본 연구에서는 단순 폐기 되는 농업폐기물(토마토, 고추, 파프리카)을 고형연료로 재활용하기 위한 열 풍건조장치를 개발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 연구를 위해 건조용량 500 kg/hr인 쓰레기소각장 폐열을 열원으로 사용하는 건조기를 제작하였다. 경상남도 진주시 농산물 시장에서 구입 한 남해산 시금치를 실험원료로 사용하였다. 열교환기에서 스팀 열교환에 의해 가열된 건조공기를 열풍 으로 사용하여 절단 원료 투입량(126, 250, 300 kg), 원료교반여부(수동 교반, 수동 비교반), 건조방식 (건조물 정치, 건조물 이송), 건조시간(0.25, 0.5, 0.6 hr)에 따른 건조특성을 파악하였다. 투입 원료의 함수율은 85.65%로 측정되었으며, 소각장 공급 스팀에 의해 열교환기에서 가열된 건조공기온도는 건조 기에 투입된 실험원료의 퇴적고에 따른 압력저항에 의해 다소 차이를 보였으며 약 108 내지 144℃로 측정되었다. 동일 건조방식, 투입량, 건조시간, 건조공기온도에서 상하층간 원료를 교반하는 하는 경우가 그렇지 않은 경우에 비해 약 2배 정도의 높은 건조속도를 보였다. 각 실험에서 건조용량은 약 500 kg/hr으로 나타났다. 국내 농산물 건조기 157개의 농업실용화재단 검사성적서를 기준으로 투입 에너지에 대한 건조 소요에너지 비를 나타내는 건조효율을 비교한 결과 국내 농산물 건조기 57.76%, 개발 된 농업폐기물 건조기 33.46%로 기존 농산물 건조기에 비해 낮게 나타났다. 개발된 농업폐기물 건조기는 건조시간이 1시간 이내로 건조시간이 짧으며, 건조 중 많은 풍량이 손실되어 건조효율이 저하된 것으로 판단되었다. 소각장 폐열을 직접 건조열원으로 사용하는 경우 건조공기온도는 최저 160℃ 이상으로 예상 되는 바 건조용량이 크게 향상될 것으로 예측된다.

2013년 국내 시설(비닐, 유리 온실)에서 재배되는 토마토, 풋고추, 파프리카의 생산량은 총 632,315톤으로 잎, 줄기 등 발생되는 폐기물은 수확량의 약 30%에 해당되는 189,695 톤으로 추정되며 대부분 노지에 방치 유실되거나 소각 처리된다. 본 연구에서는 이 처럼 단순 폐기되는 농업폐기물을 재활용한 고형연료 제조에 필요한 건조 장치를 개발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 연구를 위해 건조용량 100kg/hr인 실험실용 건조기를 제작하였다. 경상남도 진주시 농업기술원 온실에서 재배되는 파프리카, 토마토, 딸기, 가지, 고추 등의 부산물을 실험원료로 사용하였다. 원료성상, 원료이송방식, 송풍량, 건조온도, 건조시간에 따른 부산물 건조특성을 파악하였다. 원료를 비교적 짧게 절단하고 열풍이 배출되는 다공판위를 견인형 컨베이어로 이송시키는 형태의 경우 건조실험 결과 세절된 원료에서 추출된 내부 수분이 외부로 유출되어 원료들 사이의 공극을 채워 건조공기가 원료 층을 통과하지 못하게 하고, 특히 100℃ 이상 고온에 노출되는 경우 원료표면에 잔류하는 유출 수분이 건조되면서 막을 형성하여 내부 원료들은 전혀 건조가 되지 못하는 현상이 관측되었다. 이러한 원료내부의 공극형성 불량으로 국부적으로 공기가 통과되는 부분만 집중적으로 급격한 건조가 진행되고 공급된 건조공기 대부분이 이 부분으로 유출되어 효과적인 건조가 전혀 진행되지 못하였다. 피건조물 사이의 공극형성을 위해 원료를 절단하지 않고 수행한 건조실험 결과 송풍량 및 온도에 따라 건조속도 및 처리용량이 다르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 특히 송풍량과 압력을 증가시킨 건조 실험결과 건조 상하층 간 불균일 건조해소 및 건조속도, 건조능력에서 연구목표치인 100kg/hr, 60%/hr를 상회하는 결과를 보였다. 특히 건조공기온도 150℃ 이하에서도 송풍량을 증가시켜서 원하는 건조작업 수행이 가능함을 확인할 수 있었다. 결론적으로 시설농업폐기물 같은 산물밀도가 작은 초본계 원료도 컨베이어형 원료이송 형태로 연속식 열풍건조가 가능함을 확인하였다.

원자력발전소내 습식저장중인 사용후핵연료의 건식저장을 위해서는 캐니스터 내부에 사용후핵연료를 옮겨 담은 이후, 건 식저장 캐니스터 내장품이나 사용후핵연료 다발의 부식방지 및 피복관의 열화방지를 위해 모든 수분은 제거해야 한다. 캐 니스터 내부의 수분을 제거하는데 사용할 수 있는 기체강제순환 건조시스템 개발을 위한 연구개발이 진행중이다. 본 연구 에서는 기체강제순환 건조시스템 설계, 제작을 위한 예비설계를 수행하였다. 예비설계에는 캐니스터 내부 잔존수분 제거를 위한 건조사례조사, 건조관련 규격이나 표준, 건조합격기준, 건조장치구성, 현장요구분석, 습식저장중인 사용후핵연료 특성 을 포함하였다. 예비설계를 통하여 기체강제순환 건조시스템의 설계 개념도와 P&ID를 도출하였고, 이를 활용하여 건조시 스템 제작을 위한 상세설계를 수행할 것이다.

Waste oyster shell is a waste product from oyster-culturing farm and also presents a major disposal problem in itself. The present study is conducted to develop equipments for recycling waste oyster shells etc. Through the processing of the recycling treatment of wasted marine products, it is transfered and used as the other functional materials. The advanced drying and crushing equipments are designed and conducted the performance evaluation. Finally, it was shown that performance of these are superior to that of the other existing equipments.

In this study, the 2-way condensation system was designed applying air-to-air heat pump to dry a marine product such as squid in the winter. And to be made the drying apparatuses by this system, there are two kinds of type, A type, was set a compressor outside of the drying apparatus, B type, was set a compressor in the drying room. And then the variations of temperature in drying room were measured to compare the heating performance of the drying apparatuses between A type and B type at -6.5℃, outdoor temperature. The temperature of the drying room for B type was increased to 36℃ but the temperature of the drying room for A type was not increased to 36℃, to be increased to 20℃.

The technology for sludge drying using a microwave is a primary process in producing solid refuse fuel in the waste-toresource process. In this paper, the drying efficiency is improved by investigating chamber types such as square and circle with various mechanical conditions such as the magnetron power, the height of microwave irradiation, and the sludge thickness. In identical conditions, the moisture content was generally uniform in the circle chamber due to the uniform distribution of microwave irradiation, and the drying efficiency was higher in the circle chamber compared to the square chamber. In the case of the circle chamber, the drying rate was increased by more than 30% and the energy for sludge drying 507.9 kcal/kg of water was reduced. Hence, the application of a circle chamber should save energy consumption in sludge drying.

In this study, GC-MS linked with an automatic thermal desorber was used to quantitatively analyze the odorous and volatile compounds in the gas emitted from a sewage sludge drying facility. In addition, the removal characteristics of these compounds were investigated by using a pilot-scale packed bed wet scrubber. A quantitative analysis for 58 odorous and volatile compounds in the gas was successfully achieved with GC-MS and GC-FPD. The a quantitative analysis revealed the major odorous compounds were hydrogen sulfide and acetaldehyde. In addition, D-type siloxane compounds such as octamethylcyclotetrasiloxane (D4), decamethylcyclopentasiloxane (D5), and dodecamethylcyclohexasiloxane (D6), were quantitatively measured. The concentrations of siloxane compounds measured in the gas were in the range of 4.54- 7.36 ppmv, higher than those in landfill gas. The average removal efficiency of the odorous and volatile compounds in a wet scrubber was 67.37%. D4, D5, and D6, which are hydrophobic compounds, were also removed by as much as 50.68%, 44.56%, and 70.26%, respectively.

열풍건조 시스템의 열 및 물질전달은 기본적으로 수분과 온도 구배에 의해서 이루어지며, 이 과정은 수증기 압력의 변화로 인한 증기의 확산, 함수율에 따른 피건조물의 비열, 열전도 계수, 확산계수 등의 변화, 공기와의 접촉면에서 수분의 증발량과 증발열에 의한 에너지 손실 및 피건조물로부터 증발한 수분의 확산과 대류에 의한 공기 중으로의 물질 전달 등 복잡한 현상들이 포함되어 있으며 이러한 건조현상에 대한 열 및 물질전달 연구는 다양하게 추진되었다. 그러나 대부분의 건조분야 연구는 이들 건조현상들에 대한 해석을 통해 장치의 크기, 가열형태, 운전성 및 피건조물의 특성에 따른 형식 등의 측면에서만 그 중요성이 강조되어 왔으며, 에너지 이용효율 측면에서의 장치개발이나 폐열회수기술에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구는 기존의 직접열 건조방식의 여러 가지 단점을 개선한 연속 감압식 직･간접열 방식의 건조장치를 개발하고자 하는 것으로, 1ton/day용량의 연속식 벨트형 컨베이어 건조장치를 제작하여 고효율 열풍 건조 기술을 이용하여 발생되는 열원을 통하여 180℃ 이하의 온도에서 건조시킴으로서 대기오염물질 발생이나 2차 오염물질의 생성이 없다. 열풍 건조기의 운전조건 변화에 따른 피건조물의 특성 연구 결과는 시료의 투입량이 증가함에 따라 건조물의 함수율도 증가하는 경향을 나타내고 있으며 건조기의 RPM이 느릴수록 열풍공급 히터의 개수가 많을 경우 열전달이 더욱 촉진되어 수분 증발이 양호해져 건조물의 함수율이 낮게 나타나는 것을 알 수 있다. 또한 건조후 피건조물의 함수율이 약 12.4%에서 감압조건시 5.1%로 낮게 계측이 되어, 감압 조건하에서의 건조후 피건조물의 함수율이 상압하에 비하여 월등히 낮게 나타났고, 간접열 건조기의 특성상 건조기의 크기와 사용열량을 일정 비율 이하로 줄일 경우 그 비율이 비례적으로 줄어들지 않기 때문에 건조가 이루어지지 않을 수 있으므로 현실적으로는 20%까지 건조기의 크기가 감소하지는 않는다. 열풍 직･간접열 방식을 통한 적용 장비의 우수성을 확인하였으며 감압방식의 적용에 대한 건조성능의 향상을 확인하였다.

전 세계적으로 석유와 석탄 등 화석연료의 지속적 사용으로 인한 지구온난화가 가속화됨과 폐수, 축산폐수, 분뇨 등의 유기성 오니와 같이 해양투기로 인하여 해양생태계는 물론이며, 인간보건 환경에 미치는 영향도 극히 심하여 이에 따라 파생된 국제협약인 런던협약이후 정부는 2006년부터 해양투기 감량정책을 펼쳐왔다. 2012년부터는 가축분뇨 및 하수･폐수오니의 투기금지, 2013년에는 음식물 페수의 투기금지, 2014년에는 모든 폐기물을 바다에 투기하는 행위를 금지하여 현재 우리나라에서는 모든 폐기물의 해양배출이 금지된 상태이다. 하지만 매년 늘어나는 슬러지량과 슬러지 처분형태에 따른 처분량이 2013년도 하수슬러지 중 재활용 41.6%, 소각 24%, 기타 13%, 육상매립 11.5%, 연료화 9.9%, 해양투기 0%로 재활용 다음으로 소각의 비율이 높다. 이에 따라 기존의 슬러지 처분방식과 다른 하수슬러지의 육상처리 기술을 위한 대책을 강구하기 위하여 열 에너지를 소모하면서 슬러지를 감량화 시키는 소각, 건조 등의 처리방법 외에 녹생토, 지렁이 사육, 시멘트 원료화 및 퇴비화를 중심으로 한 자원화가 대안으로 제시된 바 있다. 본 연구는 슬러지에 함유된 수분을 악취발생 없이 탄화공정이 아닌 열풍 건조 시스템을 개발하여 경제성 및 환경성 문제에 대한 하수슬러지의 적정처리법을 찾는 것이 새로운 과제로 대두하고자 한다. 또한 MRT 값의 산정을 통해 열전달기작 및 장치 내의 물질이동 거동을 파악하는데 중요한 기초자료로 필요하며, 컨베이어 벨트의 rpm과 슬러지의 수분변화에 따라 MRT 변화 값을 도출하여 비교하였다. 열풍건조 박스형 컨베이어 벨트에 따른 슬러지의 MRT(체류시간)와 hold-up은 컨베이어벨트의 속도를 각각 20, 30, 40, 50, 60 rpm으로 슬러지 이송할 시에 sample A의 수분이 35.1%인 슬러지의 체류시간은 각각 2,462 sec, 1,644 sec, 1,244 sec, 990 sec, 809 sec로 나타났으며, sample B의 수분이 51.3%인 슬러지의 체류시간은 각각 2,732 sec, 1,816 sec, 1,439 sec, 1160 sec, 941 sec로 나타났다. 슬러지의 수분이 50% 이상일 경우가 hold-up되는 양이 많은 것으로 나타났는데 이는 슬러지의 수분으로 인해 처리초기에 장치의 내부의 벨트형 컨베이어의 특성상 건조 전에 벨트의 표면에 침착되기 때문에 수분이 낮은 슬러지에 비해 hold-up되는 양이 많은 것으로 판단된다. 또한 건조장치의 벨트는 건조 시 발생되는 증기를 순환시키기 위해 기체가 통과할 수 있도록 벨트의 표면에 메시형태로 제조하였으며 그사이로 흘러내린 수분의 양이 전체의 중량에 영향을 미친 것으로 사료된다.

열풍건조 시스템의 열 및 물질전달은 기본적으로 수분과 온도 구배에 의해서 이루어지며, 이러한 과정은 수증기 압력의 변화로 인한 증기의 확산, 함수율에 따른 피건조물의 비열, 열전도계수, 확산 계수 등의 물성치들의 변화, 공기와의 접촉면에서 수분의 증발량과 증발열에 의한 에너지 손실 및 피건조물로부터 증발한 수분의 확산과 대류에 의한 공기 중으로의 물질 전달등 복잡한 현상들이 포함되어 있으며 이러한 건조현상에 대한 열 및 물질전달 연구는 다양하게 추진되었다. 그러나, 대부분의 건조분야 연구는 건조현상들에 대한 해석을 통해 장치의 크기, 가열형태, 운전성 및 피건조물의 특성에 따른 형식 등의 측면에서만 그 중요성이 강조되어 왔으며, 에너지 이용효율 증대를 위한 관점에서의 장치개발이나 폐열회수기술의 적용에 대한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에 투입된 슬러지는 Sample A 함수율은 35.1%, Sample B 함수율은 51.3% 무게는 40~50kg으로 실시하였다. 연구결과 Sample A는 180℃에서 40min의 예열건조시간 후 시료투입 10min 이후 부터 지속적으로 함수율이 낮아지다 20~25 min 동안 다소 급속히 함수율이 낮아지는 경향을 나타냈고, 그 이후 30min 이후부터 다시 서서히 함수율이 낮아지는 것으로 나타났으며, sample B는 예열건조시간 후 시료 투입 15min 이후 부터 지속적으로 함수율이 낮아지다 20~30min 동안 다소 급속히 함수율이 낮아지는 경향을 나타냈고, 그 이후 35min 이후 함수율의 변화가 크게 낮아지지는 않은 것으로 나타났다. Sample A와 Sample B의 함수율 절반이 감소되는 반건조기간(MR=0.5)인 지점은 모두 25min 이후로 나타났다. 슬러지의 건조시간이 길게 나타난 것은 슬러지 표면층으로부터 열풍 가열이 진행 되어 지며 건조기의 열풍이 원활히 진행되고 온도가 평행선을 이르는 20분 이후 시점부터 급속한 수분증발이 진행되기 때문인 것으로 나타났다. 또한 슬러지 입자가 건조, 비산되어 하부로 떨어진 입자를 송풍기를 통해 끌어 올려 상부에서 자유낙하하면서 열풍과 접촉하므로 회전드럼 내부에서의 슬러지 입자와 열풍의 접촉시간이 짧고, 슬러지 입자의 크기에 따라 먼저 건조된 미세 입자들이 수분함량이 30% 이하로 건조되지 않은 큰 입자들에 달라붙게 되는 것으로 나타났다. 건조기 후단에서는 고형화현상을 일으켜 건조효율이 저하되는 단점이 있는 것으로 나타났지만, 건조 후 발생되는 가스를 열풍발생기 외통과 내통사이를 통과시켜 재순환하여 건조기의 열원으로 이용하는 시스템을 구성함으로써, 에너지이용 효율을 높일 수 있다.

This paper describes the performance of the module-type drying apparatus for the composting of a food waste. The drying apparatus mainly consists of a screw-type food waste agitator, an air exhaust blower, a heat supply tube and a heat source. Two different discharging flow conditions of the drying apparatus, 4 and 5 m3/min, are introduced. Partly dried by-products after six hours drying operation in the drying apparatus is obtained while drying temperature keeps constant of 60oC. It is noted that the by-products needs to sufficient decay period for the composting. Deodorizing apparatus having a zigzag flow and a nozzle, which is connected to the drying apparatus, is also designed to enhance the removing performance of the odor. Throughout experimental measurements, time to the drying temperature of 60oC near the screw-type food waste agitator is shortened as discharging flow rate of the system decreases. The moisture content decreases to 50 percent after operation for 4 hours. Furthermore, the odor of the food waste is satisfied with the environment exhaust standard through the deodorizing apparatus.