화력발전소 전기집진기에서 포집되는 FA(Fly ash)는 재활용률이 높으나 화력발전소 노에 떨어지는 BA(Bottom ash)는 FA에 비해 매우 낮은 편이다. 또한 FA에 대한 연구는 활발하게 진행되고 있는 반면 BA에 대해서는 매우 저조하다. 한편 지속적으로 건축 공사 수요가 있지만 건축 재료를 과거처럼 용이하게 그리고 저렴하게 공급 받기는 더욱 어려워지고 있는 실정이므로 BA를 건축 재료로 활용할 수 있게 하는 연구는 매우 유용할 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 재활용률이 저조하여 처리에 부담이 되었던 BA를 최대한 재활용할 수 있도록 건축 재료로 연구 개발하여 BA 재활용률을 높일 뿐만 아니라 BA 처리의 부담을 줄이고, 또한 저렴한 건축 재료를 용이하게 다량 확보할 수 있도록 화력발전소에서 발생한 BA가 건축 재료로 갖고 있는 다양한 특성에 대하여 연구하였다. 화력발전소에서 발생한 BA를 건축 재료로의 특성에 대하여 연구를 진행한 결과 타 재료에 비해 경량성과 단열성이 매우 우수함은 물론 원적외선 방사률 등도 비교적 우수하게 나타났다.

급속한 산업화를 거쳐 오면서 화석에너지의 수요가 급격히 증가되어 주요 에너지가 고갈되어 가고 있는 실정이다. 이에 따라 전 세계적으로 자원 확보가 시급한 문제로 대두되고 있다. 우리나라 또한 자원 수입국으로써 자원 확보를 위한 방법을 고려하게 되었고 이에 따라 목재자원의 순환이용이 더욱 중요한 의미를 갖게 되었다. 폐목재는 분리수거가 잘 되지 못하고 복잡한 규제로 재활용을 떨어뜨리고 있으나 친환경 자재로서 목재는 그 용도뿐만 아니라 환경적 가치로서도 그 중요성이 날로 증가하고 있다. 또한 간벌로 버려지는 임산 폐기물을 이용하여 블록을 만듦으로써 자원을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라, 포장 블록에 적용함으로 어떤 특성을 가지는지에 대하여 평가하고자 한다. 목재 블록은 산림산업에서 버려지는 벌 목재 및 폐목을 파쇄 후 일정 크기의 입자를 걸러 선별작업을 거쳐 수지 및 경화제를 혼합하여 고압․고온 스팀 양생하여 생산하며 보도, 공원로, 산책로, 공원, 광장, 주차장, 옥상데크재 등 포장이 가능한 지반에 적용하고 기존 콘크리트 블록, 점토블록의 대체 제품으로 목재를 사용하여 인간과 환경에 친근감을 조성한다. 최근 국내에서는 천연광물의 고갈에 따른 대체 재료로 재활용 자재들을 사용하고 있다. 본 연구에서 폐목분은 소각되거나 폐기되는 게 대부분이었으나 친환경･친인간적인 요소가 부각되어 도로의 일부분인 보도블록용 재료로 그 쓰임새를 확대하여 환경 친화적이고 품질이 양호한 블록을 만들어 폐기되는 물질에 대한 자원화 기술을 확보하고 재활용을 위한 기술 개발의 일환으로 재활용 가능한 목재블록의 표준을 제시함으로써 자원의 재활용률을 높이는데 기여하고자 한다.

세계 표준의 환경기준 설정과 그 기준에 미달되는 각종 제품 및 산업의 규제를 주요내용으로 하고 있는 그린라운드(GR)의 물결을 타고 정부의 환경관련 법적 규제가 강화되고 있는 가운데 건설공사 현장의 폐기물 처리에 대한 문제가 업계의 주요 관심사로 대두되고 있다. 재건축, 재개발 사업의 활성화와 더불어 점차 가속화되는 폐 콘크리트의 발생은 환경오염 방지뿐만 아니라 자원 재활용 측면에서 시급한 대책의 수립이 요구 된다. 폐 콘크리트 재활용 기술은 일본과 유럽 등 선진 각국에서 이미 1970년대부터 개발 보급되기 시작하여 최근에는 보다 다양한 재활용 방안이 강구되고 있다. 건설폐기물의 연도별 발생량 예측결과 발생총량은 2012년 약 73,076천 톤/년에서 2016년에는 약 3.27%가 증가한 75,468천 톤/년이 발생한 것으로 전망되며, 폐콘크리트 발생량은 2012년 48,303천 톤/년 → 2016년에는 51,049천 톤이 발생할 것으로 전망된다. 이에 따라 건설폐기물 발생량 중에서 50% 이상을 차지하는 폐콘크리트를 고부가가치화 하기 위해서는 콘크리트용 순환골재 사용 촉진을 위한 제도개선이 필요하다. 본 연구에서는 건설폐기물 발생량 및 폐콘크리트 발생량 분석, 콘크리트용 순환골재 품질인증현황, 신기술인 증현황 등을 분석하고 현행 건설폐기물, 순환골재 사용에 따른 제도를 분석하여 건설폐기물의 중간처리 및 순환골재 재활용촉진 정책 수립에 기여할 수 있도록 하며 건설폐기물의 자원순환을 촉진하여 자연환경 파괴를 최소화하고 자원순환 시스템 구축에 기여하고자 한다.

경량 콘크리트는 기포제를 사용하여 건축자재의 경량화와 단열성을 추구하고 있다. 그러나 기포제의 사용은 콘크리트의 체적이 감소되고, 압축강도가 낮아지는 문제점이 있다. 본 연구에서는 별도의 기포제를 사용하지 않고 산업 부산물인 폐발포 폴리우레탄을 재활용하여 콘크리트의 경량화와 단열성을 확보하고자 한다. 그리고 콘크리트의 시공성과 재료분리를 방지하기 위해 소량의 혼화재를 사용한다. 이러한 혼화재의 혼입률이 폐발포폴리우레탄이 혼입된 경량 콘크리트의 물성에 미치는 영향을 확인하고자 한다. 시험 결과, 두 개 회사의 혼화재에서 폐발포 폴리우레탄이 고르게 분산되는 것을 확인하였다. 혼화재의 혼입률을 다르게 하여 배합한 결과는 혼화재의 혼입이 많을수록 콘크리트의 유동성이 감소된 반면, 콘크리트의 함수율과 압축강도는 소폭 증가하였다. 또한, 난연성능과 차음성능을 확보할 수 있는 것으로 나타났다. 본 연구결과는 향후 국내 폐발포 폴리우레탄의 재활용율을 높이고, 이를 활용한 경량 콘크리트의 최적의 배합설계에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

Recently many research and investment have been made for waste biomass to bio solid fuel development in Korea. In this study, monte-carlo simulation is applied to estimate the bio solid fuel product quality made from various biomass as raw materials. Commercial biomass and waste biomass raw material samples were collected to investigate the basic properties and to predict mixed effect to solid bio-fuel product. The results show that predicted subject properties about applying a single quality items was reasonable, but for mixed biomass raw material, correlations and logical relevance of several items will be need to assume that require additional consideration for it. The stochastic techniques established through this study will be applicable to bio-solid fuel product development with a variety of waste biomass.

우리나라는 생활수준 향상과 에너지 소비의 증가로 인해 범세계적으로 에너지 수요가 급격히 증가 되었으며 과거 국내에 설치된 폐기물처리시설의 경우 폐기물의 성상 불균형 현상과 낮은 발열량으로 인해 에너지 생산 및 활용 부분을 고려할 수 없었으나 현재 폐기물에 대한 인식변화와 체계적인 분리수거체계로 인하여 고발열량의 연료 확보가 가능하다. 폐기물처리 기술 중 하나인 소각처리 기술은 쓰레기 발전 등의 여열 이용을 충실히 하는 것에 의해 화석연료 사용량 감소를 실현 가능하며 2013년 ‘자원순환사회촉진법에 관한 법률’ 의 개정으로 폐기물은 바이오매스 연료발전으로 자리매김 되고 있다. 신재생에너지의 중요성이 대두되면서 폐자원에너지화를 위한 가연성 폐기물 고형연료화, 소각폐열 회수로 인하여 지역난방이나 전력생산 등에 많은 투자가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 국내 소각시설의 효율적 폐열회수를 위한 조건을 도출하고자 국내･외 소각시설의 폐열회수 및 전력생산에 대한 사례 조사를 토대로 국내에서 현재 설치되어 있는 공공자원회수시설 및 민간 고형연료 시설 중 모범적으로 운영 중인 사례를 찾아 온도 및 압력 범위를 조사하여 이를 기초로 소각폐열 발전량에 따른 실제 스팀생산 가능성을 확인할 수 있었으며 온도 및 압력 변화에 따른 모델링을 통하여 효율 향상을 위한 최적 설계의 근거치를 산출 제시할 수 있었다. 본 연구결과는 향후 국내 소각처리 시설 운영 비용절감 및 에너지 회수율 향상을 위한 최적 설계에 필요한 방법론 도출과 데이터 산출의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

바이오매스는 산업혁명을 거치며 전 세계적으로 화석연료가 이용되기 시작한 이후에도 여전히 중요한 에너지원의 일부를 차지해 왔다. 이는 탄소 중립적인 연료로써 적절한 활용을 통해 지구 온난화 문제해결의 중요한 대안의 하나이며, 신재생연료로 활용가치가 매우 크다고 평가받고 있다. 또한 현대 문명이 만들어낸 혁신적인 제품으로서 20세기를 주도하는 기술 중 하나인 플라스틱은 생산과 소비가 증가함에 따라 빚어진 부산물로 폐플라스틱의 소각 처리 시 높은 발열량과 제 2차 오염물질 발생 등으로 인해 심각한 환경오염 문제를 일으키는 요인으로 알려져 있다. 따라서 목재 및 플라스틱의 재활용에 대한 필요성이 대두됨에 따라 이들 혼합연료를 에너지원으로 사용하기 위한 연구가 선행되어져 있으나 그 중에서도 바이오매스량 산정에 대한 방법과 기초데이터는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 목질계 바이오매스인 목재와 PE를 혼합 목재의 함량을(100%, 80%, 50%, 30%, 10%, 0%)한 연료를 실험실의 반응로에서 연소시켜 배출되는 가스를 포집하여 배출 가스 내의 바이오매스 함량을 가속기질량분석법 (AMS: Accelerator Mass Spectrometry)를 통해 분석하였다. 또한 목재와 PE을 혼합한 고체 연료를 용해선별법(SDM: Selective Dissolution Method)을 통해 고체 혼합연료 내의 바이오매스 함량을 분석하였다. 분석한 결과 연소 후 배출가스를 통한 AMS분석은 목재를 100%, 80, 50, 30, 10, 0의 비율로 연소시켰을 때 결과 값이 100%, 73, 40, 22, 9, 2의 바이오탄소 함량 결과를 얻었으며, 고체연료의 SDM을 통해서는 목재가 100%, 80, 50, 30, 10, 0의 비율로 혼합되었을 때 99%, 74, 44, 27, 9, 1의 바이오매스 함량 결과를 얻었다. 목재와 PE의 바이오매스 함량은 일반적으로 100%와 0% 이나 목재 중의 이물질이 포함되어 있고, PE의 경우 순수한 원료가 아닌 농촌폐비닐을 재활용한 재생 PE제품으로 이에 따른 바이오매스 함량이 변화가 있음을 알 수 있었다. 또한 연료의 혼합 비율에 따라 바이오매스가 포함 되어있고, 연소 후 배출가스 속의 바이오탄소 함량이 고체 연료의 바이오매스 함량과 비교하였을 때 오차가 5%이내 임을 알 수 있었다.

Recently, it is a critical issue for Korea that Metropolitan Landfill site life extension was in crisis contrast for localresidents and local governments. In Europe and Japan, the generation of waste and landfills were suppressed and theyintroduced the MBT facility in order to increase the recycling and energy recovery. In this study, the process of domesticMBT facilities were evaluated by the physical and chemical composition, calorific value and biomass content, the aerobicbiodegradation of biodegradable waste by comparing and analyzing each step through the evaluation. Both organic residuesand inorganic residues carbon content discharged from the MBT analysis, moisture content, calorific value of residues didnot meet solid refuse fuels quality standards. While the biomass content and aerobic biodegradation higher than standardbiodegradable waste landfill in Europe. Biodegradable organic residue selected from domestic solid fuel manufacturingfacility is expected to be able to manage through the biomass content and biological stability analysis. Based on the resultsof future research it is needed to review the criteria and additional landfill energy recovery by incineration residues.

혐기소화공정은 유기물을 안정화시키고 부산물로 메탄을 회수할 수 있으며, 후속처리공정의 부하를 감소시키는 친환경적인 방법으로 알려져 있다. 하지만 고농도 유기물의 경우 난분해성으로 인해 혐기소화 시 소화기간이 길어지고 메탄생성효율 또한 감소하는 것으로 알려져 있다. 이를 해결하기 위해 현재까지 연구된 방법들은 열처리, 효소첨가처리, 화학적처리, 기계적처리, 오존처리, 마이크로파처리, 초음파처리 등이 있으며, 이 중 초음파처리는 유기물을 더욱 효과적으로 가용화시키고 소화공정효율 향상을 가능케 하는 방법으로 최근 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 음식물류폐기물과 가축분뇨의 가용화효율을 높이기 위해 주파수 20kHz, 최대출력 400W, 유효용적 10L의 초음파처리 장치를 제작하여 조사밀도와 조사시간에 따른 시료의 특성변화를 관찰하였다. 그 결과 용해성 유기물질을 나타내는 SCOD 값과 SCOD/TCOD 값이 증가하였고, 이에 따른 가용화효율 또한 증가하였다. 이에 따라 초음파처리가 소화기간 단축을 위한 혐기소화공정의 전처리로 이용가능하다는 결론을 얻었으며, 향후 Lab-scale 규모의 연구를 진행 한다면 보다 효과적인 소화조 운영이 가능할 것으로 사료된다.

음식물류폐기물은 2011년 기준 13,429ton/day, 축산분뇨는 2011년 기준 135,653ton/day 발생하였다. 2013년 음식물류폐기물과 축산분뇨의 해양 배출이 전면 금지되었고 육상처리기술 대안 중 하나로서 혐기소화공정기술이 떠오르고 있다. 음식물류폐기물은 유분과 염분이 높고, pH는 낮으며, C/N비 및 COD는 높기 때문에 혐기소화 기간이 길고 처리효율이 낮아 어려움을 겪고 있다. 이에 본 연구에서는 음식물류폐기물의 혐기소화 효율을 높이기 위해서 음식물류폐기물과 축산분뇨의 병합처리를 모색하였고, BMP-test를 통하여 혐기소화 효율을 분석 하였다. 사용된 대상 시료의 TS, VS, CODcr, pH 등 기본성상 분석 결과와 문헌조사를 토대로 병합비율을 산정하여 약 30일간 BMP-test를 진행하였다. 그 결과 단일소화에 비해 병합소화에서 바이오가스 발생량(mL/gVS)이 높았고, 병합시료 속에 음식물류폐기물의 비율이 높을수록 초기 바이오가스 발생이 많았는데 이는 축산분뇨에 비해 가용성 유기물질 성분을 많이 포함하기 때문으로 사료된다. 병합소화에서 병합비율은 가장 중요한 인자 중 하나이나 음식물류폐기물과 축산분뇨의 성상은 지역별로 다르고 계절 및 년도에 따라서도 다르며, 발생량도 다르기 때문에 적절한 병합비율을 결정하기 위해서는 향후 음식물류폐기물과 축산분뇨의 병합처리 뿐만 아니라 유기성폐기물의 다양한 병합처리 연구가 필요하다고 사료된다. 본 연구는 혐기소화공정 설계 및 혐기소화 효율을 높이기 위한 기초자료로서 활용될 수 있을 것이다.

국내 폐자원 에너지분야에서 큰 비중을 차지하는 가연성 폐기물 에너지화는 주로 소각 여열회수와 고형연료생산을 통해서 이루어지고 있다. 고형연료화시설은 가연성 폐기물을 적정 가공하여 장기간에 걸쳐 보관이 쉽고, 운송이 용이, 매립량을 줄이는 점 등에서 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 고형연료화시설에서 최종 공정을 거친 잔재물이 발생, 매립되고 있어 이를 개선하기 위한 연구가 필요한 것으로 판단된다. 본 연구에서는 고형연료화시설의 설계, 운영시 효율적인 바이오매스 관리를 위하여 국내 고형연료화시설 2곳을 선정, 각 공정에서 처리되는 가연물과 유기물 그리고 잔재물을 대상으로 물리･화학적 성상분석을 통하여 가연물 및 유기물의 흐름을 파악하였다. 또한, 발열량과 유럽표준시험방법인 SDM의 상관관계를 비교･분석함으로써 각 공정별 시료의 바이오매스 특성을 분석하였다. 연구 결과 육안 선별과 SDM의 상관관계는 높은 것으로 나타났으나 발열량과 SDM을 비교하였을 때에는 상관관계의 경향이 일정하지 않았다. 이는 각 공정별로 처리되어 혼합되는 가연물 및 유기물이 바이오매스 조건에 충족될지라도 성상이 상이함에 따라 차이가 나타나는 것으로 사료된다. 향후 국내와 해외 고형연료화시설간의 프로세스를 분석한 고찰을 통하여 공정에 따른 바이오매스 관리 기준을 모색할 필요성이 있다. 본 연구 자료는 바이오매스 특성을 고려한 고형연료화 시설의 설계, 운영에 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

지구온난화 및 에너지 자원고갈 등으로 신재생에너지의 중요성이 대두되면서 폐자원에너지화를 위한 가연성 폐기물 고형연료화, 소각열 회수를 통한 지역난방이나 전력생산 등에 전세계적으로 많은 투자가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 국내 소각시설의 효율적 폐열회수를 통한 최적 전력생산 조건을 도출하고자 일부 소각처리시설의 보일러 운전 조건에 따른 에너지회수 효율을 비교 분석하였다. 연구결과, 국내･외 소각시설의 폐열회수 및 전력생산에 대한 사례 조사를 통해 온도, 압력, 발전량에 따른 실제 스팀생산 가능량을 확인할 수 있었으며, 낮은 소각 이용 효율에 대한 경제적 손실 방지조건을 도출할 수 있었다. 또한 모델링을 통하여 효율 향상을 위한 최적 설계의 근거치를 산출 제시할 수 있었다. 본 연구결과는 향후 국내 소각처리 시설 운영 비용절감 및 에너지 회수율 향상을 위한 최적 설계에 필요한 방법론 도출과 데이터 산출의 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.