현재 국내에서 발생하는 유기성폐기물은 에너지화 정책에 따라 육상처리의 일환으로 혐기소화를 통한 바이오가스화 시설에서 처리 및 에너지원으로 전환되고 있다. 이러한 유기성폐기물 중 음식물쓰레기는 처리 단가가 높고, 바이오가스 회수 잠재력 또한 높아 바이오가스화 시설의 경제성을 높여줄 유용한 폐자원으로 여겨지고 있다. 하지만 국내에서 발생하는 음식물쓰레기의 평균 고형물함량(TS)은 18~20% 수준으로 혐기소화를 통한 바이오가스화를 위해서는 전처리가 필수적이다. 또한, 음식물쓰레기는 구성성분이 다양할 뿐만아니라 섬유질도 다량 포함하고 있어 혐기소화를 통해 바이오가스로 전환하기 위해서는 보통 30일 전후의 소화기간을 필요로 하고 있고, 특히 파쇄/선별의 단순 물리적 전처리만 거친 음식물쓰레기의 경우에는 30일 이상의 혐기소화 기간이 필요한 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 사전 연구를 통해 도출된 음식물쓰레기 열가수분해 운전조건을 적용해 습식 혐기소화 반응조에 적합하도록 U원 구내 식당에서 발생한 음식물쓰레기를 전처리하였고, 이렇게 얻어진 음식물쓰레기 가용화물을 실험실 규모의 중온 단상 혐기소화 반응조에 투입해 일반적인 중온 이상습식 혐기소화 체류시간(35일)의 절반 수준인 18일의 체류시간으로 운전하는 조건에서 바이오가스 수율 및 반응조 안정성 등을 평가하고자 하였다.

최근 선진국을 중심으로 자원고갈 및 기후변화에 대응하기 위하여 폐기물을 이용한 에너지화 기술(WTE)이 주목을 받고 있으며, 국내에서도 폐자원을 활용한 자원순환형사회 구축을 위해 폐기물 연료화 시설(MBT, Mechanical Biological Treatment)로 고형연료 즉, SRF(Solid Refuse Fuels)를 생산하여 발전하는 시설이 도입되고 있다. 유럽에서는 1990년부터 최근까지 300개 이상의 MBT 시설이 설치 운영 중에 있으며, 초기에는 폐기물의 매립량 최소화 또는 매립지의 환경부하를 절감하기 위한 방법에서, 최근에는 SRF 생산 또는 에너지 생산에 주목적이 되고 있다. 국내에도 ‘16년 현재 부산광역시, 수도권매립지 등 약 20여개의 생활폐기물 연료화 시설이 가동 및 계획 중에 있으나, 생물학적 처리공정(BT, Biological Treatment)이 결여된 MT(Mechanical Treatment)위주의 공정으로 인해 고형연료로 회수할 수 있 수 있는 가연성물질이 상당부분 저품위 잔재물로 배출되어 매립 또는 소각처리 되고 있다. 이에 유럽을 중심으로 가연성폐기물을 대상으로 생물학적 처리(BT, Biological Treatment) 기술이 포함된 MBT 시설이 증가하고 있으며, 이 중 하나의 기술인 호기성 미생물의 활동으로 인해 발생되는 열을 이용하여 폐기물에 포함된 수분을 건조시키는 Bio-drying 공법이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 국내 운영되고 있는 생활폐기물 연료화 시설에서 고형연료로 회수되지 못하고 배출되는 잔재물을 Bio-drying 공법을 이용하여 수분을 25%이하로 건조하고, 선별장치를 이용하여 고형연료 제품을 생산하는 공정에서 생산된 고형연료의 특성을 평가하고, 건조과정에서 발생되는 악취의 특성을 평가하여, 향후 Bio-drying 건조공정의 설계를 위한 자료로 활용하고자 한다.

생활폐기물 고형연료(Solid refuse fuel, SRF)는 생활폐기물에서 재활용 가능한 자원을 회수하고, 가연물을 이용하여 연료화한 친환경에너지이다. 2014년 기준 국내 발생 생활폐기물의 15.7%가 매립되었으며, 25.3%가 소각처리 되었다. 폐기물 관리에 있어서 발생억제, 재이용, 재활용, 에너지생산, 처분의 순으로 우선순위를 적용하여 관련 정책이 발전되어왔다. 생활폐기물을 연료화하여 발전용으로 사용하면 매립되는 폐기물의 양을 줄이고, 화석연료의 사용을 저감하는 효과가 있다. 이를 장려하기 위하여 폐기물관리법, 자원재활용촉진법, 산림조성관리법 등의 법령을 준수하여 제조 및 유통되는 경우 신재생에너지 연료로써 인정하고 있다. 순환유동층 연소보일러는 저품질의 연료를 효과적으로 활용할 수 있기 때문에 열병합 발전 및 중소 규모의 발전용으로 많이 보급되어 왔다. 하지만 폐기물을 연료로 투입하는 경우 일반적으로 응집현상이 발생하고 공정의 효율이 저하된다. 연료 중 알칼리 성분, 주로 칼륨과 나트륨이 응집작용의 원인으로 작용하며, 이에 원료 중 알칼리계 저비점 금속이 존재하는 경우 보일러 내 응집현상이 발생한다. 이러한 응집현상은 슬래깅과 파울링 현상을 유도하여 보일러의 열전달 효율을 감소시키며, 유동층 내 알칼리금속에 의한 응집이 발생한 후 주기적인 정비를 진행하지 않으면, 최종적으로 비유동화가 발생하고 운전이 중단되는 현상이 발생한다. 본 연구에서는 국내 생활폐기물 연료화 발전시설의 순환유동층 보일러에서 발생한 클링커의 생성원인을 규명하여, 향후 방지대책을 수립하는데 활용하고자 한다.

현재 국내 생활폐기물 고형연료화 시설은 SRF 생산에 초점을 맞춰 생물할적 처리공정이 결여된 MT 시설의 형태로 도입되었는데 이로 인해 설계 운전범위보다 높은 함수율의 생활폐기물 반입시에 선별 효율 감소로 폐기물 반입량 대비 30~45%의 비율로 잔재물이 발생하고 있다. 이런 잔재물은 함수율 40% 이상을 보이고 있어 직매립시에서 오염부하를 증가시키고, 또한 매립에 따른 처분비용 발생으로 전체 시설 운영비의 약 20%를 차지하고 있는 실정이다. 매립지 부하 경감 및 고형연료화 시설의 운영비 저감을 위해 발생 잔재물을 재활용 할 필요가 있는데 양 및 질적인 측면을 볼 때, 함수율을 떨어뜨린 후 선별하게 되면 추가적인 SRF를 회수할 수 있다고 판단하여 잔재물의 함수율 저감을 위해 생물학적 처리공정인 Bio-drying을 적용하였다. 이는 폐기물 내 생분해성 유기물질이 미생물에 의해 호기성 분해시 발생하는 열을 이용해 폐기물의 수분을 건조시키는 방법으로 건조과정에서 자연건조 대비 다량의 배가스(악취 포함)를 배출하게 된다. 이에 본 연구에서는 생활폐기물 잔재물(저품위 혼합폐기물)에 대해 Bio-drying으로 건조하는 과정에서 발생하는 악취 특성 분석 및 해당 악취에 대해 약액세정과 활성탄이 적용된 복합 탈취설비의 성능을 확인하고자 하였다.

This study has focused on identifying the cause of agglomeration that occurred in a domestic commercial-scale circulating fluidized bed boiler. Solid refuse fuel (SRF) was fed into the target facility to produce electricity. Agglomeration occurred in the combustor and cyclone during commercial operation. The bed material, clinkers produced in the combustor and cyclone, and boiler ash were collected, and components that are known to cause agglomeration were analyzed. Additionally, the possibility of slagging and fouling formation was predicted using components obtained by XRF analysis. The melting temperature of the bed material was decreased by complex reactions of low-boiling-point metal, alkaline metal and sulfur, and chlorine components. Then, agglomeration was generated because the bed material and ash were melted and combined. Basicity (B/A), which can lead to slagging, was estimated to be above 1.0 (reference 0.5 < B/A < 1.0). The boiler ash had a basicity of 1.83. The slag viscosity index (SVI) was estimated to be between 18.83 and 49.78 (reference 65 < SVI < 72). The boiler ash and combustor clinker had 3.30 and 4.40 total alkali (TA) values, respectively (reference 0.3 < TA < 0.4). This condition determined that slagging and fouling formation easily progressed. This result is expected to be utilized as data for preventing agglomeration formation and clinker generation.

최근 선진국을 중심으로 자원고갈 및 기후변화에 대응하기 위하여 폐기물을 이용한 에너지화 기술(WTE)이 주목을 받고 있으며, 국내에서도 폐자원을 활용한 자원순환형사회 구축을 위해 폐기물 연료화 시설(MBT, Mechanical Biological Treatment)로 고형연료 즉, SRF(Solid Refuse Fuels)를 생산하여 발전하는 시설이 도입되고 있다. 유럽에서는 1990년부터 최근까지 300개 이상의 MBT 시설이 설치 운영 중에 있으며, 초기에는 폐기물의 매립량 최소화 또는 매립지의 환경부하를 절감하기 위한 방법에서, 최근에는 SRF 생산 또는 에너지 생산에 주목적이 되고 있다. 국내에도 ‘16년 현재 부산광역시, 수도권매립지 등 약 20여개의 생활폐기물 연료화 시설이 가동 및 계획 중에 있으나, 생물학적 처리공정(BT, Biological Treatment)이 결여된 MT(Mechanical Treatment)위주의 공정으로 인해 고형연료로 회수할 수 있는 가연성물질이 상당부분 저품위 잔재물로 배출되어 매립 또는 소각처리 되고 있다. 이에 유럽을 중심으로 가연성폐기물을 대상으로 생물학적 처리(BT, Biological Treatment) 기술이 포함된 MBT 시설이 증가하고 있으며, 이 중 하나의 기술인 호기성 미생물의 활동으로 인해 발생되는 열을 이용하여 폐기물에 포함된 수분을 건조시키는 Bio-drying 공법이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 국내 운영되고 있는 생활폐기물 연료화 시설에서 고형연료로 회수되지 못하고 배출되는 저품위 잔재물에 포함된 수분을 Bio-drying 공법을 이용하여 건조하는 과정에서 발생되는 악취의 특성을 평가하고, 악취를 저감하기 위한 적정 약품을 선정하여, 향후 저품위 잔재물 건조공정의 악취 저감 기술을 개발하기 위한 자료로 활용하고자 한다.

전세계적으로 자원고갈 및 기후변화에 대응하기 위하여 신재생에너지 분야에 많은 관심을 기울이고 있으며, 특히 폐기물을 에너지화하기 위한 연료화(MBT) 사업이 주목을 받고 있다. 국내에서는 부산광역시(900톤/일), 수도권매립지(200톤/일) 등 약 20여 곳의 생활폐기물 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuels) 제조시설이 가동 및 공사 중에 있다. 국내의 폐기물 연료화 시설은 최종 제품인 고형연료(SRF)의 함수율을 25%이하로 달성하기 위해서 건조설비를 설치 운영하고 있다. 건조설비의 형태는 드럼형, 유동상형 등 다양하며, 사용되는 에너지원에 따라 열풍건조, 스팀, 태양열, 초음파, 마이크로웨이브, 적외선 건조기 등 다양한 방법이 있다. 하지만, 현재 국내의 폐기물 연료화 시설에 설치된 대부분의 건조설비는 화석연료를 직접 연소시켜 건조열원으로 사용하는 열풍건조 방식을 채택하고 있어, 이를 운영하기 위해서 많은 에너지가 투입되어야 하기 때문에 전체 폐기물 연료화 공정의 경제성을 악화시키고 있는 실정이다. 본 연구에서는 폐기물 연료화 공정에서 발생되는 함수율 25%이상의 건조 대상 시료(중간물)의 특성 분석과 화석연료를 사용하지 않는 습도차 건조 공법을 이용한 건조 전･후의 고형연료(SRF) 특성을 비교 평가하고, 조건별 원단위 소요 풍량 등 설계인자를 확보하여 상용화 설비를 설계하기 위한 자료를 확보하고자 한다.

This study provides experimental results of pH restoration of acidified desulfurization seawater by the addition of the alkalinity enhanced seawater and additives (limestone and fly ash). The conservative seawater desulfurization processes use chemical solutions such as caustic soda (NaOH) or calcium hydroxide(Ca(OH)2). The method proposed in this study was aimed at reducing usage of chemicals. A control test was conducted to simulate the existing process without addition of the alkalinity-enhanced seawater and additives (limestone and fly ash). The pH of desulfurized seawater was increased by pH 5.84 through the conservative restoration process (i.e., adding raw seawater and NaOH solution followed by aeration). The 20%, 50%, and 80% of added raw seawater was replaced by the alkalinity-enhanced seawater. From the experimental result, 0.28, 0.89, and 1.05 m3/hr of 48% NaOH solution could be saved when applying the proposed method of the alkalinity enhanced seawater addition. When desulfurized seawater with pH 3.5 was mixed with raw seawater at a ratio of 1:1, the pH of seawater was increased up to pH 6. Therefore, the seawater restoration goal was set as pH 3.5. Experiments were conducted to increase pH of desulfurized seawater to pH 3.5 using additives (fly ash and limestone). Based on these results, the addition of fly ash and limestone to seawater was proved effective for pH restoration of desulfurized seawater.

최근 선진국을 중심으로 자원고갈 및 기후변화에 대응하기 위하여 신재생에너지의 개발 및 생산에 많은 노력을 기울이고 있으며, 특히 폐자원으로 에너지를 확보하기 위한 정책을 적극적으로 추진하고 있다. 국내에서도 폐자원의 자원순환형사회 구축을 위해 폐자원의 에너지화를 위한 폐기물 연료화 시설(MBT, Mechanical Biological Treatment)을 설치하여 고형연료 즉, SRF(Solid Refuse Fuels)를 생산하기 위한 시설의 도입을 적극추진하고 있다. 유럽에서는 1990년부터 최근까지 300여개소의 MBT 시설이 설치 운영 중에 있으며, 초기에는 폐기물의 매립량 최소화 또는 매립지의 환경부하를 절감하기 위한 방법에서, 최근에는 SRF 생산 또는 에너지 회수가 주목적이 되고 있다. 국내에도 2015년 현재 수도권매립지 등 약 20여개의 생활폐기물 연료화 시설이 가동 및 계획 중에 있으나, 생물학적 처리공정(BT, Biological Treatment)이 결여된 MT(Mechanical Treatment) 위주의 공정으로 인해 고형연료로 회수할 수 있 수 있는 가연성물질의 상당부분이 잔재물로 배출되어 매립 또는 소각처리 되고 있다. 이에 본 연구에서는 국내 운영되고 있는 생활폐기물 연료화 시설을 대상으로하여 고형연료로 회수되지 못하고 배출되는 잔재물에 대한 공업분석, 원소분석, 발열량 등의 특성을 분석하여, 향후 이를 고형연료로 회수하는 공정을 개발하기 위한 자료로 활용하고자 한다.

Among many types of flue gas desulfurization (FGD) facilities, wet type FGD using lime or limestone is most popular in the world because of its simplicity of operation and availability of lime and limestone. Seawater desulfurization utilizes the alkalinity of seawater, thus requires no addition of lime and limestone. The efficiency of seawater desulfurization depends on the variation of alkalinity of seawater at different locations. This study presents the effect of gas-water ratio and total alkalinity of absorbing solution on the removal efficiency of sulfur dioxide from the flue gas by means of seawater. Also this study provides an alternative way to increase total alkalinity of seawater by utilizing fly ash from coal-fired power plants. The increase of removal efficiency with increase of alkalinity was measured as 0.26 ± 0.01% per ppm of bicarbonate alkalinity from the set of experiments using seawater, underwater, and distilled water, the alkalinity of which were 111 ppm, 38 ppm, and 1 ppm, respectively. Capability to increase total alkalinity of seawater using fly ash was confirmed.

공공하수처리장의 하수처리과정에서 부산물로 발생하는 하수슬러지는 2011년 현재 우리나라는 5,299톤/일의 하수슬러지가 발생하여 매립 14.8%, 소각 23.2%, 재활용 21.2%, 해양배출 40.8%의 비율로 처리되었다. 하지만 런던협약 발효로 ‘12년 2월부터 유기성 폐기물의 해양배출이 전면금지 됨에 따라서, 전면 소각, 퇴비화, 혐기소화, 연료화 등의 육상처리시설로 처리하고 있다. 또한, 정부에서도 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 연구와 사업을 지속적으로 추진하고 있다. 현재까지는 슬러지 등의 유기성 폐기물은 단일 물질처리 위주로 시설을 설치/운영하였다면, ‘12년 이후부터는 여러 가지 유기성 폐기물을 혼합/병합 처리하는데 관심이 높아지고 있다. 병합처리의 효율증가를 위해서 가수분해, 약품주입, 초음파 등의 방법으로 전처리를 하고, 혐기소화를 통해 에너지를 최대한 회수한 후 소각, 연료화 등 기존의 방법으로 처리를 하고 있다. 최근에는 안양시 박달하수처리장 지하화 사업에 탈수슬러지, 음식물, 분뇨를 병합하여 열가수분해/혐기소화 공정으로 처리하는 프로젝트가 추진 중에 있다. 하지만, 국내에는 현재까지 열가수분해(Thermal Hydrolysis Pre-treatment, THP) 공정이 가동되고 있지 않아 열가수분해 이후 소화 슬러지에 대한 특성 분석 자료는 전무한 상황이다. 본 연구에서는 Cambi 공법이 적용된 노르웨이 Lindum plant에서 발생되는 열가수분해/소화슬러지와, 국내에서 발생되는 탈수슬러지와 소화슬러지의 물리화학적 특성과 중금속 특성을 평가하여, 향후 지속적으로 보급될 유기성폐기물 에너지화 시설의 기초자료로 활용하고자 한다.