최근 정부는 매립지로 최종 처분되는 미처리폐기물의 매립제로화를 핵심국정과제로 추진하기로 하였으며, 또한 ‘자원순환기본법’ 제정 및 ‘폐기물관리법’ 개정으로 자원의 재활용 방향성을 확대하였고, 제4차 ‘국가환경 종합계획’에서 2035년까지 폐기물 매립처분 비율을 1%까지 감소시키고자 목표를 설정하였다. 국내 전체폐기물 매립처리량은 37,907 톤/일로 발생량 대비 9.4% 매립비율을 보이고 있다. 이중 사업장배출시설계 폐기물의 매립처리량은 24,606 톤/일로 매립폐기물 중 약 65%로 가장 많은 비율을 차지하고 있고, 이중 유･무기성 오니류의 비중이 매우 높다. 본 연구에서는 유･무기성오니를 배출사업장 업종별 오니류로 구분하여 성상분석에 따른 오니류의 특성을 파악하고, 매립억제와 관련한 경제적 유인책, 반입규제, 재활용활성화 방안 등의 조건 설정에 따른 감소량 산정, 경제적 유인책에 따른 매립억제 효과와 직접적인 반입기준 적용등에 따른 매립억제 가능량에 대해 고찰하였다. 현재 국내 현황으로 토지개량제 등 생물학적 용도로서의 오니류 사용효과가 미미하기 때문에 수분 전처리를 통한 감량화 및 에너지회수를 위한 소각 등 열적처리 방안이 오니류의 매립비율 감소효과가 클 것으로 판단된다. 오니류 매립저감 가능량의 산정 결과, 간접적인 폐기물처분부담금 등 경제적 매립억제 강화에 따른 건조･에너지회수 등 적극적 재활용을 통해 ‘15년 오니 매립량 중 약 40%의 매립처분량을 감소할 수 있을 것으로 추산되었다.

하수슬러지, 음폐수, 가축분뇨 등의 유기성폐기물의 해양투기 금지와 육상처리에 대한 대책 마련이 시급해지면서 유기성폐기물을 통합소화하여 메탄 등의 신재생에너지를 생산할 수 있는 바이오가스화 기술이 대안으로 부각되고 있다. 국내에서 가동 중인 바이오가스화 시설 중 하수슬러지 혐기소화의 경우, 현행 법령에서 제시하는 유기물분해율과 메탄생성율 기준을 만족하지 못하고 있다. 또한 음식물류폐기물의 혐기소화는 다른 유기성 폐기물에 비하여 처리효율은 높으나 안정적인 시설 운영을 도모하기 어려운 실정이다. 본 연구에서는 12개소 하수슬러지 바이오가스화 시설을 대상으로 유기물 분해율, 메탄생성율을 산정하여 음식물류폐기물 투입 비율에 따른 영향을 평가하였다. 소화조 유입 및 유출수에 대한 TS, VS, 영양물질 (탄수화물, 단백질, 지방) 함량을 분석하여 이론적인 메탄생성율을 계산한 후 실제 현장에서 발생되는 메탄생성율과 비교하여 효율성을 판단하였다. 또한 사계절 정밀모니터링에서 도출된 휘발성지방산, 알칼리도, 암모니아성 질소 등 저해인자를 측정･분석하고 대상 바이오가스화 시설의 안정적 운전 여부를 진단하였다.

최근 자원고갈문제의 해소와 효율적인 폐기물 관리를 위한 적극적인 자원순환정책의 필요성이 제기되고 있다. 이에 환경부는 자원순환법 제정 후 2020년까지 폐기물 발생량 대비 매립률을 3 %로 줄이고 폐기물 중 재활용 자원의 매립률도 최소화하기 위해 노력중이다. 2016. 07. 21 이전에 폐기물을 재활용하려면 폐기물관리법령에 반영된 66개 재활용용도와 방법에 부합되어야만 가능하며, 새로운 재활용 기술이 개발되어도 기술 검증, 법령개정 절차 이행 등 재활용이 허용되기까지 2년 이상의 시간이 소요되는 실정이었다. 이에 현행과 같이 제한된 몇 가지 재활용만 허용하고 나머지는 불허하는 허용행위 열거방식(포지티브 방식)은 재활용 극대화에 한계가 있으므로 재활용을 원칙적으로 모두 허용하고 환경이나 건강에 위해한 것만 불허하는 제한행위 열거방식(네거티브 방식)으로의 전환이 필요하였다. 이를 위해 폐기물이 원료로 제조공정을 거쳐 재활용되는 경우 해당 공정, 제품에 대한 환경보호 기준을 설정하고 이를 충족하는 모든 재활용 방식은 원칙적으로 재활용을 허용해 관련 신기술 개발 등 재활용 활성화를 유도하도록 하였다. 따라서 본 연구에서 폐기물이 토양·지하수 등 매체와 직접 접촉하지 않는 비매체접촉형 폐기물 재활용에 대한 재활용 환경성 평가기법을 마련하고, 이들 비매체 접촉형 폐기물의 재활용 기준(안)을 마련하고자 하였다.

산업화가 진행됨에 따라 현대사회는 많은 화학물질이 생산･유통되고 있다. 이 중 유해화학물질은 인간의 건강보호와 환경오염 문제를 야기하므로 체계적인 관리가 중요하다. 우리나라는 유해물질이 함유한 폐기물에 대해 지정폐기물로 관리하고 있으며, 국제적으로는 유해폐기물 중 규제대상 유해물질의 항목을 확대하고 규제기준을 강화하고 있는 추세이다. 이에 따라 국립환경과학원에서는 국제협약 관리대상물질, 국내·외 관리물질, 국내 토양환경기준, 오염사고사례, 재활용제품 관리 규제물질, 시험방법 등을 고려하여 단계적인 확대 방안을 마련하여 제시하였다. 본 연구에서는 제시된 유해물질에 대하여 우선 적용 대상 물질인 불소(F), 니켈(Ni), 아연(Zn)을 대상으로 제안기준을 초과하는 업종을 파악하고 올바로시스템(2014년도)을 이용하여 업종에 따른 폐기물 발생량을 계산하여 지정폐기물 발생량을 예측하고자 하였다. 지정폐기물 발생량 예측을 위한 분석자료는 유해폐기물 목록화 연구사업의 분석자료를 이용하여 신규항목에 대한 폐기물 발생업종을 조사하였으며, 시간에 따른 발생량 변동추이는 고려하지 않았다. 그 결과 불소 50 mg/L, 니켈 11 mg/L, 아연 20mg/L을 용출기준으로 지정폐기물 발생량을 검토한 결과 불소 0.031 %, 니켈 0.130 %, 아연 0.299 %로 전체 폐기물 발생량의 0.374 %로 약 44만톤이 증가할 것으로 예측되었다.

우리나라는 반도체, 철강, 자동차, 선박 등의 제조업을 토대로 경제규모를 성장시켜왔으며, 성장에 비례하여 에너지 수입 의존도 또한 증가했다. 현재 우리나라는 에너지의 95% 이상을 수입하여 사용하고 있는 에너지 다소비 국가로써 2013년 기준 제조업 원자재의 전체 수입량은 하루 평균 약 1조원에 이르는 것으로 집계되었다. 하지만 국내에서 발생되는 폐기물의 약 50% 이상이 에너지 회수에 이용될 수 있음에도 불구하고 단순히 소각 및 매립으로 처리가 되고 있어 에너지 다소비 국가의 현실과는 대조적인 폐기물처리가 이루어지고 있음을 알 수 있다. 이에 환경부는 ｢자원순환기본법(2018.01.01. 시행)｣을 마련하여 폐기물의 에너지화를 계획하고 있으며, 이와 관련해 소각으로부터 발생되는 열원, 온수, 증기 등의 에너지를 최대한 활용하여 그 효율에 따라 폐기물처분부담금을 감면해주는 방안을 구상하고 있다. 따라서 소각시설의 열에너지 회수효율 산정 및 산정을 위한 주요인자들의 과학적인 접근방법이 요구되었으며, 이에 본 연구에서는 열에너지 회수효율의 주요인자인 저위발열량 및 출열항목에 대하여 산정하고, 산정된 저위발열량 결과와 각 시설의 저위발열량 설계 값 및 발열량계측정값을 비교하여 타당성에 대하여 검토하고자 한다. 본 연구는 1차(2016.05.09.~2016.08.31.) 7개 시설(8호기), 2차(2016.09.05.~2016.10.30.) 4개 시설(9호기)로 진행하였으며, 대상 시설의 선정은 폐기물의 종류, 보일러의 설치형태, 소각로의 형태를 고려하여 선정하였다. 열에너지 회수효율의 산정을 위한 계측항목에 관련한 데이터를 일별로 수집하였으며, 계측 외 항목은 직접 측정하여 저위발열량 및 출열항목 등을 산정하였다. 대상 시설의 저위발열량 산정결과는 1차의 경우 2,776.6~3,881.4kcal/kg, 2차의 경우 1,921.5~5928.7kcal/kg으로 분포되는 것으로 나타났으며, 2차 대상시설 중 저위발열량 결과 값이 5928.7kcal/kg으로 산정된 시설의 경우 사업장폐기물 소각시설로 지정폐기물 투입비율이 100%인 것으로 나타났다. 연구결과, 지속적인 데이터 수집을 통해 출열항목을 산정하여 열에너지 회수효율을 극대화 시킬 방안을 마련해야 하며, 또한 과학적 근거를 수반한 저위발열량 산정방법을 마련해야 할 것으로 판단된다.

우리나라는 2030년까지 모든 경제분야에 걸쳐 온실가스 배출을 약 37% 감축할 계획을 UNFCCC에 제출하였으며 이에 따라 보다 정확한 온실가스 배출량을 산정하는 것이 중요하다. 국내 발생되는 폐기물의 매립 억제정책으로 인해 폐기물의 재활용율은 향상되고 있지만 소각비율 또한 증가될 수 있다. 따라서 소각시설에서 배출되는 가스물질의 안정적인 관리가 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 국내 생활폐기물 소각시설 3개소(4호기) 및 사업장폐기물 소각시설 6개소(8호기)를 대상으로 연소 후 최종 배출되는 가스성분을 분석･포집하였다. 가스상 물질을 안정적으로 포집하기 위하여 가스샘플링장치를 설계･제작하여 적용하였으며, 보다 신뢰성 있는 시료채취를 위하여 3시간, 6시간, 24시간 단위로 각각 포집하여 결과값을 비교하였다. 분석대상 물질은 CO, NOx, SOx 그리고 CO2 였으며 포집한 기체시료 중 14C 분석을 통해 바이오매스량을 구하였다. 명확한 바이오매스량을 분석하기 위하여 탄소동위원소를 이용한 가속기 질량분석기(Accelerator Mass Spectrometry)를 이용하였으며 바이오매스량을 제외한 총 온실가스배출량을 구하였다.

나노기술의 발달로 의료, 환경, 자동차, 건축 등 다양한 분야에서 공업용나노물질(ENMs, Engineered Nano Materials)의 사용이 증가하였으며, 이에 따라 제품의 제조, 운반, 저장, 사용, 폐기로 하･폐수처리시설, 소각시설에서 나노물질을 함유한 폐기물이 발생하고 있다. 특히 ENMs은 내부 또는 외부차원의 크기가 1∼100 nm로 동일 성분의 큰 입자와 다른 물리화학적 특성을 가지고 있다. 또한 이러한 특성을 가진 나노물질이 폐기물처리 시설로 유입되어 처리될 때 기존 폐기물과 다른 특성을 나타낼 수 있으며 이에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 나노물질의 종류, 사용량, 물리화학적 특성 그리고 배출형태 등을 참고하여 산화아연, 이산화티타늄, 탄소나노튜브, 은나노를 선정하였다. 조사대상 시료는 하･폐수처리시설 슬러지, 소각시설 비산재, 바닥재, 매립지 침출수와 슬러지 등 35종의 시료를 채취하였다. 시료 분석방법은 폐기물공정시험방법, 토양오염공정시험방법 등을 참고하여 납, 카드뮴, 티타늄 등 중금속 16종을 분석하였다. 아울러 입도분석, TEM(투과전자현미경), XRD, XRF 측정장비를 이용하여 시료특성을 조사하였다. 연구 결과 제조시설에서 발생된 페기물은 ENMs의 물리화학적 특성을 가지고 있었다. 그러나 환경으로 배출된 폐기물을 처리하는 시설에서 폐기물의 물리화학적 배출특성을 조사하였으나 표준화된 공업용 나노물질분석 방법, 나노물질의 입도크기에 따른 환경오염물질과 결합 반은 또는 소각시설에서 고온에 의한 변형 등 여러 가지 영향인자로 폐기물 중 나노물질의 존재 유무 및 형태를 명확하게 확인할 수 없었다.

Among the unintentional persistent organic pollutants (UPOPs), polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans (PCDDs/PCDFs) were measured from a stack of 28 small-scale waste incinerators (SWIs) from 2013 to 2015. The emissions of PCDDs/PCDFs ranged from N.D. to 208.3 ng-TEQ/Sm3 with an average of 21.1 ng-TEQ/Sm3 based on the International Toxicity Equivalency Factor (I-TEF). The 28 stack gas samples were categorized into four types and evaluated by the score plot of principal component analysis (PCA). Furthermore, 17 PCDD/PCDF congeners were divided with the number of chlorine substitutions by a loading plot. The correlations between PCDDs and PCDFs were also estimated. The emissions of PCDDs/PCDFs from 19 SWIs were below the emission standards, while nine SWIs significantly exceeded them in this study.

Recently, the concept of “waste minimization and a sustainable resource circulation society” has become a global issue as the key term waste management policy, the effective use of waste, has been emphasized. Research that converts wastes from incinerators into energy is actively underway as a countermeasure for this issue. The most important factor, the lower heating value (LHV), is the amount of heat (excepting the latent heat of water vapor) generated when the fuel is completely burned, and it is necessary to analyze the combustion performance and economic efficiency of waste incineration facilities. The current LHV estimation methods of the Dulong equation and calorimeter through sampling cannot produce results that reflect the operation status of the incineration facility and the waste characteristics. Consequently, an objective and quantitative LHV formula (LHVKorea) was derived based on the operating data from the domestic municipal solid waste incineration facilities in this study. Additionally, by comparing LHVKorea and LHVEU, the error range of the two formulas is analyzed. The average result of LHVKorea is 2,318kcal/kg (1,788 ~ 2,734 kcal/kg), and an error range of 5% appears between LHVKorea and LHVEU.

The purpose of this study was to determine the feasibility of using waste stone and waste stone sludge, generated by stone grinding operations, as substitutes for natural resources. In addition, the possibility of expanding the scope of safe recycling was confirmed via an environmental assessment. This assessment was carried out by measuring particle size distributions and physical and chemical characteristics, as well as via dissolution and content tests. Waste stones and powdered waste stone sludge generated from the I-, K-, and R-quarries located in the Geochang area were selected and sampled. The pH was weakly alkaline (7.74 - 9.7), and the water content ranged from 21.29% to 32.57%. Only the Iquarry sample exceeded the 30% water content limit. The Waste Control Act regulates the use of filler materials such as bottom restoration and lowland materials in the quarry to less than 30%. Leaching tests conducted using I-, K-, and R-quarry samples were analyzed. The samples did not exceed the controlled waste criteria for hazardous substances defined by the Waste Management Act. The limits for Pb, Cr, As, Hg, Cd, and Cr6+ are 3 mg/L, 3 mg/L, 1.5 mg/L, 0.005 mg/L, 0.3 mg/L, and 1.5 mg/L, respectively. Based on the results of content tests, only Cu (252 mg/Kg) exceeded the 1 area standard (150 mg/kg) for troublesome soil contamination defined in the Enforcement Regulations of the Soil Environment Conservation Act. Based on this environmental assessment, current policies allow expansion of recycling.

Recently, domestic waste policy has focused on resource circulation. In accordance with Article 3, Paragraph 2 of the “Enforcement Rules of Wastes Control Act”, which is targeted at waste incineration facilities, we established and announced methods for calculating the recovery and utilization rates of incineration-sourced heat in 2015. The lower heating value is important to energy recovery and utilization rate calculations. Hence, the lower heating values of the waste incineration facilities were estimated using the thermal method from KS B 6205. Heat loss decreases the heat recovery efficiency, and should be measured and evaluated. The surface temperatures of the incinerator and boiler are required to determine heat loss. Presently, the contact point temperature method is used to measure the surface temperature. It is difficult to apply this method to the average surface temperature of an incineration facility. In this study, 20 Korean waste incineration facilities were selected for heat loss estimates based on waste incineration temperature, incinerator type, and incineration capacity. Infrared thermal cameras were used to measure the surface temperatures of the waste incineration facilities.

The paper industry requires continuous automation of processes ranging from injection of raw materials to initial paper processes and final processing. Thus, it is a capital- and equipment-intensive industry that requires large investments in facilities and consumes significant amounts of energy for production. Since the concept of a 'Waste Minimization and Sustainable Resource Circulation Society' is key waste management policy, the effective use of waste has been emphasized. To this end, there is significant research on energy conversion in waste incineration plants. Domestically, there is a desire to review and improve sustainable technology development systems in order to maximize thermal energy recovery in waste incineration plants. Therefore, this study compared the energy recovery rate calculation methods currently used in eight paper industry incineration plants. The lower heating value and energy recovery & use rate calculation methods were applied in accordance with the “waste resource energy recovery & use calculation method” located in Paragraph 2 of Article 3 in the Enforcement Decree of the “Wastes Control Act” of 2015. Calculations made using the current method (on the basis of output) showed an average energy recovery rate of 78.6% (75.5 ~ 82.8%), whereas the waste resource energy recovery & use rate calculation method (based on volume used) produced an energy recovery rate of 53.3% (42.5 ~ 74.8%).

Recycling standards and methods of steel slag are prescribed in the “Waste Control Act” and the “Act on the Promotion of Saving and Recycling of Resources”. However, the recycling purposes and methods for non-ferrous slag are permitted for lead, zinc, and aluminum slag, etc., and only small amounts are recycled. Most non-ferrous slags are treated by consigned treatment or landfill. In addition, some non-ferrous slag can cause environmental pollution when directly recycled in soils or result in high costs for disposal or storage due to high heavy metal concentrations. In this study, we investigated the characteristics of slag generated during non-ferrous metal processing or recycling, providing recycling purposes and methods including those for useful metal recovery based on the characteristics of slags, cement and cement additives, and alternatives to natural aggregates. Content analysis of non-ferrous slag showed the concentration of metals such as Al and Cu ranging from 1 to 27%, indicating the necessity to recover the secondary metals by properly grinding slags and using economical concentration technologies. Based on the leaching test result of non-ferrous slag, rainfall blocking facilities need to be installed to prevent rainfall from flowing into storage sites for slags so that alternative materials can be safely managed.

Various efforts have been made to increase use of renewable energy sources and reduce greenhouse gas emissions in Korea as economic and population growth have increased. Bio-energy is a renewable form of energy unlike fossil fuels and is not included in greenhouse gases because it is carbon neutral (sometimes referred to as “climate neutral”) and is exempted from total CO2 emissions. In this study, we determined the low heating value (kcal/kg) and elemental composition using the biogenic content of “wood” and a solid recovered fossil fuel “polyethylene product” to confirm the solid recovered fuel value. Biomass content was also determined using the selective dissolution method and 14C-method (AMS). Additionally, we developed a gas sampling system to collect gases emitted after combustion at 850oC to determine biomass content by AMS.

유기용제는 어떤 물질을 녹일 수 있는 액체상태의 유기화학물질을 총칭한 것으로 기름 및 지방 등을 잘 녹이고 휘발성이 강한 것이 특징이다. 폐기물 관리법에서는 사업장에서 발생하는 폐유기용제의 독성, 인화성, 발화성 등으로 인한 인체 및 생태계에 미치는 유해한 영향을 최소화하기 위해 지정폐기물로 관리하고 있다. 또한, 폐유기용제의 종류가 다양하고 혼합되어 배출되는 특성상, 함량에 관계없이 지정폐기물로 관리하고 있다. 그 중에서도 할로겐족 유기용제에 함유된 염소, 브롬 등을 포함하는 유기용제는 소각 할 경우 다이옥신과 같은 독성이 높은 유기염소계 화합물이 생성되므로 1,100℃ 이상에서 고온소각하고, 비의도적 발생을 줄이고자 할로겐화 유기물질 17항목을 설정하고 5%의 함유량 기준을 두고 있으며, 할로겐족을 제외한 그 밖의 폐유기용제는 850℃ 이상에서 일반소각하여 처리하고 있다. 유기용제 분석방법으로 국내의 폐기물공정시험기준 ES. 06601.1 할로겐화 유기물질-기체크로마토그래피-질량분석법과 미국 EPA 8260B(고형폐기물 중 휘발성유기화합물 측정방법, GC/MS), EPA 8015C(비할로겐족유기 물질, GC/MS), EPA 5021a의 헤드스페이스법을 검토하였으며, 또한 일본 JIS K 0125 폐유기용제 중 휘발성유기 화학물 분석법 등의 유기용제 분석방법을 검토하였다. 본 연구에서는 국내 사업장에서 배출되는 그 밖의 폐유기용제의 관리대상 항목 및 관리기준을 마련하여 지정폐기물의 적정 처리 방안을 제시하기 위해, 분석 방법을 검토하였다. 폐기물공정시험기준 ES 06601.1에 준하여 분석하였으며, 분석 장비와 컬럼 조건 등을 비교하여 검토하였다. 희석법으로 전처리한 시료 중 24항목은 VOCOL 컬럼을 사용하여 GC/FID로 분석하였고, 14항목에 대해서는 DB-5MS 컬럼을 사용하여 GC/MSD로 분석하였으나, 14 항목 중 8개의 항목만 분석되었다. 이 중 확인이 어려웠던 항목에 대해서는, 쉽게 휘발되는 유기용제의 성질을 고려하여 전처리 단계가 없는 HS-GC/MSD 방법을 도입하여 추가 검토하였다. 헤드스페이스법을 도입하여 분석한 결과, 확인이 어려웠던 항목 중 몇몇 항목에 대해서는 추가로 검출되었다. MSD의 분석 조건은 거의 동일했기 때문에, 사용된 컬럼의 특성이나 전처리 과정에서의 휘발로 인한 손실 등의 영향이 있을 것으로 보이며, 헤드스페이스법 도입에 대해서는 폐기물 특성에 따른 제한조건 등의 추가적인 검토가 필요할 것으로 판단된다.

｢폐기물관리법｣이 개정(법률 제13411호, 2015.7.20. 공포, 2016.7.21. 시행)됨에 따라 폐기물 재활용 기준을 설정하고 이를 충족할 경우 재활용이 가능하도록 규제방식을 원칙허용･예외금지 방식으로 변경하고, 일정규모 이상의 폐기물을 토양･지표수 등에 직접 접촉시키는 등의 방법으로 재활용하는 경우에는 재활용환경성평가를 거쳐 승인을 받도록 하는 등의 내용으로 개정되었다. 개정된 폐기물관리법의 재활용환경성평가 절차 및 방법 중 매체접촉형 재활용 유형은 상향류 투수방식의 유출시험을 통한 평가절차가 신설되었다. 본 연구에서는 재활용환경성평가 절차 중 상향류 투수방식의 유출시험과 국내 폐기물공정시험기준의 용출시험(KLP)을 비교하여 각각의 시험방법에 따른 무기물질류의 용출특성을 비교･고찰하고자 하였다. 상향류 투수방식의 유출시험은 유출액의 부피(l)와 유리관(column) 내의 시험대상 물질(kg)의 비를 2(L/S ratio)로 하여 일정 유속으로 유출액을 얻은 후 수질오염공정시험기준으로 분석하였고, 국내 폐기물공정시험기준의 용출시험(KLP)방법은 물과 시료를 10:1로 혼합한 시료를 진탕 횟수가 200 회･min-1, 진폭이 4~5 cm인 진탕기를 사용하여 6시간 동안 연속 진탕한 다음 1 ㎛의 여과지로 여과한 용액을 분석하였다. 시료는 폐기물 5종을 대상으로 총 18개 항목(Al, As, B, Ba, Be, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Sr, V, Zn)을 분석하였다. 폐기물의 종류에 따른 유출시험 분석결과 모든 대상시료에서 Al 항목이 0.02 mg/L ~ 84.17 mg/L으로 나타났다. 소각재 시료는 Cr, Cu, Zn 항목이 각각 0.46, 2.20, 0.92로 나타났으며 석탄재 시료는 Ba, Sr 항목이 각각 0.20, 1.10으로 나타났다. 폐기물의 입경에 따른 유출시험은 석탄재 시료에 대하여 입자크기를 32 mm, 16 mm, 5 mm, 2 mm로 구분하여 각각 유출시험을 수행한 결과로써 입자크기 32 mm의 경우 대부분의 항목이 검출한계 이하로 나타났으며, 입자크기 2 mm > 5 mm > 16 mm 순으로 일부 같은 항목에서 용출농도가 높게 나타났다.

가축분뇨를 포함한 유기성폐기물의 직매립과 해양배출이 전면 금지되면서 바이오가스화는 유기성폐기물을 신재생에너지원으로 활용할 수 있는 대안으로 각광받고 있다. 가축분뇨의 국내 발생량은 2012년을 기준으로 173,052 m³/day 정도 발생하고 있으며, 전국 양돈장에서 발생되는 돈분뇨의 89.3%는 자원화(퇴비, 액비화), 9.7%는 위탁 처리하고 있다. 또한 국내에서 가축분뇨를 유기성폐기물로 활용하는 바이오가스화 시설은 평균 9.6 m³/ton의 바이오가스를 생산하고 있다. 이에 비하여 음식물류폐기물은 109.7 m³/ton, 음식물류폐기물 폐수(음폐수)는 40.9 m³/ton으로 가축분뇨가 현저히 적은 가스발생량을 보이고 있어 바이오가스화 효율 기준을 만족시키지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 돈분뇨의 발생원인 양돈장에 대한 유기물 성상분석 및 바이오가스 발생량을 산정하므로써 실제 바이오가스화시 발생될 수 있는 잠재적인 메탄수율을 도출하고자 한다. 현재 운영 중인 양돈장에서 사육되는 돼지의 생애주기별, 농가 구조 및 분뇨 수거 방식을 고려한 샘플링을 실시하였다. 총 7곳의 농가를 대상으로 현장조사를 수행하여 기본적인 이화학적 성상인 삼성분(수분, 가연분, 회분), 영양성분(탄수화물, 단백질, 지방), 원소분석(C, H, N, S), 질소(총질소, 암모니아성 질소) 등을 분석하여 농가에서 발생되는 돈분뇨의 잠재적인 메탄수율을 산정하였다.

우리나라는 국토 환경의 제약과 매년 증가되는 폐기물 발생량에 대한 대책으로 ‘미처리폐기물의 매립제로화’를 주요과제로 추진하고 있다. ‘자원순환기본법’의 제정 등을 통하여 2035년 까지 재활용 가능한 폐기물의 직매립을 없애고, 매립처리비율 목표를 1% 이하로 달성하고자 노력하고 있다. 이를 달성하기 위해서는 현재 매립처리되고 있는 폐기물 중 성상이 비교적 균일하고, 매립량이 약 6,500 톤/일인 하수 및 폐수처리오니의 매립감소가 필요할 것으로 보인다. “폐기물 발생 및 처리현황(2014)”에서 분류하고 있는 사업장배출시설계 폐기물에서 오니류는 가연성 및 불연성으로 구분되고 세부항목으로는 하수처리오니, 공정오니, 정수처리오니, 폐수처리오니로 나눠진다. 유럽연합의 ‘Waste Framework Directive(06/12/EC)’은 처분방법의 하나로 오니류의 토지 내 이용을 규정하고 있으며, 퇴비생산 등 생물학적 처리방법을 재활용 방법으로 규정하고 있다. 토양보호요건 ‘Sewage Sludge Dir. (86/278/EEC)’를 만족하는 경우 농업에도 이용할 수 있으며, 현재 발생량의 약 40%이상을 농녹지 환원으로 처분하고 있다. 국내에서도 ‘폐기물관리법’에서 고형연료제품 및 복토재, 그리고 부숙토 제품으로 재활용 방안을 법으로 명시되어 있지만 수요 및 사업장의 부족과 엄격한 규제로 인해 재활용이 어려운 실정이다. 본 연구는 매립처리되는 폐수처리오니를 한국표준산업분류코드에 따른 업종 별로 구분하여, 업종 별 폐수처리오니의 현황 및 직매립량을 조사하였다. 또한 하수 및 폐수처리오니의 매립억제 방안을 검토하기 위한 항목으로서 하수처리장에서 발생되는 하수처리오니에 대한 원소분석(C, H, N, S), 발열량 및 각 한국표준산업분류 코드에 명시되어 있는 업종 별 폐수처리오니의 원소분석 및 발열량을 검토하고자 한다.

최근 급속한 경제 성장과 소비 수준의 상승으로 폐기물 배출량이 급격히 증가했고, 질적으로도 다양화 되고 있다. 우리나라 폐기물 처리정책의 주요내용은 자원을 효율적으로 이용함으로써 자연으로부터의 자원채취를 최소화함과 동시에 자연으로 되돌려지는 폐기물을 최소화함으로써 자연환경을 보호하고 사람의 건강을 보존하는 것이다. 선․후진국을 막론하고 폐기물관리정책의 변화과정은 비슷하다. 이러한 폐기물의 적정처리와 국가 에너지자원의 활용측면에 있어서 매우 중요한 역할을 담당하고 있는 소각시설은 현재 정부가 추진 중에 있는 ｢자원순환사회전환촉진법｣ 제정에 따라 적지 않은 변화가 있을 것으로 판단된다. ｢자원순환사회전환촉진법｣은 자원 및 에너지 소비량의 증가에 따라 계속적으로 폐기물 발생량이 증가하고 있는 국내의 사회적 구조를 고려할 때 폐기물의 발생억제 및 순환이용 촉진 등 자원순환사회 실현을 위한 기반 마련을 위하여 반드시 필요한 제도임에 틀림없다. 자원순환 성과관리제를 통하여 검토되고 있는 폐기물처분부담금(소각 또는 매립)은 에너지를 회수하지 않는 단순 소각시설의 경우 재활용비용에 버금가는 소각세를 부과한다. 그러나 일정기준 이상 에너지를 회수하여 사용하는 소각시설은 폐기물처분부담금의 감면혜택이 부여됨으로써 폐기물로부터 에너지를 회수하는 에너지회수시설과 단순 소각시설의 차별화가 뚜렷이 구분될 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 생활폐기물 소각처리 시설(2개소, 3호기)을 대상으로 2015년 ｢폐기물관리법｣ 시행규칙 제3조제2항에 따른 “폐자원에너지 회수･사용률 산정방법”에 따라 에너지회수율을 산정하였다. 각각의 저위발열량 및 에너지회수･사용률 산정인자(Ep, Ew, Ei, Ef)는 3개월 동안의 계측기 측정값과 현장측정(배출가스 조성, 방열손실, 바닥재 보유열 등)결과를 바탕으로 산출하였다. 폐자원에너지 회수･사용률 산정결과로는 A시설(1호기･2호기)의 경우 생산량 기준 98.6 %, 사용량 기준 26.9 %로 산정되었다. B시설(1호기)에서는 생산량 기준 99.0 %, 사용량 기준 81.9 %로서 생산량 및 사용량 모두 높은 비율을 나타났다. 반면, A시설에서는 생산량 대비 사용량 기준 27.3 %로서 낮은 유효사용률을 나타내었으며, 유효사용률을 높이기 위해서는 다양한 방안(소내 소비감소, 소각시설의 효율적 가동, 폐열보일러의 효율 향상, 안정적인 수요처 확보 등)을 강구할 필요가 있을 것으로 판단된다.

현재 국내의 주된 폐기물 처리 방식은 발생억제(Reduce), 재이용(Reuse), 재활용(Recycle)을 통한 물리적인 처리방식으로써 대량으로 발생하는 폐기물을 효율적으로 처리하기에는 한계가 있다. 이에 폐자원 에너지화(Recovery) 개념의 도입으로 폐기물의 단순한 처리가 아닌 효율적인 에너지 자원으로 활용함으로써 자원순환사회를 구축하기 위한 정책적 방안이 마련되었으며, 구체적인 방안의 하나로 2018년 1월 1일부터 시행되는 자원순환기본법을 통하여 소각시설에 발생되는 열에너지를 적극적으로 활용할 예정이다. 따라서 소각시설로부터 실질적으로 회수되어 사용되는 에너지의 정확한 수치화가 요구되었으며, 현재 국내에서 운영 중인 소각시설을 대상으로 시범사업을 진행하여 소각열에너지 회수･사용률의 실증에 노력을 기울이고 있다. 이에 본 연구에서는 폐자원에너지 회수･사용률 산정에서 가장 중요하게 작용되는 저위발열량을 도출하기 위한 핵심요소인 출열항목을 실측하여 소각열에너지 회수･사용률 산정을 위한 기초자료로 활용하고자 한다. 본 연구에서는 현재 운영 중인 생활폐기물 소각시설 2곳(A, B 소각시설)의 3개 호기와 사업장폐기물 소각시설 5곳(C, D, E, F, G 소각시설)의 5개 호기를 대상으로 5월부터 16주 동안 TMS 데이터 수집과 현장측정 및 시료분석을 병행하였으며, 종합적인 결과 값을 환경부 고시 제 2015-251호 폐자원에너지 회수･사용률 산정방법에 대입하여 소각로에서 발생되는 각각의 출열항목을 산출하였다. 또한 산출된 결과를 종합하여 생활폐기물 소각장과 사업장폐기물 소각장의 출열분포를 비교하여 보았다. 소각시설의 출열항목의 산정결과, 생활폐기물 소각시설 3개 호기의 출열 총합은 A시설 1호기가 13.54GJ/ton, 2호기가 14.12GJ/ton으로 산정되었으며, B시설 1호기는 12.72GJ/ton으로 산정되었다. 이 중 가장 높은 비율을 차지하는 출열항목은 증기 흡수열로 A시설 1호기는 9.57GJ/ton, 2호기는 9.82GJ/ton, B시설 1호기는 9.77GJ/ton을 차지하여 평균 72%의 분포를 보이는 것으로 나타났다. 또한 사업장폐기물 소각시설의 출열 총합은 C시설 16.65GJ/ton, D시설 15.48GJ/ton, E시설 13.35GJ/ton, F시설 12.49GJ/ton, G시설 11.79GJ/ton으로 산정되었으며, 사업장폐기물 소각시설 또한 생활폐기물 소각시설과 동일하게 증기 흡수열이 평균 65%의 분포를 보여 가장 높은 비율을 차지하는 것으로 나타났다. 연구결과, 지속적인 시범사업을 통해 실측값을 축적하여 소각열에너지 회수･사용률 제고를 위한 연구 등의 기초자료로 활용하여야 할 것으로 판단된다.