한국 고추 주산단지에 '금탑', '부강' 품종을 1998년과 1999년에 재배하여 4회에 걸쳐 홍고추를 수확하였다. 고추의 과장, 과중, 건물율을 조사하고 색도를 분석한 후 고추 생육기간 동안의 지역별 온도 강우량 일조시간의 기상여건과 상관을 살펴보았다. 고추는 초기수확보다 후기로 갈수록 과장이 짧아지고, 과중은 가벼워지는 경향을 보였다. 두 품종간의 특성은 뚜렷한 차이를 보였으나 연도별 차이는 크지 않았다. 건물율은 수확시기가 늦어질수록 높아졌으며, 고추의 붉은색 비교를 위한 a×L값은 조사에서는 수확시기가 늦어질수록 높아지는 경향이 나타났다. 기상여건과 고추 과실 생장과의 상관관계를 살펴보면, 과장은 수확 전의 적산온도와 양의 상관이 있었다. 과중은 강우량과 수확직전의 적산온도와 상관이 있는 것으로 나타났다. 건물율은 수확 전 온도와 음의 상관을, 일조량과 양의 상관을 보였다. 붉은색 정도는 생육기간의 강우량과 음의, 일조와는 양의 높은 상관이 있었으며, 결정계수(r3)도 모든 외적품질 중 가장 높게 나타났다.

한국 고추 주산지에서 '금탑', '부강' 품종을 1998년과 1999년에 재배하여 4회에 걸쳐 홍고추를 수확하였다. 과실 내적품질로 환원당, capsaicinoids, 비타민C 함량을 측정하여 고추 성장기간의 온도, 강우량, 일조시간의 기상여건과 상관을 살펴보았다. 고추의 환원당 함량은 늦게 수확할수록 높아지는 경향을 보이고 있다. Capsaicinoids 함량은 수확시기별, 년도별 편차가 심하게 나타났으며. 비타민 C의 함량은 품종보다 기상여건에 더 많은 영향을 받았다. 기상여건과의 고추 성분별 상관은 환원당 함량에서는 수확 전 강우량과 음의 상관을, 일조시간과는 높은 양의 상관이 있었다. Capsaicinoids와 비타민 C 함량은 수확 전 강우와 음의 상관이 나타냈는데, 비타민 C의 경우 두 품종 모두 비교적 높은 결정계수(R2 값)를 보였다.

본 연구에서는 지진하중을 받는 교량구조물의 동적거동을 보다 실제적으로 예측하기 위하여 받침의 손상여부는 물론 다양한 영향요소를 고려할 수 있는 이상화된 다자유도 교량해석모형을 개발하였으며, 이를 바탕으로 받침의 손상이 교량구조물의 지진응답에 미치는 영향을 분석하였다. 받침의 손상은 마찰요소를 이용한 단순화된 모형으로 고려하였으며, 발생가능한 받침의 손상조건에 따른 영향을 분석하기 위하여 다양한 마찰계수의 적용에 따른 교량구조물의 응답분포특성을 구하였다. 모의분석 결과로부터 받침손상의 고려여부 및 적용된 마찰계수에 따라 최대응답의 크기 및 발생위치가 서로 다르게 평가되었으며, 특히 교량구조물에서 낙교의 발생가능성이 큰 위치에서의 최대상대거리는 받침의 손상여부에 따라 상당한 영을 받는 것으로 나타났다. 그러나 최대응답의 증가량은 크지 않은 것으로 분석되었다. 그러므로 다경간 단순형 교량구조물에 있어서 받침의 손상에 따른 낙교의 발생가능성을 감소시키기 위한 부가적인 받침보강은 필요시 선택적으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

폐기물매립지에서는 폐기물이 매립되어 혐기성 조건하에 폐기물에 포함되어 있는 다양한 유기물이 미생물에 의해 분해가 이루어지면서 메탄(CH4)과 이산화탄소(CO2)로 이루어진 가스가 발생된다. 메탄은 매립가스 중 지구온난화에 큰 영향을 미치는 물질로 알려져 있고 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)에서도 온실가스로 규정하고 그 배출량을 감축하기 위해 노력을 하고 있다. 따라서 폐기물매립지 내에서 발생하는 매립가스의 발생량을 정확히 추정하는 것이 필요하다. 일반적으로 일차분해모델인 IPCC 모델이 배출량 산정을 위해 사용되며, 모델에 적용되는 변수 중 매립폐기물의 메탄잠재발생량(L0)과 메탄발생속도상수(k)는 모델의 정확성에 영향을 미치는 중요한 변수 중 하나이다. 메탄발생잠재량에 적용되는 매개변수로 생화학적 분해 가능한 유기탄소량을 의미하는 유기탄소(DOC), 혐기성 조건에서 메탄으로 전환 가능한 유기탄소 비율(DOCf), 호기성분해에 대한 메탄 보정계수(MCF), 발생 매립가스에 대한 메탄 부피비(F) 등이 있다. 이러한 매개변수들 중 활동도 자료인 폐기물의 물리적 조성과 매개변수인 DOCf는 메탄발생량 예측에 영향을 미치는 기초적인 자료라 할 수 있다. 이에 2006 IPCC 가이드라인에서는 각 국가의 고유값이 있을 경우 기본값 보다는 국가 고유값을 적용하는 것을 권장하고 있으나, 우리나라의 경우 기본값을 적용하도록 되어 있어 온실가스 배출량 산정 시 과대평가 또는 과소평가가 될 우려가 있어 국가 고유값 개발이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 Biochemical Methane Potential (BMP) 실험을 통해 DOCf를 산정할 수 있는 방법을 제안하고자 하며, 제안된 방법으로 종이류, 섬유류, 고무/피혁류 폐기물들을 대상으로 DOCf를 평가하고자 한다. 연구방법으로는 국내 A매립지에서 매립연령이 8년, 12년, 13년, 14년, 15년, 20년인 폐기물을 굴착하여 수선별을 통해 성상별로 구분한 시료를 사용했으며, BMP 실험을 실시하여 도출된 메탄발생량을 이용하여 DOCf를 산정하였다. DOCf의 평가 방법으로는 매립연령을 0년으로 추정한 메탄발생량 추정치와 8년, 12년, 13년, 14년, 15년, 20년의 메탄발생량의 비율로 DOCf를 평가하였다. 연구결과 매립연령이 8년인 종이류의 DOCf 값은 0.73, 섬유류 0.61, 고무/피혁류 0.03으로 나타났다. 매립연령이 20년인 종이류의 DOCf 값은 0.95, 섬유류 0.89, 고무/피혁류 0.09로 매립연령이 증가할수록 DOCf의 값이 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 매개변수를 통해 국내 환경에 맞는 메탄잠재발생량을 정확하게 예측 가능 할 것으로 사료되며, 향후 더 많은 국내 폐기물매립지의 연구를 통하여 국가 고유값 배출계수 개발 시 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

최근 에너지 수요 증가로 인한 에너지 수급 불균형, 장기적인 화석연료 고갈 위험성, 기후변화 등으로 전 세계적인 에너지 확보 경쟁이 심화되고 있으며 에너지 안보가 모든 국가의 중요한 문제로 부상하고 있다. 이러한 신재생에너지에 대한 관심이 증가하면서 그 일환으로 열에너지 이용에 대한 관심도가 증가하고 있다. 특히 다양한 열원을 사용하여 저급의 에너지를 냉난방이나 급탕 등의 고급에너지로 변환시키는 열펌프 시스템을 이용한 열회수 기술이 널리 적용되고 있다. 공기, 수열, 지열 등의 열원이 적용되고 있으며, 최근에는 하천수, 하･폐수, 광산 등을 열원으로 이용한 연구 사례가 보고되고 있다. 폐기물매립지는 가용 토지자원 잠식뿐만 아니라 주변환경오염 방지 및 매립 종료 후 사후관리에도 많은 비용이 소요되는데, 일반적으로 폐기물매립지 내부는 혐기성 조건으로 운영되며 매립종료 후 30년 동안 사후관리를 의무화하고 있다. 이에 사후관리기간 단축방안 및 사후관리기간 동안 수익을 창출할 수 있는 부지활용방안이 필요하게 되었다. 유럽에서는 독일, 이탈리아 등을 중심으로 매립지 내부에 공기주입을 통한 폐기물의 분해 촉진 기술에 대한 연구가 증가하고 있다. 강제적으로 매립지 내부에 공기를 주입하여 매립지 내부를 호기성으로 전환시킬 경우 폐기물 내의 유기물 분해를 촉진시켜 사후관리 기간 감소 및 침출수 처리 비용 등을 절감시킬 수 있으며, 온실가스 저감효과도 입증되어 최근 CDM 사업으로도 적용되고 있다. 이와 별도로 적정 공기 및 수분의 주입은 폐기물매립지 내부 유기물질의 분해를 극대화할 뿐만 아니라 유기물 분해를 통한 열 발생도 증가시키고 있다. 이에 매립지 내부로 공기주입 시 폐기물의 안정화뿐만 아니라 매립지에서 발생하는 가스의 온도(약 50-80℃)에 주목하고 있다. 폐기물매립지에서의 열에너지 활용 가능성을 A 매립지를 통해 산출하면 A 매립지는 2011년까지 1,145,000톤의 생활폐기물을 매립하였으며, 이중 복토재, 수분, 불연성 물질, 그리고 일부 분해된 가연성 물질을 제외한 잔존 가연성 물질의 함량을 30%로 가정하면 가연성 물질의 양은 343,500톤으로 산정된다. 가연성 물질 중 가연물 함량 50%, 가연물 함량의 원소조성 중 탄소함량 50%로 가정하고 탄소성분에서도 미생물에 의한 분해 가능 탄소와 고정탄소가 있으며, 생분해가능 유기탄소를 60%로 가정 시 생분해가능 유기탄소의 양은 51,525톤이다. 생분해가능 유기탄소 1g당 24 kJ의 열이 배출된다고 가정하면 유기탄소가 호기성 조건에서 분해 시 발생 가능한 잠재열량은 1.24×1012 kJ(2.95×1011 kcal)을 가지게 된다. 이를 열펌프 회수가능열량을 3%로 가정하면 열량은 8.85×109 kcal이며, 난방부하용량 207,8 kW 열펌프의 필요 열량을 1년에 378,432 Mcal로 가정하면 열에너지 회수가능 연한은 약 23년으로 나타나게 된다. 열펌프와 화석연료의 경제성에 대하여 동일열량을 기준으로 살펴보면 전력가격은 산업용 판매단가는 106.83 원/kWh로 전력 1 kWh는 최종사용자 기준으로 860 kcal/kWh이므로 1 Mcal당 91.9원으로 열펌프 난방성능계수를 3.0으로 가정하였을 경우 열펌프의 에너지 비용은 30.6 원/Mcal로 산정된다. 이를 등유와 경유에 비교하면 등유는 1,092 원/L(발열량 8,950 kcal/L), 경유는 1,260 원/L(발열량 9,050 kcal/L)로 가정하였을 때 등유의 비용은 122.0 원/Mcal, 경유는 139.2 원/Mcal로 나타나 등유와 경유를 열펌프 사용으로 대체하였을 때 약 4배의 에너지 비용을 절감시킬 수 있다.

최근 에너지절약 및 대체 에너지 자원 확보, 환경보호 등의 관점에서 안정적이고 친환경적인 신․재생에너지에 대한 관심이 증가하고 있으며 그 일환으로 지열에너지 이용에 대한 관심도 높아져, 국내에서는 2000년경부터 지열의 활용이 이루어지기 시작했다. 특히 열펌프(Heat pump)의 개발 및 발달로 저온의 열에너지 활용이 가능하게 되면서 다양한 열원을 대상으로 열에너지가 활용되고 있다. 열펌프 시스템은 다양한 열원을 적용하여 저급의 에너지를 냉난방이나 급탕 등의 고급에너지로 변환시키는 대표적인 고효율 에너지 기기이다. 열펌프를 이용하여 얻어지는 에너지 효율은 결국 열원측에서 얻을 수 있는 열원의 온도에 따라 결정되는데 주로 공기, 수열, 그리고 지열 등의 열원이 적용되고 있다. 이에 최근에는 하수열, 소각시설 등 환경기초시설 내의 미활용 열원을 대상으로 한 열펌프의 적용사례가 보고되고 있으나, 폐기물매립지의 경우에는 관련 연구가 미흡한 실정이다. 이에 본 연구는 폐기물매립지 내부로 공기 주입 시 발생하는 가스를 열원으로 한 열펌프의 적용 가능성을 평가하기 위한 기초연구로서 호기성 매립지 열원 회수 시스템을 실제 폐기물매립지에 설치 후 현장 실험을 하여 시스템 성능을 평가하고자 하였다. 본 연구 대상 매립지인 A 위생매립지는 경상북도에 위치한 계곡형 매립지(매립면적 56,500 m², 매립용량 1,278,000 m³)이며, 공기주입을 통한 추출가스 열 에너지의 이용 가능성을 평가하기 위해 호기성 안정화 장치, 열펌프, 축열조로 구성된 시스템을 설치하였다. 대상 매립지에 설치된 호기성 안정화 장치는 송풍기, 공기주입용 수직정, 가스 추출정, 바이오필터 등으로 구성되어 있다. 공기주입량은 100 m³/h이며 바이오필터에 투입되는 가스 추출량은 공기주입량과 동일하게 하였다. 가스 추출정은 공기주입정과 5m 거리를 두고 설치하였다. 매립지에서 추출된 가스는 열펌프의 부식을 방지하기 위해 바이오필터(우드칩)를 통해 암모니아와 황화수소를 제거된 후 열펌프에 투입되도록 하였다. 열펌프에 투입된 추출가스는 우선 증발기에서 냉매(R407)와 열교환을 통해 열에너지를 뺏기게 되며, 열을 흡수한 고온저압의 냉매는 압축기를 통해 고온고압의 상태가 된다. 이후 응축기를 거치면서 축열조로 순환하는 물과 열 교환하여 열에너지를 물로 전달하고 열을 빼앗긴 냉매는 저온고압의 상태로 팽창펌프로 들어가 저온저압의 상태가 되어 다시 증발기로 순환하게 된다. 축열조는 열펌프로 얻어지는 열에너지를 저장하는 것으로 물이 순환하여 열에너지를 저장하며 열펌프의 순환이 계속될수록 축열조의 온도는 상승하게 된다. 열펌프의 용량은 3 RT(Refrigeration ton)이며, 가스-냉매-물 방식이다. 실험결과 추출가스의 온도는 30-39℃를 나타났으며, 증발기에서는 평균 7.63 kW, 응축기에서는 평균 10.18 kW의 열량을 흡수하여 외기온도에 따라 증발기와 응축기 내에 유･출입되는 유체의 온도는 변화하였지만 안정적으로 열량을 흡수한 것으로 나타났다. 전력은 평균 3.1 kW가 소비된 것으로 나타났다. 열펌프의 난방성능계수(Coefficient of performance, COP)는 평균 3.2로 열펌프에 전력 1 kW 소비 시 3.2 kW의 열량을 발생시키는 것으로 나타났다. 기존 공기열원 열펌프는 외기온도가 낮은 동절기에는 COP가 낮아지는 문제점이 있으나 호기 성매립지의 경우에는 동절기에도 가스의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있기 때문에 외기온도 저하에 따른 COP저하는 크지 않을 것으로 판단된다.

The objective of this paper is to assess the applicability of heat recovery at aerobic landfill as a geothermal heat source.This paper presents a case study of installing gas source heat recovery system at an aerobic landfill to collect landfillgas heat. The system consists of three subsystems, i.e., the air injection system including a biofilter, the heat pump systemand the thermal storage tank. A biofilter is necessary to remove the content of harmful compounds in the gas that entersthe heat pump. The field test results showed that temperature for landfill gas was increased slightly from 29 to 38oC inthe phase of aeration because of decomposition of organic carbon. The biofilter effectively treated CH4, H2S and NH3in the gas to prevent the corrosion of the heat pump. The coefficient of performance (COP) of the heat pump was 3.2,which means that 3.2kW of heat energy could be obtained by 1kW of electrical energy used for the heat pump. Thisstudy estimated the energy cost for the different heating systems. As a result, the heat pump can reduce the energy costby 75% compared with kerosene and diesel. Therefore, it is concluded that aerobic landfills are a suitable resource forheat recovery.