최근 연안 해역에서의 대규모 어업활동과 산업화로 인하여 해상 부유 폐기물 및 해저면의 침적 폐기물, 패각류, 퇴적 오염물 등 해양 폐기물 발생량의 증가로 인하여 해양 오염은 날로 심각한 상태에 이르고 있다. 해양폐기물은 해안으로 밀려오는 해안폐기물, 해수면에 떠다니는 부유폐기물, 바닥에 침적된 침적폐기물, 이렇게 세 종류로 분류할 수 있으며, 이들 해양폐기물은 약 60% 이상은 육상 등 해변에서 발생되어지는 해안폐기물이며 그물류를 포함한 플라스틱이 대부분을 차지하며, 기후 및 지역의 특성에 따라 생활폐기물과 하수, 산업 및 연안의 영향을 받아서 발생하는 폐기물의 특성이 크게 변화한다. 본 연구에서는 섬지역에 발생되는 해안폐기물의 특성을 비교 분석하였으며, 섬의 위치와 계절에 따른 해안폐기물의 발생 특성을 조사하였으며, 발생되어지는 해안페기물의 특성을 분석하여 고형연료 (SRF) 생산 및 활용에 대해 분석하였다. 해안폐기물 발생량은 겨울철 > 여름철 > 가을철 > 봄철 순으로 나타났으며, 그물류가 가장 높은 비율을 차지했으며, 목재류, 비닐플라스틱류, 고무류 등으로 분포하였으며, 이에 따라 발열량은 약 5,200kcal/kg으로 높은 수준이여 높은 질은 나타내고 있다. 지역에서 자연건조된 후 수거한 해안폐기물의 경우는 염소함량이 1.25%로 SRF 기준 2미만으로 나타났다. 단, 대부분의 해안폐기물이 높은 염분을 나타내고 있어 이에 따른 처리 방안은 고려되어야 할 것으로 보인다.

This study was conducted to evaluate the effects of physical characteristics. Twelve specific odorous compounds and various sources of bacteria were tested via treatment of food waste using an ultra-thermophilic aerobic composting process. Food waste was mixed with seed material and operated for 47 days. During composting, the temperature was maintained at 80-90°C. The variations in O2, CO2 and NH3 production suggested typical microorganism-driven organic decomposition patterns. After composting, the concentrations of 12 specific odorous compounds other than ammonia did not exceed the allowable exhaust limits for odor. After composting, thermophiles represented 50% of all bacteria. After composting, the percentage of thermophile bacterial increased by 15%. Therefore, both stable composting operation and economic benefit can be expected when an ultra-thermophilic composting process is applied to food waste.

Due to the increasing sewage sludge generation from wastewater treatment facilities, sewage sludge has been reconsidered as a renewable energy source in various ways. Lipid extraction from sewage sludge is an applicable method for biodiesel production. Higher biodiesel production yields can be achieved through the improvement of lipid recovery efficiency. Although sewage sludge has different features due to its types and steps in treatment plants, lipid content of sewage sludge generally ranges from 10 to 15%. Among solvent extraction methods, the highest lipid recovery efficiencies were observed for chloroform-methanol extraction: 13.6-14.6% for primary sludge, 10.6-12.1% for waste-activated sludge, and 2.9-4.2% for digested sludge. The extraction residue of sludge can be used as biosolid refuse fuel (bio-SRF). After lipid extraction, the residue had decreased volatile matter and carbon content. Consequently, the calorific value of the residue decreased by 3,000 kcal/kg. The level of calorific value can be available to use bio-SRF.

기존의 하수슬러지 처리는 슬러지의 안정화와 감량화를 주목적으로 하였으나 최근 슬러지 처리계획은 처리 후 슬러지의 유효이용을 포함하게 되었다. 특히 유럽, 미국, 일본 등에서는 하수슬러지를 biosolids로 정의하고 슬러지 처리방법을 자원화에 이용하고 있으며, 매립지 부족 및 대체에너지 확보를 위한 하수슬러지 감량화/에너지화 기술수요가 증가하고 있다. 이에 따라 국내에서도 슬러지의 에너지화에 대한 관심이 급증하였고 에너지화의 대표적인 방법으로 혐기성 소화가 이용되고 있으며, 연구의 초점이 소화조 설비 및 가용화 기술에 대한 연구에 집중되어 있다. 하지만 최근 유럽, 일본 등지에서는 혐기성 소화 이외에 하수슬러지 내에 포함된 지방 및 지질 성분으로부터 화학 촉매를 적용하여 바이오디젤로 전환하는 기술이 연구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내의 하수 슬러지의 지질 함량에 대한 연구를 진행하고 지질회수율과 지질회수율을 높일 수 있는 방법에 대한 연구를 진행하였다. 하수슬러지의 지질 함량을 확인하기 위한 방법으로 화학적 방법인 지질의 용매 회수법을 사용하였으며, 지질회수율의 증대를 위한 전처리 방법으로 열적 전처리를 사용하여 지질회수율 증대를 확인하였다. 최적의 지질의 용매 회수법을 선정하기 위하여 3가지 용매를 사용하여 실험을 진행하였고, 열적 전처리의 최적 조건을 찾아보고자 125~250℃의 온도를 25℃ 범위로 시행하였다.

전세계적으로 에너지 부족문제가 대두됨에 따라 신재생에너지의 필요성이 증가하고 있다. 신재생에너지 원별 생산량의 50% 이상이 폐기물을 통해 생산된다. 폐기물을 처리할 경우 발생되는 환경 문제를 최소화하면서 에너지를 생산한다는 장점이 있기 때문이다. 이와 동시에 최근 커피선호도가 지속적으로 증가하면서 커피전문점 점포수가 급격하게 증가하고 있다. 결과적으로 2014년 커피 원두의 수입량이 139천톤을 기록하였으나, 마시는데 사용되는 커피의 양은 커피 원두야 약 0.2%만을 차지하며 나머지는 커피찌꺼기의 형태이며 폐기물로 버려지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근 커피전문점에서는 커피찌꺼기를 활용할 수 있도록 소비자에게 배포하고, 재활용 방법을 알리고 있으나 이렇게 재사용되는 커피찌꺼기의 양은 발생되는 양에 비해 미비한 수치이다. 따라서 본 연구에서는 막대한 양이 발생하는 커피찌꺼기 폐기물을 이용하여 SRF(Solid Refuse Fuel) 연료를 생산하는 방법으로 수열탄화를 사용하였으며, 이 과정에서 적합한 처리온도를 찾고자 하였다. 수열탄화 방식은 열화학적 처리 방식으로 시료내의 물리 화학적 특성을 변화시켜 개선된 연료를 생산하는 방법이다. 이러한 방식으로 생산된 SRF는 원소분석, 공업분석, 발열량측정 등을 통해 분석한 결과, SRF의 특성이 저급석탄과 비슷하였다. 이러한 결과 수열탄화를 거친 SRF의 특성이 개선된 것으로 판단되었으며, 최종적으로 에너지 회수효율을 평가하였다. 그 결과 본 연구의 반응온도 범위(180℃-330℃)에서 가장 좋은 효율은 210℃에서 나타났다.

최근까지 해양투기로 처리되던 유기성 폐기물이 런던 협약에 의해 금지되면서 혐기성 소화 처리 방법이 각광받고 있다. 혐기성 소화는 고농도의 폐기물에도 적용되고, 바이오 가스가 생산되며 슬러지 생산량이 적고 탈수성이 좋은 장점이 있다. 반면 슬러지 체류 시간이 길어 다량의 폐기물 처리를 위해서 대규모의 소화조가 필요한 단점이 있다. 이러한 단점에도 불구하고 혐기성 소화 시 발생되는 바이오가스에 대한 잠재적 가능성이 인식되면서, 에너지 효율을 개선하고 혐기성 소화의 단점을 극복하기 위한 기술개발이 지속적으로 진행되고 있다. 그 방법으로는 초음파, 가압열수 분해 등의 전처리 방법과 통합소화와 같은 기술들이 연구되고 있다. 본 연구는 초음파 전처리를 통해 유기성 폐기물중 하나인 분뇨의 바이오 가스 생성 효율 증대를 살펴보고 적정 초음파 처리 조건을 알아보고자 하였다. 분뇨를 1000J/g ~ 50000J/g의 조건으로 초음파 전처리 후 메탄 잠재량 분석(Biochemical Methane Potential Test : BMP) 방법으로 가스 발생량을 측정하였다. 또한 전처리를 통한 휘발성 고형물 감량율(VSR)을 평가하였고, 탈수능을 위해 CST를 측정하였다. 실험 결과 가스발생량은 최저 183.5ml-biogas/g-VS, 최고 191.5ml-biogas/g-VS 로 큰 차이를 보이지 않았다. 휘발성 고형물 감량은 30000J/g에서 58.45%로 가장 효율이 좋았다.

지난 수십년간 미세조류 바이오매스를 활용하기 위한 여러 가지 시도들이 있었다. 대표적인 사례로 식품첨가제, 건강보조식품 원료, 바이오 디젤, 바이오 메탄 생산 등에 이용되어 왔으며 적용 분야가 광범위한 것이 미세조류의 특징이라고 할 수 있다. 그 중 혐기성 소화공정은 미세조류를 기질로 이용하여 메탄가스를 생성함으로써 미세조류 내에 고정된 에너지를 회수할 수 있다. 하지만 혐기성 소화는 긴 체류시간이 요구되는 단점이 있으며, 대부분의 경우 가수분해 반응이 전체 과정 중에서 율속 단계인 것으로 알려져 왔다. 이에 따라 가수분해속도를 증가시키기 위한 전처리 방법에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 미세조류(microalgae)를 혐기소화공정에 적용하고자 할 때, 혐기성 소화 효율을 높이기 위한 전처리 방법으로 열수처리공정을 이용하였으며, 이를 확인하기 위해 메탄 잠재량 분석방법(BMP; Biochemical Methane Potential)을 수행하여 바이오가스 생산량 비교와 메탄 생산량 등을 분석하였다. 또한 전처리에 의한 고형물 감량 효과를 측정하기 위하여 휘발성 고형물 감량율(VSR; Volatile solid reduction)을 분석하였으며 탈수성을 평가하기 위해 CST(Capillary Suction Time)를 측정하였다. BMP test 결과 열수처리 온도 280℃에서 전처리한 미세조류의 가스 발생량이 전처리 하지 않은 미세조류의 가스 발생량에 비하여 약 2배 가량 증가한 240mL-biogas/g-VS으로 가장 높은 바이오가스 발생량을 보였으며 전처리에 따른 탈수성의 변화는 뚜렷한 차이를 확인할 수 없었다.