것으로 기대된다. 또한 폐기물의 에너지 회수기술은 소각에 의한 에너지회수 또는 고형연료를 생산하여 연소보일러에 의한 에너지회수 방법이 주로 이용되어 왔으며 이러한 기술은 열에너지를 회수하는 기술에 국한되어 있다. 그러나 폐기물 가스화 기술은 열에너지와 화학에너지의 생산이 가능하므로 다양한 에너지로의 회수 기술과 고효율 에너지 이용기술의 적용이 가능한 기술이다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 가스화를 통한 에너지회수 기술과 화학전환 기술로서 원료대체를 통한 재활용 기술로서의 특성을 고찰하였다. 폐기물 가스화 기술은 가연성물질이 함유된 폐기물의 대부분을 대상으로 적용이 가능하지만 합성가스를 이용하는 기술에 따라서 합성가스의 생산품질을 만족하기 위해서는 폐기물의 적정 발열량이 확보되어야 된다. 폐기물의 종류에 따라 기준은 달리 적용되겠지만 저위발열량 기준으로 3,200 kcal/kg이상인 경우 안정적인 합성가스를 생산할 수 있다고 판단되며, 폐기물종류 및 이용기술에 따라서는 3,000 kcal/kg이상인 경우 합성가스 생산품질을 유지할 수 있다. 폐기물 가스화를 통해 생산된 합성가스를 에너지회수 기술로서는 스팀터빈, 가스터빈, 가스엔진, 연료전지 등의 기술을 적용할 수 있고, LNG, 경우, 석탄, LPG 등 화석연료를 대체하는 가스연료로 적용할 수도 있다. 또한 합성가스의 주요성분인 일산화탄소와 수소는 고순도 수소 및 고순도 일산화탄소 자체로도 원료대체가 가능하며, 화학촉매 또는 미생물촉매 전환 공정을 통해 다양한 화학원료로 대체하는 재활용기술로서의 적용이 가능한 특성을 가지고 있다.
58.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
HFC-134a는 냉매, 발포제 및 분사제 용도로 사용되며 국내에서는 자동차 에어컨 냉매로 주로 이용되고 있다. HFC-134a는 비이산화탄소(Non-CO2) 온실가스 중 하나로 GWP(global warming potentail, 온난화지수)가 4,300으로 매우 높아 HFC-134a 폐냉매 가스의 적정처리가 요구된다. HFC-134a 처리기술로는 직접 연소법(LNG 연소)과 Plasma 파괴법이 있으며 직접 연소법과 Plasma 파괴법 모두 초기 투자비용이 높고 높은 에너지(온도)가 필요하며, 동시에 처리 과정에서 발생되는 HF로 인한 장치 부식 등의 취약성을 지닌다. 특히 직접 연소법의 경우 분해를 위해 다량의 화석연료가 필요하여 분해 후 배출되는 온실가스 발생량이 높고, Plasma 파괴법의 경우 처리 가스 용량 증가 시 반응기의 크기가 증가함에 따라 Plasma의 밀도가 감소하여 파괴능력이 감소하는 문제점이 있다. 촉매분해법(열분해 및 가수분해)은 직접 연소법과 Plasma 파괴법과 비교하여 낮은 온도에서도 높은 분해효율을 얻을 수 있는 장점이 있으며, 분해로 형성되는 HF를 촉매로 고정할 수 있으나, 주기적인 촉매의 교체와 촉매의 공급단가에 의해 경제성이 크게 의존되는 문제점을 지니고 있다. 그러나 타 공법과 비교하여 매우 낮은 온도에서 운전되기 때문에 연료사용량 및 소비전력을 줄일 수 있는 기술로 평가받고 있다. 촉매열분해 기술은 반응조건(온도, 촉매량 및 공간속도 등)뿐만 아니라 촉매의 성능에 따라 분해효율에 차이를 보이므로, HFC-134a 분해 성능이 우수한 것으로 알려진 Al2O3에 Ni, Fe과 같은 금속을 담지하여 성능을 개선시키는 연구가 진행되고 있다. 본 연구는 촉매열분해 기술을 활용하여 HFC-134a 분해 특성을 파악하고 Ni, Fe, Cr 및 Co를 담지 특성에 따른 분해효율을 평가하고자 한다.
59.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
도시에서 발생되는 생활폐기물을 효과적으로 관리하기 위한 방안으로 폐자원에너지화에 대한 관심이 집중되고 있다. 기존의 도시형 생활폐기물 처리방식은 매립을 통해 관리하였으며 현재까지도 집중적인 관리대상이다. 특히 매립지 인근 주민의 생활환경에 직접적인 영향을 미치며, 폐기물 매립으로 인해 발생되는 매립가스는 온실가스 발생의 주요 원인으로 작용하고 있기 때문에 이에 대한 효과적인 관리계획이 필요한 실정이다. 또한 도시의 인구 밀도의 증가로 인해 매립에 의한 폐기물 관리는 더 이상 효과적인 처리방법이 아니기 때문에 지속가능한 도시형 생활폐기물 관리가 필요하다. 폐기물을 유용자원으로 전환을 위해서는 폐기물의 발생 단계에서부터 운송, 취급 및 저장 그리고 관리방안까지 최적의 활용계획을 세워야 한다. 이에 따라 본 연구에서는 폐기물을 유용자원으로 효과적인 관리 시스템을 계획하기 위해 선형정수계획법을 도입하여, 도시단위에서 발생하는 폐기물의 종류 및 발생량 그리고 처리방법에 대한 통계자료와 폐기물의 성분분석과 발열량의 실측분석을 통해 최적화 계획을 실시하였다. 최적화 설계는 선형계획법을 통해 폐기물 처리기술에 대한 기술투자비, 온실가스 감축효과 등을 목적함수(Objective function)로 두어, 해당지역에서의 에너지 사용현황과 온실가스 발생량을 정량화하여 폐기물의 에너지전환계획에 따른 효과를 분석하였다. 제시된 방법론은 매립의 대안으로 도시형 생활폐기물을 다양한 유용자원으로 전환 방안을 소개함으로써 폐자원에너지화 활성화에 기여하고자 하였다.
60.
2018.05
서비스 종료(열람 제한)
기후 변화가 점차 가속되는 현 상황에서 온실가스를 줄이고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 우리나라에서 발생하는 메탄가스 배출량은 2014년 기준 26.6백만톤 CO2eq 수준으로, 이중 약 27% (약 7.3 백만톤 CO2eq)는 폐기물 매립지에서 유출되고 있다. 또한, 국내 230개소의 매립지 중 대규모 매립지 17개 시설에서만 매립가스 자원화 시설을 운영하고 있으며, 매립지에서 발생하는 메탄의 29%만을 자원화로 이용하고 있다. 나머지 중소규모매립지를 포함하여 71%의 메탄은 무방비 상태로 대기상으로 유출되고 있다. 기존의 매립지 가스 처리방법으로는 매립가스에 포함된 메탄을 회수하여 에너지화하는 ‘매립가스자원화’ 및 매립가스를 소각처리하는 ‘연소방식’으로 구분할 수 있다. 매립가스자원화는 메탄가스 농도가 30%~40% 이상이고 매립가스 발생량이 2~3Nm3/min이상이어야 하는 단점이 있으며, 대규모 매립지에서만 경제성이 확보되는 한계가 있다. 연소처리는 중소규모 매립지에서도 적용은 가능하지만, 가스 포집 시설의 설치가 필요하고 처리 효율이 낮으며, 불완전 연소로 인해 다이옥신 등이 발생하는 단점이 있다. 매립지 규모별 메탄가스의 처리기술의 경제성을 비교하였을 때 매립지 규모에 상관없이 생물학적 산화기술이 연소처리에 비해 저비용으로 메탄을 처리할 수 있는 것으로 확인되었으며 폐기물 매립량이 600,000톤 이하인 경우에는 매립가스자원화보다도 경제적임을 확인할 수 있다. 생물학적 산화 시스템은 유럽 등에서는 중소규모 매립지에서의 탄소중립을 위하여 제시되었으며, 매립지 복토층에 서식하는 미생물을 이용하여 메탄을 이산화탄소로 산화시키는 기술이다. 미생물 복토층을 최적의 서식 조건으로 조성함으로써 메탄산화 효율을 증진시킬 수 있으며, 미생물의 메탄 산화 속도 및 매립 가스 발생량에 따라 메탄저감 효율이 좌우되며, 매립가스 발생량이 적은 경우 100%까지도 산화가 가능한 바이오필터와 같이 인위적인 메탄산화 시스템을 운영할 수도 있다. 이에 본 연구는 매립토, 퇴비, 부숙토 3가지의 시료를 대상으로 회분식 실험을 통해 메탄산화균의 활성도를 파악하였다. 또한 실험결과, 메탄산화가 가장 우수한 매립토를 대상으로 메탄산화균을 분리배양 하였으며, 이후 연속식 실험을 통해 메탄산화균의 메탄산화속도를 평가하였다.
