2005년부터 음식물류폐기물의 직매립이 금지됨에 따라 이에 따른 처리수단으로 자원화(민간 사료화, 공공퇴비화 위주)시설을 많이 설치하여 운영하였다. 하지만 음식물류폐기물을 이용하여 생산된 사료와 퇴비에 대한 사용자들의 부정적인 인식으로, 생산된 부산물이 다시 폐기물로 되는 악순환이 지속되어 왔다. 또한 런던협약에 의해서 2012, 2013, 2014년에 하수슬러지, 음폐수, 축산분뇨 및 하수슬러지 등 유기성폐기물의 해양배출이 금지됨에 따라 고농도의 유기물을 육상에서 처리해야 했기 때문에 부수적으로 바이오가스를 얻을 수 있는 혐기성 소화에 많은 관심을 갖게 되었다. 그러나 많은 지자체에서 혐기성 소화의 이해와 운전기술의 부족으로 시설 운영에 실패 또는 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 음식물류폐기물과 음폐수의 혼합소화 운전을 하고 있는 대전광역시 내 바이오 에너지화 시설의 혐기성 소화 효율을 실험적으로 분석하고 향후 유기성폐기물의 혐기소화를 이용한 처리 가능성을 살펴보았다. 음식물류폐기물과 음폐수의 총 반입량은 평균 353.17 ton/day이며 그 중 296.47 ton/day이 혐기성 소화조에 투입되었으며 나머지 56.7 ton/day는 매립처리하는 것으로 측정되었다. 시설 내 중간 저장조, 혐기성 소화조, 안정화조의 경우 평균 TS 제거 표율은 72.5%, VS는 80.2%로 측정되었으며 평균 바이오 가스 발생량은 26,450 Nm3/day, 이중 CH4 함량은 63.83%로 측정되었다. VS당 바이오 가스 및 CH4 발생량은 0.77 Nm3-biogas/kg-VS, 0.49 Nm3-CH4/kg-VS로 측정되었으며, VS/TS 비는 중간 저장조, 혐기성 소화조, 안정화조에서 각각 87.0%, 72.5%, 62.5%로 나타났다. 이와 같은 결과를 기반으로, 바이오 에너지화 시설 내 혐기성 소화조 및 안정화조에서 메탄생성세균이 활발하게 성장하고 있어 소화조 효율이 높은 것으로 판단되었다.

Since 2005 the landfilling of food waste has been prohibited, and many recycling facilities (private, domestic, animalfeed conversion, public composting) have been constructed and operated as waste-treatment centers. However, due to the negative attitude of users on the domestic animal feed and compost produced from food waste, the byproducts of waste have created a vicious cycle, needing treatment themselves. In addition, the London Convention prohibited the discharge of organic waste such as sewage sludge into the ocean in 2012 and of food-waste leachate in 2013. An alternative to landfilling and incineration is to treat biomass with anaerobic digestion. However, the anaerobic-digestion efficiency of the Daejeon City bioenergy facility, which has adopted a mixed digestion process of food waste and food waste leachate, has not been reproduced in other municipalities due to a misunderstanding of anaerobic digestion and a lack of operating skill. Thus, the anaerobic-digestion efficiency of the bioenergy facility in Deajeon is analyzed, and it provides basic information for the anaerobic co-digestion of organic wastes.

지속 가능한 신재생 에너지에 대한 수요는 전 세계적으로 증가하는 반면 공급은 제한적인 상황이다. 본 논문에서는 대전광역시 내에서 발생하는 가연성 생활폐기물로부터 생산되는 고형연료(SRF)를 전용 소각로에서 소각하여, 생산된 스팀을 터빈 발전기를 이용하여 전기를 생산하고 잉여스팀을 대덕산업단지에 공급하고, 음식물류폐기물 및 음식물 쓰레기 침출수의 혐기성 소화로 인해 발생기는 바이오가스를 대전열병합발전(주)에 공급하는 방안에 대한 경제적 타당성을 분석하였다. 잉여 바이오가스 공급의 경우 음식물류폐기물 및 음식물 침출수 재활용 과정에서 발생하는 바이오가스 26,300m³/day 가운데 23,200m³/day를 대전열병합발전(주)에 공급하도록 하고 잉여스팀 공급의 경우 2023년에 약 204,000ton/yr까지 수요가 꾸준히 증가할 것으로 예상되므로 25.7ton/hr의 증기를 155day/yr 기준으로 공급할 것으로 예상된다. 대덕산업단지의 추가 증기 수요는 연간 101,537ton으로 추정된다. 바이오가스 구매 비용은 생산 단가의 30%로 계획하고 잉여 바이오가스의 예상 공급량은 23,200m³/day로 대전열병합발전(주)의 기존 소비량인 18,627m³/day보다 많으나, 대덕산업단지에 공급되는 잉여스팀의 연간 예상 공급량은 96,000ton/yr로 대덕산업단지의 추가 증기 수요인 101,537ton/yr보다 적다. 이것은 잉여 자원의 순환이 대전의 에너지 수요의 균형을 이룰 수 있는 가능성을 나타낸다. 이를 통해, 잉여스팀 활용 측면에서 대전광역시는 50%의 매출 발생, 대전열병합발전(주)은 40%의 부가적 이윤 창출, 대덕산업단지와 인근 지역사회는 10% 비용 절감 효과를 기대할 수 있으며, 잉여 바이오가스 활용 측면에서 대전광역시는 30%의 매출 발생, 대전열병합발전(주)은 60%의 부가적 이윤 창출, 대덕산업단지와 인근 지역 사회는 10%의 비용 절감 효과를 기대할 수 있다. 또한 화석연료 사용 절감을 통하여 그에 대한 에너지 의존도를 줄이고 온실가스 감축 효과로 인한 국가 환경에너지 정책에 기여하여 환경적인 측면으로 우수한 성과를 얻을 수 있으며, 지역 기업의 경쟁력 강화를 도모하고 에너지 자금 사용에 따른 법인세 감면 및 온실가스 감축 사업을 통한 수익창출을 기대할 수 있다. 본 연구는 지역난방을 지역 사회에 공급하고 스팀을 에너지원으로 대덕산업단지에 공급하기 위한 에너지 네트워크를 구축하기 위해 수행되었다. 잉여스팀 및 바이오가스의 사용과 관련된 초기 투자비용, 운영 및 유지 보수비용이 계산되었고 NPV 및 IRR 분석 결과 경제적으로 실현 가능함이 밝혀졌다.

우리나라 에너지 소비는 지속적으로 증가하는 추세를 보이고 있으며 그동안 사용의 편의성으로 인해 화석에너지에 대한 의존도가 계속 증가하고 있다. 그러나 화석연료의 고갈과 화석에너지 가격 상승으로 인해 신재생에너지원에 대한 관심이 커지고 있다. 이에 정부는 신재생에너지 산업화를 유도하고 2035년까지 전체에너지의 11%를 신재생에너지로 공급하겠다는 계획을 설정하였다. 간벌폐기물은 산림에서 간벌작업 시 발생하는데, 대부분 따로 처리하지 않고 산림에 적재하게 된다. 산림에 적재하면 자연적으로 썩게 되고 거름으로 이용되어 산림에 도움이 된다. 하지만 목재가 높은 발열량을 가지고 있어 에너지원으로 사용될 수 있고, 무분별한 적재 때문에 산사태를 유발할 가능성이 있기 때문에 적절한 처리가 필요한 실정이다. 대전광역시의 임상별 임목축적은 2014년 기준 침엽수 2,152,352m³, 활엽수 924,836m³, 혼효림 662,914m³ 이다. 본 연구에서는 대전광역시 간벌폐기물의 발열량 측정과 기초실험을 통하여 에너지원으로서의 가치를 평가하였다. 삼성분 분석 결과, 수분은 평균 13.6%, 가연분은 78.9%, 회분은 평균 7.5%로 나타났다. 모든 항목이 Bio-SRF의 기준을 만족하였다. 원소분석 결과, C는 평균 53.6%, H는 5.7%, O는 34.8%, S는 0.02%, Cl은 0.2%로 나타났다. 중금속의 경우 Hg, Cd, Pb, As 모두 평균 0.1mg/Kg, Cr은 1.1mg/Kg으로 나타났다. 모든 항목이 Bio-SRF 기준을 만족하였다. 발열량의 경우 발열량계로 측정한 저위발열량은 평균 4,850Kcal/Kg, 위에서 분석한 삼성분 값을 활용하여 Dulong's equation을 통한 저위발열량은 평균 4,411Kcal/Kg으로 측정되었다. 모두 고형연료(Bio-SRF)제품의 저위발열량 품질기준인 3,000Kcal/Kg을 충족하였으므로 에너지원으로써 충분한 가치가 있다고 판단된다.

2014년 기준 대전광역시의 생활폐기물 발생량은 총 1451.2톤/일로 재활용품 496.7톤/일, 분리배출 음식물 400.1톤/일, 가연성폐기물 495.1톤/일, 불연성폐기물 59.3톤/일인데 매립으로 227.8톤/일이, 소각으로 297.6톤/일이, 재활용으로 925톤/일이 처리되어지고 있다. 이를 해결하기 위한 금고동 위생매립장은 대전광역시 전역에서 발생하는 생활폐기물 등 1일 평균 약 780톤을 매립 개시 후 1996년 8월부터 2020년(예상)까지 안정적으로 처리할 수 있는 대단위 위생매립장이다. 그러나 매립되는 폐기물의 성상 변화 및 2020년으로 예상되어지는 매립연한 때문에 문제가 발생하고 있다. 이를 해결하기 위해 환경에너지종합타운을 조성하여 반입되는 생활폐기물의 일부를 SRF 시설을 통해 고형연료화 할 예정이다. SRF 시설은 폐기물에 함유된 수분, 금속, 유리 등과 같은 불연성분을 건조, 파쇄, 선별 등의 공정을 통하여 제거하고 가연성분을 가공해 고체 연료화 하는 시설이다. 폐기물의 청정 처리는 물론, 에너지 효율도 높아 에너지 부족 문제 해결과 더불어 주거 및 대기환경 문제 해결이 가능하기 때문에 우리나라의 현실에 상당히 적합한 기술이라고 판단할 수 있다. 또한, 기존의 폐기물 소각시설에 비해 운영 비용이 적게 들며, 청정처리 과정을 거치기 때문에 님비(NIMBY) 현상에 따른 지역 주민들의 반발 우려도 적은 편이다. 2018년 2월 가동 예정중인 SRF 시설은 200톤/일×2계열 = 400톤/일 시설규모로써, 설계기준 가동 일수는 261일/년이고 가동시간은 16hr/일이다. 이 시설을 통해 매립장으로 반입되는 생활폐기물중 286톤/일 (400톤/일 × 261일/년 ÷ 365일/년)이 고형연료로 전환된다. 전환된 비성형 상태의 고형연료는 폐기물연료화부속시설의 보일러를 통해 에너지가 회수된다. 2018년 2월부터 시설이 본격적으로 가동되면 매립장으로의 반입폐기물량 변화는 불가피하다. 이를 분석한 결과 매립대상폐기물인 생활폐기물과 사업장생활계폐기물이 전처리시설로 투입됨으로써 매립되는 폐기물량이 17~21%까지 감소될 수 있으며, 이에 따라 매립장 사용연한의 연장도 꾀할 수 있다고 판단되어진다.

발생 폐목재는 점진적으로 증가하고 있으나 국내 낮은 재활용 기술 수준과 관리체계가 미흡하여 적절한 분리, 수집이 이루어지지 않고 일부만 재활용 한 후 버려지는 문제점이 있으며 혼합폐기물의 형태로 발생하여 불법 매립 및 소각에 의하여 처리되고 있는 실정이다. 단순 소각 보조재로 사용하고 있는 폐목재를 에너지 회수에 가치가 있는 대상으로 하여, 물리･화학적 성상을 조사하여 2차 환경오염 유발에 대한 기초 조사와 에너지화시설 설치 등의 방안을 제안하는 것이 연구의 시작점이다. 대전광역시에서 발생하는 폐목재의 발생량 및 성상을 분석하고 이를 통하여 안정적인 처리 방안과 다방면의 활용 방안, 그리고 가연성 폐자원 에너지 회수 방안을 검토한 결과 다음과 같은 결론을 도출할 수 있다. 첫 번째, 대전광역시 내 발생되는 폐목재는 평균 약 40톤/일로 발생되며 발생원에서 1차적으로 각 구에서 운영하는 재활용 센터로 반입되어 1차적 재활용 및 간이 파쇄를 거쳐 남은 폐목재는 구분 없이 최종 처리장인 폐목재 파쇄장으로 반입되어 처리 된다. 두 번째, 폐목재 파쇄장에서 파쇄 후 야적된 폐목재를 채취하여 분석한 결과 수분 전체 평균 13.3%, 가연분 80.0%, 회분 6.7%로 나타났으며 원소분석 결과 C 46.3%, H 5.8%, O 36.5%, N 2.1%, S 0.1%, Cl 0.3%로 나타났다. 세 번째, 폐기물 내 중금속 분석을 시행한 결과 전체 평균 Hg 0.1mg/kg, Cd 0.1mg/kg, Pb 3.9mg/kg, As 1.4mg/kg, Cr 5.1mg/kg으로 분석되어 중금속 용출 등에 대한 우려는 발생하지 않는 것으로 판단된다. 네 번째, 발생 폐목재에 대한 저위 발열량 분석을 수행한 결과 이론적 저위발열량은 전체 평균 3,860kcal/kg으로 분석되었으며, 열량계 측정 결과 3,955kcal/kg으로 분석되었다. 이론적 발열량과 열량계 측정 결과의 차이는 약 100kcal/kg으로 채취된 시료의 수분함량의 변화에 따라 다소 차이가 나타난 것으로 사료된다. 발생 폐목재의 특성과 대전광역시 내 발생되는 폐목재의 특성을 고려한 분석 결과를 기준으로 폐목재만을 처리하는 전용 보일러 설치로 여열 회수 등의 에너지화 방법을 통하여 처리 효율 및 경제성 등이 적절하다고 사료된다.

This study was initiated to examine the potential impacts on the environment during the management of food waste by anaerobic digestion in Daejeon Metropolitan City (DMC) that is built in 2017. The evaluation was based on both material flow analysis (MFA) and life cycle assessment (LCA). The MFA study was performed using STAN 2.5, while the LCA was conducted according to ISO standards by utilizing Total 4 LCA software with the incorporation of CML 2002 methodology. According to the LCA results, global warming potential (GWP), acidification potential (AP), eutrophication potential (EP), and photochemical ozone creation potential (POCP) were found to be approximately 166 kg CO2-eq/ton of food waste, 0.43 kg SO2-eq/ton of food waste, 0.66 kg PO4 3−eq/ton of food waste, and 0.08 kg C2H4-eq/ ton of food waste, respectively. The disposal stage showed higher impact of GWP on the environment due to the landfilling of solid sludge and screening waste. In case of eutrophication potential, the treatment phase showed the highest impact on the environment, mainly because of the consumption of electricity. Based on the results of normalization, the highest environmental impacts was found in the treatment stage related to eutrophication potential. The results of LCA would provide policy-makers to identify and reduce potential environmental impacts associated with food waste to biogas conversion in DMC by life cycle.

Food waste, a putrescible form of waste, comprised of 30% of the total municipal solid waste stream in Daejeon Metropolitan City (DMC) in 2012. Proper management of food waste is a challenging task for local government. This study was conducted to determine material flows when treated food waste in various recycling facilities. Material flows in the recycling processes were collected by site surveys, field trips and discussion with operators and governmental employees. Material flow analysis (MFA) was conducted to quantify the flow of food waste from generation to disposal for the year 2012. MFA along with its mass transfer coefficients were determined based on the inputs, outputs and waste fluxes. According to the mass transfer coefficient results, treatment efficiency for the dry and wet feed manufacturing facility was found to be higher than other treatment facilities. Water consumption was higher for the composting site, resulting in large volume of wastewater (mass transfer coefficient 1.539). While large amounts of screening materials such as plastic, chopsticks, aluminum foils, and bottle caps were generated at the composting site, mass transfer coefficients (0.312) at the dry and wet feed facility were relatively high, implying effective treatment of food waste occurring. The results of this study help to facilitate waste management policy decision-makers in developing effective food waste management techniques in DMC.

우리나라는 에너지의 97%를 수입하고 있어 에너지 의존도가 매우 높으나 폐기물의 발생량은 점차 증가하고 있어 효율적인 처리방안 강구가 시급한 실정이며 폐기물 에너지화 기술의 발전 및 증가추세 등을 감안할 때 그 중요성이 점차 증가하고 있다. 과거 폐기물 연료인 폐기물 고형연료(RDF), 폐플라스틱 고형연료(RPF) 폐목재(WCF), 폐타이어(TDF) 등으로 세분화되어 폐기물 운송에 따른 비산먼지와 제조 시 보관처리에 따른 악취 및 오염 또는 고형연료 연소 시 대기오염에 따른 다이옥신, 중금속 문제 등으로 사용 및 품질기준이 엄격히 제한되는 동시에, 낮은 효율 및 과다한 예산 등의 문제로 인해 연료로 사용하는데 많은 제약이 따르고 있다. 그러나 2013년 4월부터 모든 폐기물재활용 연료를 일반 SRF(Solid Recovery Fuel)와 바이오 SRF로 이분화하여 품질등급기준이 완화되었다. 그러므로 단순소각, 연료화, 물질 재활용 등 사용량에 급격한 증가가 예상되므로 전국 주요도시에서 발생하는 폐목재의 SRF로써의 잠재성을 평가하여 활용가능성을 진단하는 역할이 시급하다고 사료된다. 따라서 본 연구에서는 대전광역시에서 발생되는 폐목재의 에너지화를 통한 잠재력 분석 및 활용가능성 그에 따른 경제성을 평가하여 RPS(Renewable Portfolio Standard) 정책에 부응하는데 그 목적이 있다. 대전광역시에서 발생되는 폐목재는 임시보관장에서 해체작업을 거쳐 금고동 위생매립장의 폐목재 파쇄장에서 파쇄처리 후 음식물 퇴비화 수분조절제(톱밥) 및 소각장의 보조연료로 사용되고 있다. 이러한 용도로 사용되고 있는 대전광역시 내 폐목재에 대한 삼성분, 중금속 용출시험, 원소분석, 발열량분석 등을 통하여 대전광역시에서 발생하는 대형폐기물의 SRF적합성을 평가한 결과 수분함량이 평균 13.4wt.%로 성형품의 기준10 wt.% 이하를 초과하는 문제가 예상되나 임목폐기물(17.5 wt.%)를 제외하고 폐목재와 가구류만의 평균 11.35 wt.%로 충분한 시간 보관하여 자연건조 한다면 수분량이 기준이하로 감소 될 것으로 판단되고, 중금속, 원소분석, 발열량 검사결과 SRF기준에 부합하여 고형연료제품으로의 사용이 가능 할 것으로 사료된다. 이와 같은 대전광역시 발생 폐목재를 이용한 SRF를 이용하여 RDF 전용발전소･신형폐기물소각･신일동소각로의 발전효율을 비교한 결과 RDF 전용발전소 > 신일동소각로 > 신형폐기물소각순으로 절감효과를 기대할 수 있으나 “설치비용과 운전관리비용 등을 고려할 때 SRF를 제조하고 열에너지 이용을 위해 새롭게 전용보일러를 설치하는 것보다 기존 대형소각로를 대상으로 에너지 회수 효율을 높이거나 발전설비를 부착･보완하는 방안의 검토와 아울러 민간기업에 위탁하여 RDF 전용발전에의한 에너지를 절감 하는 것이 바람직하다”판단된다.

전 세계적으로 경제활동이 증가함에 따라 자원과 에너지 소비가 확대되면서, 유가 급등과 같은 자원 위기와 기후변화로 대표되는 환경위기를 동시에 겪고 있다. 이에 따라 석유나 석탄과 같은 1차 에너지를 대체할 수 있는 신･재생에너지를 확대 생산･보급함으로써 에너지의 수입 의존율을 줄여나갈 실질적인 방안 마련이 진행되고 있다. 여러 종류의 신･재생 에너지 중에서 특히 폐기물의 에너지화는 화석연료를 대체하고 온실가스 발생을 줄임으로써 지구온난화로 인한 기후변화에 대응할 수 있는 유력한 수단으로 평가받고 있다. SRF(Solid Refised Fuel)란 생활폐기물에서 폐합성수지류, 폐종이류, 폐목재류 등과 같은 가연성 고체폐기물을 원료로 하여 수분과 불연성분을 제거하고 분쇄, 분리, 선별, 건조, 성형 등의 가공 공정을 거쳐서 제조되는 고형연료이다. 현재 대전광역시의 생활폐기물 배출량은 1,469ton/일(2012년 기준)로 그 중 약 66.5%는 재활용이 되고 있다. 그리고 2017년 자원순환단지 설립을 계획하고 있으며 폐기물의 재활용을 넘어 에너지 회수, 효율적 자원순환 체계 구축이라는 전략을 내세우고 있다. 본 연구는 신규로 조성될 대전광역시 자원순환단지와 연계하여 대전광역시 생활폐기물의 에너지화에 대한 잠재량을 산정하고 이에 따른 활용방안을 모색하는 것을 목표로 하고 있다. 연구결과, 대전시 생활폐기물의 저위발열량은 3,870~3,894kcal/kg 였으며, 고위발열량은 4,417~4,441kcal로 나타났고 에너지 잠재량은 연간 33,900 TOE을 상회할 것으로 예측되었다.

The management of household hazardous waste (HHW), a component of municipal solid waste (MSW) has become a major of concern partly due to their potential toxicity upon disposal. Improper management of such waste can deteriorate the environment and cause serious damage to the human health. This paper discusses the current fundamental management practices, which include the generation rate, collection systems and treatment using the survey reviews of households and interviews held with experts in the Daejeon metropolitan city. Surveys of more than 378 people in Daejeon Metropolitan City were conducted to investigate the characteristics, generation rate, social behavior and awareness regarding disposal of HHW. The target items used in this study includes used lamps, used batteries, pharmaceuticals, and household pesticide chemicals. According to the survey conducted, the generation rates of HHW varied depending upon the dwelling type, collection system, and waste type. Apartment complex residents participated actively in source separation, using the established collection system with limited items (e.g., fluorescent lamps and batteries), while single family housing residents tend to store HHW at households. There is still a need for public awareness, detailed policies and legislation requiring source segregation at households, and better collection systems for HHW. The results of this study can be used for developing better management of HHW in municipal solid waste streams to prevent potential environmental impacts and human health risks.

Over the past few decades, many scientists and environmental activists emphasized the importance of sustainable society and warned the global warming. As one of efforts to achieve the sustainable society and maintain no more of global warming, the RDF (Refuse Derived Fuel) production from domestic solid is taken into account seriously in Daejeon, Korea. Currently, the pay per throw system is active from 1995 and is quite stabilized. Recyclable wastes such as metal scraps, glass, papers, and fibers like clothes should be discarded separately and not be mixed with other types of waste being disposed of eventually. To assess the potential for the conversion of domestic solid waste into a heat source, i.e., RDF, the proximate analysis, the classification into 10 components, and the calculation of heat value based on the result of the elemental analysis were performed. Based on the preceding analysis, the domestic solid waste produced daily in Daejeon, Korea has a potential for conversion into an alternative energy source, RDF in technical aspect. Proper blending of combustibles, however, is necessary to enhance the heating value of RDF being produced and to be more viable in economic aspect.

Quantifying greenhouse gas (GHG) emission is important for evaluating various reduction measures for greenhouse gas, which causes significant negative impacts on earth. To estimate GHG emission from waste sector over the period of between 2000 and 2009 in Daejeon Metropolitan City, the 2006 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) and Korean GHG Inventory for local government guidelines and methodologies were employed. Four different waste treatment methods (landfill, incineration, biological treatment, and Sewage wastewater treatment) were evaluated to estimate GHG emission by following the guidelines. The trends of GHG emission rate by direct emission increased between 2000 and 2009 as a result of increased incineration rate. The solid waste sector was directly responsible for 307,700 tonCO2eq/yr in 2009. Incineration contributed approximately 57% of the GHG emission, while landfill disposal was responsible for about 30% of the GHG. Approximately 464,400 tonCO2eq/yr in 2009 was emitted by indirect emission from the waste sector. Based on the results, a variety of measures are needed to reduce the GHG emission from waste sector in Daejeon Metropolitan City along with implementing effective waste source reduction and recycling policy. More specifically, this evaluation proposed that among the possible reduction options, further source separation of recyclables as well as improved diversion of recyclable materials at proposed Daejeon resource recycling complex in 2014 would have the greater benefits for reducing GHG emissions in Daejeon Metropolitan City's waste sector.