전 세계적으로 에너지 소비가 급속하고 늘고 있는 추세이며, 화학연료를 이용한 전기 생산은 기후변화를 야기시키므로 새로운 형태의 친환경적인 발전 시스템의 개발이 매우 중요한 현안으로 떠오르고 있다. 전력수급의 많은 부분을 원자력과 화력발전에 의존하고 있는 우리나라의 경우 증가하는 전력 수요를 가스터빈을 이용한 복합발전이나 열병합 발전이 분담을 해야 하므로 가스터빈 관련 연구 개발은 매우 중요하다고 할 수 있다. 최근에는 분산발전에 대한 관심이 고조되면서 이에 적합한 동력원으로 고려되고 있는 마이크로 터빈 및 이에 대한 응용시스템 연구개발이 국내외에서 활발히 수행되고 있다. 마이크로 가스터빈은 중대형 가스터빈에 비해 개발기간이 짧고 개발비 규모가 작아 세계시장에서도 경쟁력있는 상품이 될수 있을 것으로 판단된다. 본 연구는 60KW 출력의 마이크로 가스터빈을 대상으로 메탄/수소, 메탄/산소-수소 혼합기체를 혼합한 연료에 대한 연소 특성 및 내부 열유동을 수치해석적 연구를 통하여 검토하였다. 수소 및 산소-수소 혼합연료의 체적분율을 변화시켜 변수연구를 수행하였다. 연구 결과를 살펴보면 연료 중 수소 및 산소/수소 기체의 체적분율을 높일수록 연소기 내부의 primary zone의 화염온도가 현저히 상승하며 연소기 내부의 고온영역이 넓게 분포되는 것을 볼 수 있다.이는 수소나 산소-수소 기체로 대체했을 때 수소의 빠른 연소속도에 의해 단시간에 화염온도의 상승을 이룰수 있고 수소의 강한 반응성과 높은 열확산성으로 인하여 순신간에 가스터빈 내부의 연료와 공기의 난류혼합을 활발하게 하여 가스 터빈의 효율 향상에 일조한다는 것이다. 수소비율에 따라 가스터빈의 연소성능과 관련이 있는 primary zone의 평균온도, 출구의 평균온도, 출구에서의 온도의 편차비(pattern factor)와 같은 결과를 검토하여 의미있는 결과를 도출하였다. 향후 최적 운전을 위한 적절한 연료의 혼합비율은 가스터빈의 형상 및 규모 등 다양한 변수를 고려하여 도출하는 것이 필요할 것으로 판단된다.

전 세계적으로 자원의 고갈과 온실가스로 인한 기후변화가 지구의 환경을 위협하는 요인으로 작용하고 있다. 이에 국내에서는 폐기물의 재활용을 촉진하고, 더 높은 부가가치를 부여하기 위한 기술･정책적 노력들이 이루어지고 있다. 그 중 하나로 생활폐기물을 기계적 선별공정과 생물학적 처리 공정이 결합된 MBT(Mechanical Biological Treatment) 시설이 도입되었다. 국내에서 발생되는 폐기물은 가연분 함량이 높아 SRF(Solid Refuse Fuel)로 생산할 경우 에너지 자원의 대체제로 사용 가능성이 크다고 판단된다. 이에 본 연구에서는 국내에서 생산되는 SRF에 대하여 기초특성분석을 실시하고 효율적인 열에너지 회수를 위해 연소실험을 진행하였다. 시료의 기초특성분석결과, 수분, 회분함량이 낮고 탄소성분과 발열량이 높게 나타났다. 연소 특성 및 오염 물질의 발생 특성을 파악하기 위하여 고정층 반응기에서 공기비 1.8~2.6 범위에서 실험을 진행하였다. 뿐만 아니라 각 공기비에서의 배가스 성분을 연소가스측정기(MK9000)를 이용해 그 특성을 알아보았으며 가스상 오염물질 배출특성을 알아보기 위하여 오염물질인 HCN, HCl 에 대해 분석을 실시하였다. 배가스 특성에서 CO의 농도가 거의 0%로 나타난 것으로 보아 완전연소가 잘 일어나고 있음을 판단 할 수 있었다. 또한 배출된 가스상 오염물질의 경우 배출 허용기준(HCl 15ppm, HCN 5ppm)을 모두 만족하는 것으로 나타났지만 NOx의 경우, 배출 허용 기준(80ppm)에 비해 약간 높은 값을 보였다. 모든 조건을 고려하였을 때 연소 반응이 활발히 일어나는 것을 알 수 있었지만 SRF를 연소공정에 적용시 추가적인 NOx 제어 시설이 필수적으로 설치되어야 할 것으로 판단된다.

국내 폐기물 소각시설의 에너지 회수효율 관련 규정으로는 ｢폐기물관리법 시행규칙｣ 제3조(에너지 회수 기준 등)에 명시되어 있으며, 에너지 회수효율 기준으로는 75 % 이상(생산량 기준) 회수된 열에너지를 스스로 이용하거나 다른 사람에게 공급할 것으로 규정하고 있다. 또한, 2016년 5월 제정된 ｢자원순환기본법｣ 내 제21조에서는 폐기물을 순환이용할 수 있음에도 불구하고 소각･매립방법으로 처분하는 경우 폐기물처분부담금을 부과하도록 명시하였으며, 동법 제24조에 따르면 소각열에너지를 50 % 이상 회수하여 이용하는 경우 폐기물처분부담금을 감면할 수 있도록 규정하고 있다. 그러나 현행 에너지 회수효율 기준은 생산에너지를 기준으로 산정하고 있어 실제 유효하게 이용된 에너지의 평가가 곤란하며, 에너지원으로는 전력에너지가 반영되지 못하여 에너지 회수효율 증진을 위한 유인방안이 부족한 실정이다. 국내의 폐기물 소각시설의 저위발열량 산정방법으로는 원소분석법(Dulong, Steuer 등), 단열 열량계(Bomb Calorimeter)를 이용하여 측정･분석하고 있으나 소량의 시료 채취를 통하여 폐기물의 대표성을 확보하기에는 많은 어려움이 따른다. 또한, 소각로에 투입되는 폐기물의 특성(성상의 다양성, 계절적 영향 등) 및 시설의 특성 등을 반영하지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 지역적 특성 및 소각로･보일러의 형태(stoker, Rotary Kiln, FBC )등을 고려하여 현재 운영 중인 폐기물 소각시설(생활, 사업장) 11개소(17호기)를 대상시설로 선정하여 계측기 측정데이터 및 현장측정(배출가스 조성, 바닥재 배출온도 및 강열감량, 소각로 및 보일러 방열손실)을 통하여 해당 시설의 저위발열량 및 에너지 회수효율을 산정하였다. 이와 같은 산정결과를 바탕으로 향후 에너지 회수효율 향상 제고를 위한 기초자료로 활용하고자 한다.

국제연합식량농업기구(FAO, United Nations Food and Agriculture Organization)의 보고서에 따르면 21세기 전 세계의 인구는 2050년 약 90억에 달할 것으로 예측되며, 이러한 인구팽창으로 인한 식량부족 및 사료공급의 문제는 생산 시 야기되는 자원고갈 및 환경영향에 대한 우려와 함께 전 세계의 큰 관심사로 화두되었다. 이렇듯 현대사회가 직면한 복합적인 문제점을 해결하기 위해 전 세계적으로 새로운 미래자원에 대한 탐색이 이루어졌으며, 곤충이 하나의 유망자원으로서 새롭게 각광받기 시작하였다. 특히 목질을 섭식하는 흰개미의 경우 난분해성 물질인 리그닌과 셀룰로오스의 분해능력으로 인해 해외에서는 이미 오래전부터 흰개미의 장내 미생물을 이용하여 목질계 바이오매스로부터 바이오에탄올을 생산하는 방법에 대해 연구가 진행되어왔다. 하지만 국내에서는 흰개미를 목조 문화재를 가해하는 해충으로 분류하여 흰개미의 방제에 초점을 맞추어 연구가 많이 진행되어왔을 뿐 유용자원으로서의 흰개미의 잠재성에 대한 관심과 연구가 미흡한 실정이다. 또한, 흰개미는 우수한 단백질 공급원으로서 일부 국가에서는 식용 및 사료로서 활용하고 있지만 이에 따른 환경영향 및 효율에 관한 연구 역시 미흡하다. 따라서 본 연구는 국내에 분포하는 일본흰개미(Reticulitermes speratus kyushuensis Morimoto)를 대상으로 흰개미가 주로 섭식하는 폐목재를 먹이로 주어 사육하였을 때, 생산되는 식용과 사료의 온실가스 발생량(LCA, Life cycle assessment)과 질소의 순환효율(ROI, Return on Investment)을 정량화하여 환경적･경제적 이점을 도출하고자 하였다.정량화된 온실가스 발생량과 질소의 순환효율은 식용으로 활용할 경우 기존의 단백질원인 한우, 양돈, 육계, 대두와 비교하고, 사료의 경우 대두박과 비교하였다. 그 결과 흰개미를 식용과 사료로 이용할 경우 온실가스 발생량 측면에서 비교적 높은 값을 나타내었으며, 질소의 순환효율에서는 상대적으로 우수한 결과를 나타내었다. 미래 유망자원으로서 보다 다양한 곤충에 대한 탐색이 이루어질 필요성이 있으며, 곤충활용에 따른 환경적⋅경제적 이점의 정량화는 향후 곤충산업의 발전방향을 제시하고 활성화하는데 이바지할 수 있을 것으로 예상한다.

세계 인구가 증가하면서 식량문제가 발생하며 이러한 식량을 생산하는 과정에서 발생하는 온실가스는 기후 변화문제를 유발하고 있다. 질소는 단백질의 주요 요소로 동물이나 식물에게 필수적인 성분이나 과잉 공급되어 주변 수계로 배출되어 부영양화문제가 발생하고 있다. 또한 인은 계속 수요가 증가하는데 한정적인 인광석양으로 인해 자원고갈문제가 발생하고 있다. 따라서 질소와 인의 손실을 예방하고 효율적으로 이용하기 위한 흐름 파악이 필요하며 질소와 인을 효과적으로 순환시키는 것이 필요하다. 이러한 문제를 해결할 대책으로 국제연합 식량농업기구(FAO)는 곤충을 적극 권장하고 있다. 누에는 다른 곤충들과 달리 오래전부터 우리나라에서 많이 길러왔으며 최근 양잠산업을 웰빙･친환경･기능성 산업으로 육성하기 위한 제2차 양잠산업 육성 5개년 계획이 확정되어 양잠산업의 규모는 점점 커질 것으로 보인다. 누에는 식품으로 이용할 수 있을 뿐 아니라 잠용박을 이용하여 사료를 만들 수도 있다. 또한 잠분은 유기질 비료로 사용할 수 있다. 최근 원유가 상승 및 원유 자원의 고갈문제가 대두되고 자연 상태에서 분해되지 않는 물질을 소각하거나 매립하면서 발생하는 환경문제가 증가하면서 원유로부터 추출한 물질로 합성하여 만든 플라스틱을 대체할 수 있는 누에의 산물인 실크 피브로인을 이용한 생분해성소재(biomaterial)개발이 활발히 이루어지고 있다. 따라서 본 연구는 누에의 활용에 따른 질소, 인 흐름을 분석하여 질소, 인 이용 효율을 평가하고 온실가스 배출량을 평가하였다. 온실가스 배출량은 전과정평가를 통해 산정하였다. 질소, 인 이용 효율은 유출량을 유입량으로 나누어 구하였다. 누에를 식용으로 사용하는 경우는 누에5령3일을 이용하여 누에가루를 만들었을 경우와 번데기를 식품으로 섭취하는 경우 모두 고려하였다. 식용으로 사용하는 경우 소, 돼지, 닭, 대두와 비교하였으며 사료로 사용하는 경우 대두박과 비교하였다. 실크의 경우 나일론, wool과 비교하였다. 누에를 활용한 질소, 인 이용효율과 온실가스배출량은 소보다 좋은 결과를 보였다.

한국은 광물자원의 90 %, 에너지의 97 % 이상을 수입하는 국가이며, 매립되거나 단순소각 되는 폐기물 중에 회수 가능한 물질이 56 % 포함되어 있다. 2015년 발생 폐기물의 매립처분 비율은 9.2 %(38,308 ton/day)이다. 이중 사업장배출시설계폐기물이 약 62 %(23,577 ton/day)로 가장 높은 비율을 차지하고 있다. 사업장배출시설계폐기물에서 무기성폐기물의 매립처리량은 소각재 4,283 ton/day, 연소재 3,910 ton/day, 폐주물사류 939 ton/day 순으로 높게 나타났다. 무기성폐기물 중 열적처리 잔재물류의 매립량은 10,637 ton/day로 사업장배출시설계폐기물 매립량의 45.1 %을 차지하고 있는 것으로 조사되었다. 본 연구에서는 무기성폐기물의 매립억제 및 재활용 가능성을 알아보기 위해 강열감량, 총유기탄소, XRF 등의 분석을 통하여 화학적 조성 및 물질특성을 살펴보았다. 예로, 재생연을 생산하는 S사 광재류의 경우 Fe(43.0 %), S(23.1 %), Na(19.4 %) 함유량이 주로 높게 나타났다. 망간 합금철을 생산하는 D사의 광재는 Mn(29.9 %), Si(23.4 %), Ca(23.1 %)의 높은 함량을 나타내었다. M사 폐주물사의 경우 Si (74.2 %)로 대부분이 Si로 형성되어 있음을 확인할 수 있었다.

우리나라의 폐기물 정책은 안정적 처리에서 자원순환으로의 변화를 추구함으로 선진화 기반을 마련하고 있다. ｢자원순환기본법｣에서는 자원순환사회로의 전환을 위한 기본사항들을 규정함으로써 물질재활용 뿐만 아니라 에너지재활용을 극대화하기 위한 정책을 제시하고 있다. 이처럼 폐기물을 처분 대상 물질이 아닌 순환자원으로 활용함으로써 천연 자원과 에너지 소비의 절감 및 온실가스 배출량 감축 등 국가차원의 정책 목표를 달성하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 소각처리는 폐기물 적정처분과 폐기물에너지를 열원 또는 전력으로 회수할 수 있는 중요한 역할을 담당하고 있으며, 소각시설에서의 에너지 회수효율은 국내 폐자원 에너지 활용 수준 파악과 개선방안 마련을 위한 척도 및 기초자료로 활용되고 있다. 최근 환경부에서는 소각시설에서의 에너지 회수효율 산정방법을 개정하였으며, 산정 방법 및 결과의 객관성과 타당성을 확보하고자 하였다. 개정된 산정방법에서는 소각시설에서 생산된 에너지 중 실제 유효하게 사용된 에너지만을 포함하도록 제시하고 있으며, 각 산정인자에 적용되는 데이터는 계측기기를 통한 객관적인 실측 자료를 적용하도록 규정하고 있다. 본 연구에서는 국내의 열분해･고온용융 소각시설을 대상으로 저위발열량 및 에너지 회수효율을 산정하였으며 잠재적 활용가능 에너지량을 파악하였다. 대상 시설은 총 7개소로 에너지 회수효율 산정결과 평균 약 40.5%의 결과를 나타냈으며, 투입에너지의 약 34.2%가 에너지 가용잠재량으로 파악되었다. 가용잠재량은 생산된 에너지 중 실제 사용되지 못하고 버려지는 에너지량으로 판단할 수 있으며, 외부 수요처 확대 및 소내 열에너지 공급을 통하여 에너지 회수효율을 증가시킬 수 있는 잠재량을 의미한다. 아울러 열분해･고온용융 소각방식은 연료를 생성하고 처리잔재물을 용융시킴으로써 다이옥신 등의 유해물질을 파괴하는 환경적으로 유리한 장점을 가진 방식이다. 향후 이와 같은 열분해･고온용융 소각방식의 친환경적 장점 등이 반영된 에너지 회수효율 세부 산정방법의 도출이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 실질적인 소각열 에너지 유효 사용량에 대한 정량적 분석･평가를 수행하였으며, 이러한 측면에서 본 연구의 결과는 향후 국가 수준의 에너지 회수효율 증진 방안 마련 및 기술개발 등을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

The technology for sludge drying using a microwave is a primary process in producing solid refuse fuel in the waste-toresource process. In this paper, the drying efficiency is improved by investigating chamber types such as square and circle with various mechanical conditions such as the magnetron power, the height of microwave irradiation, and the sludge thickness. In identical conditions, the moisture content was generally uniform in the circle chamber due to the uniform distribution of microwave irradiation, and the drying efficiency was higher in the circle chamber compared to the square chamber. In the case of the circle chamber, the drying rate was increased by more than 30% and the energy for sludge drying 507.9 kcal/kg of water was reduced. Hence, the application of a circle chamber should save energy consumption in sludge drying.

There are tens of millions of animal deaths annually due to infectious diseases such as AI (Avian Influenza) and footand- mouth disease. Currently, eco-friendly and economical methods of disposal of the resulting animal carcasses are being studied. Among them, the black soldier fly (Hermetia Illucens, BSF) is attracting attention as an alternative to disposal methods that cause environmental pollution, such as incineration or landfills, because of its strong organic decomposition ability. In this study, the efficiency of BSF larvae for decomposition of broiler, pig, or duck was determined. Disposal ability relative to BSF larva level was measured for each. Our results confirmed that all three animals could be decomposed after 48 hours when BSF larva were injected at greater than 300% of the weight of the carcass.

As the Photovoltaic system market increases, various technologies are emerging to improve system operation efficiency. Such additional systems of the power generation system are generally referred to as ‘Balance of System’, for example a panel cooling, a panel cleaning and a panel angle adjusting apparatus. In this paper, we discuss an algorithm to calculate the target temperature of cooling in response to changes in the installation environment conditions of the power generation system so that the efficiency improvement rate target set by the user can be achieved with respect to the control method of the cooling water injection system among various panel cooling apparatuses. In order to calculate the target temperature of cooling, the output enhancement coefficient is calculated experimentally based on the temperature change according to the solar radiation condition of the PV panel, and the required reduction temperature of each irradiation condition is calculated considering the efficiency improvement rate. In addition, the efficiency improvement ratio is calculated considering the installation condition of the general power generation system without a separate control group. The thermal performance coefficient of the PV panel test body for calculating the expected temperature of the PV panel is calculated experimentally. The target temperature of cooling is calculated as the sum of the expected temperature of the PV panel and the required reduction temperature, and the injection system that tracks the target temperature by cooling water injection is constructed and compared with the power generation improvement rate and the user setting efficiency improvement rate.

For suspension bridges, the super-structure is supported by main cables and hangers which carry the dead and live loads to the pylons and anchorages. Due to the fact that the difficultly of repair and strengthening for damaged cables, it is very important to find an efficient way of maintenance methods for cables. The corrosion is one of main causes for cable damages. The use of dehumidification system can be an alternative for this issue. Therefore, the authors have been evaluated for efficiency of the cable dehumidification system for main cables of suspension bridge. This study was initiated to develop an efficient and economical management strategy to operate the cable dehumidification system for suspension bridges built in South Korea.

In the case of steel railway bridges passing through the urban area, many civil complaints are being raised due to such a structure borne noise. A method of attaching a high-efficiency damping panel to a steel plate is proposed as a solution to the structure borne noise, but the behavior according to the exact adhesion rate is not shown. Therefore, in this paper, a basic study for applying a high efficiency damping panel to a steel railway bridges is to measure the mobility according to the adhesion rate of a high efficiency damping panel on a 1m × 1m steel plate.

기후변화로 인해 강수의 불확실성이 증가하는 현 시점에서 효율적인 물 관리를 위한 계절예측 및 기상 예보의 활용은 필수적이다. 본 연구에서는 기상청에서 2014년 6월부터 시행하고 있는 범주형 확률장기예보를 Hit Rate, Reliability Diagram, Relative Operating Curve (ROC)의 평가지 표를 활용하여 예측력을 검증하였고, 추가적으로 확률예보를 활용하여 정량적인 예측 강수량을 생산하는 기법을 제안하였다. 확률장기예보의 예 측력 검증결과 최대 48%의 예측력을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 확률예보를 활용하여 예측 강수량을 추정한 결과, 정량적으로 관측 자료와 유사 하게 모의되는 것을 확인할 수 있었으며 예측 적합도 평가결과 100%의 정확도를 가진 예보의 경우 최대 0.98, 실제 예보의 경우 최대 0.71의 상 관계수를 보였다. 본 연구에서 제안하는 확률예보를 활용한 예측 강수량 추출기법은 강수의 불확실성을 고려한 물 관리를 가능하게 해줄 것으로 판 단되며 효율적인 수자원 장기 이수계획 및 저수지 운영의 의사결정지원 등에 활용 가능할 것으로 기대된다.

수중음향통신은 다중경로로 인한 신호간의 간섭으로 성능이 열악하므로 채널 부호화의 적용은 필수적이다. 수중 통신에서 데이터 를 전송하기 위한 패킷의 구조는 동기 획득을 위해 데이터 전송 전에 PN 시퀀스를 데이터의 헤드 부분에 첨가하여 전송한다. PN 시퀀스는 송·수신 간에 서로 알고 있는 데이터를 이용하여 동기를 획득하는 기능을 하고 있으므로 PN 시퀀스는 채널 부호화를 하지 않고 전송된다. 이 러한 비부호화 된 PN 시퀀스는 대부분의 연구에서는 동기 획득을 위해 활용되지만 본 논문에서는 동기 획득 뿐 아니라 PN 시퀀스의 성능을 이용하여 데이터 필드의 성능 또한 예측할 수 있어 데이터 필드의 복호부에 정보를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 다중 경로 전달 환경인 수중음향통신에서 원활한 통신과 함께 수신 신호의 성능을 향상시키기 위하여 낮은 SNR에서도 우수한 성능을 보이는 컨볼루션 부호화 기법 과 BCJR 복호 방식을 이용하여 다양한 부호화 율에서 비 부호화 된 PN 시퀀스의 오류율과 부호화 된 데이터 필드의 오류율의 상관관계를 시뮬레이션 및 실제 수중 실험을 통해 분석하여 효율적인 수신 구조를 제시하였다.

Spent coffee grounds, activated sludge, chicken manure, and agricultural waste-derived biochar were used to manufacture eco-friendly and functional compost via the bioaugmentation of white rot fungus and plant growth that promotes beneficial microorganisms. Six lab-scale composting reactors were established to perform composting. After composting was completed over 45 days, the composts were analyzed for major elements, physico-chemical characteristics, compost maturity, and compost effectiveness on crop growth and quality. Concentrations of T-N and PO4 3− significantly increased in the composts that had been amended with biochar and/or white rot fungus compared to the control, while those of NO3 −-N, TOC and TOC/T-N had significantly decreased, indicating the occurrence of effective composting. Besides, the germination indices of these composts were also generally higher than the control by 10-34%, indicating that the composts were mature. The four composts amended with biochar and/or white rot fungus (TR-3, TR- 4, TR-5, TR-6) also appeared to stimulate more growth in lettuce compared to commercial organic fertilizers (by 36- 104%). Besides, composts TR-3 and TR-4 respectively enhanced DPPH scavenging activity in lettuce leaves by 58% and 49%, while TR-4 and TR-5 respectively enhanced the total phenolic content (TPC) by 44% and 37%. This implies that the amendment of biochar and the bioaugmentation of white rot fungus could facilitate the composting process for the production of quality functional compost that is able to enhance the antioxidant content in crops. Quality composts could better compete with the commercially available fertilizers in the market, leading to the eco-friendly recycling of organic wastes such as spent coffee grounds, sludge, chicken manure, and agricultural waste.

The growth of the Waste-to-Energy (WTE) industry is attracting attention as a powerful means of reducing greenhouse gas emissions; the Korean government is supporting various efforts such as increasing R&D investment. Despite the importance of the WTE industry, the analysis of R&D efficiency remains insufficient. This study analyzes the R&D efficiency of the Korean WTE industry and its determinants. After R&D activities are separated into input and output, R&D efficiency is analyzed with regard to whether R&D input contributes to increased R&D output using multiple regression and logistic regression methodologies based on the survey of Korean WTE firms. In the results of analysis, the introduction of new products and services was positively affected by R&D manpower and education-training. In addition, the redesign of products and processes was positively affected by R&D expenditure, R&D manpower, education-training, and the reward system. The policy implication is that education and training for R&D manpower should be provided to improve R&D efficiency, and there should be investment in basic and applied research and development research should be expanded to gain global compETitiveness.

본 연구는 DEA의 대표 모형인 CCR, BCC 및 Malmquist를 이용하여 국내 자동차 부두의 효율성과 생산성을 분석하였다. 국내 자동차부두 터미널 8개를 분석대상으로 인력수, 부두면적을 투입변수로, 처리대수를 산출변수로 선정하였다. 2013년부터 2016년도 까지 4 년간 8개의 자동차부두 터미널의 효율성 분석 결과, 울산항과 광양항 터미널의 CCR, BCC, SE 지수가 1로 나타나 효율적 운영이 이루어지 고 있는 것으로 분석되었다. 벤치마킹 분석 결과 군산항 1,2 터미널, 인천항, 평택 당진2터미널 등은 부산항과 울산항을 벤치마킹해야 하는 것으로 나타났다. 한편 Malmquist 분석결과, 2013년부터 2015년까지 생산성이 조금씩 증가하였으나, 2015년에서 2016년에 이르러 1 이하 의 값으로 생산성하락이 발생한 것으로 나타났다. TECI의 경우 2014년부터 2015년까지만 1 이상으로 기술이 효율적인 것으로 나타났다. TCI값은 2015년부터 2016년까지의 기간만이 평균 0.87로 기술의 퇴보가 일어난 것으로 분석되었다. 이 기간에는 전체 터미널의 TCI 지수 가 모두 1 이하로 나타났다.

수도권매립지 자원화시설에서 발생되는 탈수케익은 매립처리하고 있으나 2018년도부터 자원순환기본법에 의한 폐기물처분부담금제 도입으로 매립최소화 및 재활용 극대화 방안 모색이 필요하다. 본 연구에서는 매립되고 있는 자원화시설 탈수케익을 대상으로 물질 특성을 분석하고 안정화 및 생물학적 건조 실험을 수행하고 분석하였다. 침출수 처리장에서 일평균 100톤의 탈수케익과 음폐수 바이오가스화 시설에서 일평균 25톤 정도 탈수케익이 발생된다. 침출수 처리장 탈수케익 함수율은 82%, 음폐수 바이오가스화시설 탈수케익 함수율은 75% 정도이다. 강열감량은 침출수 처리장 탈수케익 11%, 음폐수 바이오가스화시설 탈수케익 20% 정도로 독일 비유해폐기물 매립기준인 강열감량 5% 보다 높다. 침출수처리장 탈수케익 C/N비는 5.4로 낮고 음폐수 바이오가스화 시설 C/N비는 14.8로 약간 높다. 침출수 처리장 탈수케익과 음폐수 바이오가스화 시설 탈수케익에 미생물활성유도제, 코코피트, 음식물 잔재물을 혼합 반응 후 공기 송풍없이 대기 중 자연건조로 주 1회 뒤집기를 실시하였다. 침출수 처리장 탈수케익은 5주간 함수율 변화가 거의 없고 음폐수 바이오가스화 시설 탈수케익 함수율은 약 45%에서 5주 후 약 12%로 낮아졌다. 두 종류 탈수케익의 함수율 저감을 위해서는 코코피트와 미생물활성유도제를 혼합해주는 것이 효과적이었다. 단열반응기(아이스박스)에서 공기 송풍 하에 두 종류 탈수케익의 생물학적 건조 실험을 수행하였다. 침출수 처리장 탈수케익 혼합물 더미 온도 상승은 미미하고 음폐수 바이오가스화 시설 탈수케익 혼합물 온도는 52-71℃까지 높아졌다. 침출수 처리장 탈수케익 함수율 변화는 거의 없으며 음폐수 바이오가스화 시설 탈수케익 함수율은 54%에서 43%로 약 11% 낮아졌다. 음폐수 바이오가스화 시설 탈수케익을 미생물활성유도제 20%와 혼합한 경우 혼합슬러지 감량율은 6일 후 16%이다. 침출수 처리장 탈수케익은 화학적 침전을 위한 응집제 주입으로 인해 유기물 함량이 낮아 생물학적 건조 반응에 적합하지 않고 음폐수 바이오가스화 시설 탈수케익은 유기물 함량이 높아 생물학적 건조로 수분함량을 낮추어 부숙토 등으로 활용가능성이 있음을 알 수 있다.

미생물연료전지(MFC)는 폐기물 속에 포함된 유기물을 전기로 전환하는 시스템으로 스케일업(scale-up)과 전압 및 전류 향상을 위해서는 미생물연료전지의 스택(stack)이 필요하다. 미생물연료전지의 전압을 향상시키기 위해서는 직렬연결, 전류를 증가시키기 위해서는 병렬연결이 필요하며 각 연결방법에 따른 유기물 제거와 전력생산의 관계는 폐기물 처리와 에너지 전환 효율적인 측면에서 중요한 인자이며 이에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구는 2개의 미생물연료전지(MFC 1, 2) 셀을 미연결, 직렬 연결, 병렬 연결하였을 때 유기물 변화와 전류 발생량을 모니터링한 후 이에 따른 쿨롱효율을 분석하여 각 연결에 따른 유기물 변화와 에너지 전환 효율에 따른 효과적인 스택 방법을 제시하고자 한다. 미연결된 미생물연료전지(MFC unit 1, 2), 직렬 연결된 미생물 연료전지(MFC 1-2), 병렬연결된 미생물연료전지(MFC 1//2)의 하루 동안 변화된 화학적 산소 요구량(COD)는 각각 163mg, 213mg, 194mg으로 직렬 연결된 미생물연료전지에서 가장 높은 유기물 제거율을 보였다. 이 때 발생된 평균 전류는 각각 2.13mA, 2.83mA, 4.14mA로 병렬 연결된 미생물연료전지에서 가장 높은 전류 값을 보였으나 유기물 제거량과 전류 발생량으로부터 계산된 쿨롱효율은 각각 19.8%, 10.5%, 15.2%로 미연결된 미생물연료전지에서 가장 높은 쿨롱효율 값을 나타났다. 비록 각기 다른 유기물 변화, 전류 생산, 쿨롱효율 값을 보였지만 각 연결에 따른 미생물연료전지의 성능을 측정하였을 때 비슷한 전력 값이 생산된 것을 확인할 수 있었으며 이는 각 연결 방법에 따른 에너지 손실이 다르다는 것으로 추측할 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 미생물연료전지 스택시 병렬연결 방법이 폐기물 내에 유기물 처리와 에너지 전환 효율 적인 측면에서는 가장 효과적인 방법이라고 판단된다.

부분 침지형 수직류식 인공습지공정은 20×12×20cm 크기로 제작하였으며 반응조 총 용적은 4.8L(유효용적 4.3L)이다. 인공습지 충진 여재는 생초액비 폐잔류물과 황토 및 점토를 혼합하여 지름 5~10mm의 크기로 제조한 황토볼을 사용하였으며, 반응조 하부로부터 높이 13.5cm(유효용적 대비 75%)까지 황토볼을 충진 하였다. 그리고 그 위에 모래를 반응조 높이 20cm 까지 충진 하였다. 모래는 지하흐름형 수직류식 인공습지공정의 식물 식재 및 뿌리의 기공확보를 위하여 사용 하였으며, 식물로 갈대를 반응조내 식재 가능한 만큼 충분히 식재하였다. 본 연구에서는 수직류식 반응조 단일공정에서 Oxic, Anoxic 공정이 존재하도록 Zone을 구분한 상태에서 tidal flow 방식으로 운전하였다. 체류시간은 96hr로 운전을 실시하였으며, 침지율 25% 지점에서 반송을 실시하였으며, 반송률은 1Q, 2Q, 4Q로 변화시켜가며 반송률에 따른 유기물 및 영양염류 제거효율을 살펴보았다. 처리수는 pH, SS, CODMn, T-N, T-P를 분석하였으며, 유입수의 평균농도는 pH 6.6~6.8, SS 7.0mg/L, COD 44.22mg/L, T-N 35.81mg/L, T-P 0.67mg/L 이었다. 그 결과 pH는 반송률에 관계없이 6~8사이로 유지되는 것으로 나타났으며, SS는 모든 반송률 조건에서 유입수 유입시 모래층을 거쳐 반응조 내부로 유입되기 때문에 부유물질이 거의 없는 수준까지 제거되는 것으로 나타났다. COD는 반송률 1Q 보다는 2Q 이상으로 운전할 때 COD 제거에 있어 더 좋은 것으로 나타났으며, T-N은 반송률 2Q 이상의 조건에서 T-N 농도가 약 4~5mg/L 수준까지 감소하여 그 농도수준으로 계속 유지되는 것으로 나타났다. 따라서 반송률은 2Q 이상으로 반송을 실시하여야 COD 및 T-N의 제거효율이 더 증가되는 것으로 나타났으며, 반송률 2Q에서는 제거효율이 COD 70%, T-N 87%, 4Q에서는 COD 73%, T-N 89%로 나타나 2Q 이상의 반송률에서는 반송률 증가에 따른 처리효율 변화가 미미한 것으로 나타났다. T-P는 반송률에 관계 없이 매우 낮은 농도로 유출되어 반송률별 처리효율 비교가 큰 의미를 가지지 않는 것으로 나타났다. 하지만 반송률을 2Q 이상으로 실시할 경우 1Q의 반송률 보단 T-P가 좀 더 제거되는 것으로 나타났다. 따라서 2Q 이상의 반송률에서는 반송률 증가에 따른 COD, T-N 처리효율 변화가 미미하여 경제성 등을 고려할 때 최적 반송률은 2Q인 것으로 판단된다. 부분 침지형 수직류식 인공습지공정 최적 반송률(2Q) 조건에서 처리수의 유기물 및 영양염류 농도는 SS 5.1mg/L, COD 14.6mg/L, T-N 4.71mg/L, T-P 0.32mg/L로 나타났다. 이는 하수도법 시행규칙 공공하수처리시설 방류수수질기준(1일 하수처리용량 500㎥ 미만 50㎥ 이상) SS 10mg/L, COD 40mg/L, T-N 20mg/L, T-P 2mg/L 농도에도 만족하는 것으로 나타났다.