본 논문에서는 유한요소해석을 통하여 부등침하를 받는 매설관 기초지반 보강의 적용성과 지반보강 상호작용에 의하여 매설관 연결부 하부에서의 부등침하를 최소화 할 수 있는 방안에 관하여 다루었다. 매설관의 일단이 구조물에 고정되어 있는 경계조건에 대하여 상호비교하여 지반보강에 따른 응력전이 효과와 이로인한 배설관 침하억제 효과를 수치적으로 분석하였다.

Domestic industrial waste small-scale industrial incinerators produce less than 200 kg/hr; this study chose 13 of the 249 potential facilities. The target average emissions for air pollutants resulting from the facilities were SOx 13.56 ppm, NOx 82.74 ppm, NH3 19.95 ppm, HCl 54.33 ppm, HF 0.84 ppm, Hg N.D, As 0.1 ppm, H2S N.D. Dust and heavy metal analysis results for the facilities revealed Dust 32.51 mg/Sm3, Cd 0.04 mg/Sm3, Pb 0.20 mg/Sm3, Cr 0.08 mg/Sm3, and Cu 0.03 mg/Sm3. Combustion indicators were O2 11.58% and CO 271.20 ppm. Average PCDDs/DFs were 17.87 ng ITEQ/ ton. The target facilities were equipped with anti-pollution facilities. However, some items were found to exceed the emission standards. These results are even equipped with control facilities due to manual limitation actions of the management personnel. Therefore, it is determined that the emission control of contaminants is difficult.

Coal ash from power plants is divided into fly ash and bottom ash, which are produced after burning bituminous anthracite coal at 1,600°C. Coal ash is composed of fly ash (82%) and bottom ash (18%); while most fly ash is recycled as ready-mix concrete admixture and cement additive, bottom ash is left unused in landfill sites located within power plant grounds. This has been studied less comprehensively than fly ash; therefore, our aim was to assess the recyclability of the bottom ash generated by two (A & B) thermal power plants and thus identify the characteristics of hazardous substances in coal ash that are generated in power plants and evaluate the environmental contamination likelihood in the recycling of the produced coal ash. Currently, emitters such as thermal power plants have various requirements for the recycling of coal ash (bottom ash and they are also required by law to consider how the country’s environmental impact may be affected by recycling large amounts of coal ash. The concentrations of hazardous substances contained in coal ash (bottom ash) are generally lower than the criteria for soil contaminants and the standard for hazardous substances contained in designated waste. We found no significant leaching of heavy metal and its concentration; however, the levels of heavy metals in coal ash were generally low. The results of column leaching testing for potential environmental impact assessment indicated that increased leaching time might lead to the reduced ionic concentration of coal ash.

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.

With industrial development, the use of electrical and electronic products made of low-specific-gravity and easyprocessing plastics has increased. As these products have been abandoned, environmental problems, such as Dioxine and Furan, have begun to arise. Accordingly, through long-time reviews and discussions, the EU has implemented the Restriction of Hazardous Substances (RoHS) and Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) regulations. Additionally, the Stockholm Convention was adopted in April 2011 for wastes containing brominated flame retardants. Therefore, the Basel Convention issued technical guidelines on environment-friendly treatment for wastes containing brominated flame retardants. For Korea to respond to both the conventions and changing trends in international persistent organic pollutant (POP) management, proper management and treatment plans suitable to Korean circumstances are required. In this regard, the study identified domestic and international trends in environmental regulations and usages, obtained fundamental data for the management of wastes containing brominated flame retardants, and investigated the current status of waste generation in Korea. Based on the results, six target samples were selected and evaluated to see if they were heat-treatable through content analysis, three-component analysis, element analysis, calorific value analysis, and thermogravimetric (TGA) analysis. The results of the analyses were used to make a lab-scale incineration reactor, and the results of the TGA analysis became the basis for setting the incineration temperature ranges for experiments. After incineration, five general air pollutants (O2, CO, CO2, SOx, and NOx) and three components of BRFs in the emission gas and flooring were analyzed to identify if the PBDEs in wastes can be destroyed in a stable and environmental manner during heat treatment.

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%).

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.

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.

우리나라는 2030년 까지 모든 경제분야에 걸쳐 온실가스 배출을 약 37% 감축할 계획을 UNFCCC에 제출하였다. 이에 따라 온실가스 감축목표를 설정하고 부문별･업종별 배출권 할당량을 결정하고 있다. 따라서 보다 정확한 온실가스 배출량을 산정하는 것이 중요하며 현재는 배출활동별 온실가스 배출량 세부산정방법과 기준을 Tier 1, 2, 3, 4로 마련하여 관리하고 있다. 활동자료와 배출계수로 계산하는 Tier 1~3 기준에는 화석탄소함량(FCF)을 적용하여 폐기물에 포함된 바이오매스의 비율이 제외될 수 있는 반면, 소각시설에서 발생하는 배출가스 중의 온실가스를 직접적으로 측정하는 Tier 4(연속측정법)에서는 총 CO2만 측정 가능하기 때문에 온실가스 중의 바이오매스량을 제외하기 위해서는 화석연료 기원물질에 의한 배출량과 바이오매스 기원물질에 의한 배출량 구분이 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 생활폐기물 소각시설과 사업장폐기물 소각시설 각각에서 연소 후 배출되는 가스를 가스샘플링장치를 이용하여 포집하였으며, 포집한 가스성분과 CO2 중의 바이오매스 기원물질량을 확인하였다. 기체시료 중의 바이오매스량을 측정분석하기 위해서 탄소동위원소를 이용한 가속기 질량분석기(Accelerator Mass Spectrometry)를 이용하였으며 보다 명확한 온실가스배출량 산정을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.

잔류성유기오염물질(Persistent organic pollutant)은 안정성이 높아 잘 분해되지 않으면서 동시에 강한 독성을 가진 물질이기 때문에 대부분의 국가에서 배출량을 규제하고 있다. 주로 POPs라고 일컫는 이 물질들 중에 다이옥신은 대표적인 비의도적 잔류성유기오염물질이며 그에 따라 많은 연구가 진행되어 왔다. 다이옥신은 PCDD(Polychlorinated dibenzo-p-dioxin), PCDF(Polychlorinated dibenzofuran)의 congener를 통상적으로 지칭하며 염소의 치환 위치와 수에 따라 총 75개의 PCDD, 135개의 PCDF가 존재한다. 그 중 독성을 가진 17개의 다이옥신 congener에 대한 안정성 연구를 순이론적 계산의 일종인 DFT(Density functional theory) 계산을 통해 수행하였다. DFT 계산은 Gaussian09W software를 통해 수행하였으며 B3LYP/cc-pvdz, B3LYP/6-311+G(d,p) level로 구조 최적화와 진동수를 계산을 하였다. 17개의 다이옥신 congener는 모두 평면 구조를 이루고 대칭성에 따라 각각 D2h, C2v, C2h, Cs 의 point group으로 최적화 되었다. 계산 결과를 통해 얻은 열역학적 특성과 HOMO (Highest occupied molecular orbital)-LUMO(Lowest occupied molecular orbital)를 통해 다이옥신 congener의 생성엔탈피, 생성자유에너지, 엔트로피, 이온화포텐셜, 전자친화도 값을 도출하였고 안정성을 잔류성과 연관 지어 평가하였다. 본 계산 연구는 추후 다이옥신 배출 자료와 비교를 통해 congener 패턴을 예측하는 연구를 수행하는데 도움이 될 것이다.

‘전국 폐기물 발생 및 처리현황’(환경부, 2014)에 따르면, 국내의 전국 폐기물 총 발생량은 매년 증가하는 추세이다. 건설 폐기물을 포함한 ‘14년도 총 폐기물 발생량은 388,486톤/일에 달하며, 지정폐기물을 포함하면 폐기물 발생량은 더 증가한다. 이렇게 발생한 폐기물은 매립, 소각, 재활용, 해역배출로 처리되었다. 하지만 국내의 육상 폐기물 해역배출은 런던협약에 ‘16년부터는 전면 금지되었으며, 매립과 재활용을 통한 폐기물의 처리는 한계가 있다. 지속적으로 발생량이 증가하는 폐기물의 처리와 지정폐기물, 재활용 금지 및 제한대상 폐기물을 처리하기 위하여 폐기물의 소각처리가 필수적으로 요구된다. 국내에서는 정책적으로 폐기물 소각시설의 폐자원에너지 회수와 사용에 대해 집중하고 있으며, 2015년에 폐기물 소각시설의 소각열에너지 회수･사용률 산정방법을 확정하여 2018년 1월 1일부터 자원순환기본법을 통해 시행할 것을 예고하였다. 사업장폐기물 소각시설의 소각열에너지 회수･사용률 산정방법에 따르면 열정산법을 이용해 입열과 출열을 산출하여 소각시설의 효율을 계산한다. 소각로의 방열손실은 에너지의 회수 효율을 낮추는 출열 항목 중 한가지로 각 시설마다 측정하여 평가되어야 한다. 현재 방열손실 평가를 위한 소각로의 벽면 온도 측정은 지점측정법을 이용하여 실측되고 있다. 하지만 접촉식 온도 측정은 대상의 접촉 지점마다 온도가 다르게 측정 될 수 있으므로 대상 시설의 평균 표면온도를 정확하게 측정하는 것이 어렵다. 비접촉 방식으로 온도를 측정하는 적외선 열화상 카메라는 넓은 면적의 온도를 동시에 측정 가능하며 대상 시설의 평균 온도를 비교적 정확하게 측정 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 소각시설의 출열 항목 중 방열손실의 측정 및 평가를 위해 적외선 열화상 카메라를 이용하였으며, 소각로 표면 온도 측정방법과 소각시설의 방열손실 산정 방법을 정립하였다.

In this study, a lower heating value for automobile shredder residue incineration facilities (12 facilities) was calculated using a heat balance method, and a recoverable energy potential was calculated after calculating the effective energy output and the effective energy use according to automobile shredder residue incineration. An analysis of the calculation results showed that the effective output and the effective use had average values of 64.5% (49.8-80.2%) and 31.3% (7.1-57.5%) in an ASR incineration plant, respectively. The calculated ratio of effective use to effective output was an average value of 33.2% (3.0-57.8%). Therefore, in order to improve the efficiency of effective energy used, it is necessary to make more effort to devise various measures.

The lower heating value is the basic unit to calculate annual energy in estimating an energy gain factor. Reliability of an energy gain factor depends on the accuracy of the lower heating value. However, the deviation of heating value is large, and there is no common standard. Thus, the present methods of estimating the lower heating value (calorimeter method, ultimate analysis method, etc.) are inferior in accuracy. Besides, the conventional estimation method cannot reflect the waste's inhomogenous properties or seasonal effect. Hence, this study estimated the lower heating value on the basis of relation between heat input and heat output in equilibrium state by using the law of conservation of energy and the first law of thermodynamics for industrial waste incineration facilities (57 facilities) currently in operation. In the case of self-contained boilers, the lower heating value was an average of kcal/kg (1,984-6,476 kcal/ kg), and in case of separable boilers, the lower heating value was estimated to be an average of 3,787 kcal/kg (1,621- 486 kcal/kg).

As shown in the analysis of energy recovery management policies and energy recovery rate calculation methods in Europe and Japan, it is necessary to achieve sustainable technical development and review and supplement relevant systems in Korea to maximize the thermal energy recovery rate of waste incineration facilities. By taking into account the energy (heat or power) sold in high-demand places and the energy that is independently generated and used for other processes (sludge-drying facilities, convenient facilities for local residents, etc.), it is necessary to devise criteria for a reasonable energy recovery rate. Additionally, in calculating a lower heating value of the total waste injected in an incinerator, it is necessary to review an objective and scientific lower heating-value calculation formula and calculation method that exclude policy factors following the example of the EU.

In present study, the coffee residue was analyzed to finding out physicochemical characteristics and TG analysis that can simulate a pyrolytic kinetic, while comparing with that of chicken residue and food waste. The higher heating value (HHV) of coffee residue was 5,250 kcal/kg that is higher than that of wood pellet (4,300 kcal/kg), Additionally, it showed a good activation energy 72 kJ/mol which is similar with that of other biomass, such as saw dust, wood-chip and so on. It means that the coffee residue is meeting to standard for highest quality of wood pellet, and it would be used as a biomass in the future. However, it never become a fuel without main fuel, such as coal and wood, because its discharge amount is too little. Thus, it has to be applied to existing process, such as power plant which must to meet a RPS regulation. For this, physicochemical characteristics of various biomass have to be analyzed, while considering a discharge amount of them. Therefore, the research result would be provided to reclassification coffee residue to biomass from food wastes in the future.

This study analyzed response characteristics of Nitrogen Oxide according to injection location and change of injectionamounts by spraying food waste on the combustion platform and the latter part of the first combustion chambers inincinerators. The analytical results have found to have no major difficulties in keeping more than 850oC, the legal standardof the 2nd combustion chamber according to injection of food waste in all the test subject facilities. For spraying foodwaste in the combustion platform in the first combustion chambers, the removal efficiency of 14.76% was shown as NSRis 2.98. For spraying food waste in the latter part of the first combustion chambers, the removal efficiency of 46.40%was shown as NSR is 0.95. On the other hand, when food waste of 3 tons per hour respectively is sprayed on thecombustion platform and the latter part of the first combustion chambers, the highest removal efficiency of 84.97% wasshown as NSR is 1.02.

This study attempted to find an optimum operation codition for co-incineration of food waste and industrial wastes, focusing on injection position and rate. As the result of analysis, during injection of food waste incineration facilities, atmospheric pollutant standard satisfied all requirement. However when injected into the primary combustion chamber, the dioxin exceeded emission standard. This result has been determined that contaminants generated as processing the more amount (150 ton/day) than the designed capacity (72 ton/day) emitted and exceeded not completely removed from the control facilities.