인류의 문명이 점점 고화됨에 따라 부수적으로 폐기물 또한 증가 하고 있는 실정이다. 최근 이러한 폐기물의 발생억제(reduce), 재사용(reuse), 재활용(recycle), 에너지자원화(recovery)에 국내를 비롯한 전 세계적인 노력이 활성화 되고 있다. 폐기물 에너지화(Waste to Energy, WTE) 기술이란 폐기물을 에너지 공급에 사용할 수 있는 다양한 연료로 전환시키는 기술이다. 도시고형폐기물(Municipal Solid Waste, MSW)을 활용한 발전보일러는 폐기물의 매립을 최소화하고, 환경 오염물질 배출을 감소시킬 뿐만 아니라, 전기나 증기와 같은 열에너지를 얻을 수 있어 각광 받고 있다. 하지만 MSW는 일반적으로 종이류, 플라스틱류, 고무류, 섬유, 가죽, 나무, 음식물 및 금속류 등 다양한 재료로 구성되어 있으며, 지역에 따라 구성요소 또한 차이가 난다. 이러한 다양 구성요소로 이루어진 MSW는 염소(Cl)등의 여러 가지 부식성 물질과 카드뮴(Cd), 납(Pb), 아연(Zn), 비소(As)등의 물질을 함유하고 있다. 이들 물질들은 연소 중에 서로 반응하여 염화물을 형성하여 탄소강 또는 Cr-Mo의 저합금강으로 제작된 폐라이트계 보일러 튜브의 심각한 부식을 야기시킨다. WTE 보일러의 열교환 튜브(Water Wall Panel & Super Heater Tube)를 염화물과 같은 부식성 물질로부터 보호하기 위하여 주로 사용되는 기술이 클래딩 기술이다. 클래딩이란 강재의 한 면에 다른 금속을 중합시켜 완전히 결합시켜 복합 금속 층을 형성하는 것을 의미한다. WTE 보일러의 경우 인코넬 625와 같은 Ni-Cr-Mo로 구성된 합금을 주로 사용한다. 인코넬 625는 고온에서 기계적 성질이 우수하고, 내식성이 우수한 특징이 있다. WTE 보일러에서는 인코넬 625합금을 이용한 오버레이 용접기술이 주로 적용되며, 부식성 염화물로부터 부식을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 연소 중 발생하는 고온의 연소 유동에 의한 유동 회분(Fly Ash) 및 슈트 블로어(Shot Blower)에 의한 튜브의 침식/부식 또한 방지 할 수 있다. 이러한 인코넬 625 오버레이 용접 클래딩은 자동 GMA용접으로 이루어지며, 오버레이 두께와 Fe 희석율(Dilution Rate)을 제어하기 위하여 수직 하진(3G-Vertical Down)으로 용접한다. 이에 본 연구에서는 WTE 보일러 열교환 튜브의 내 부식성을 향상시키기 위해 오버레이 용접 클래딩 전용 JIG 및 용접자동화 장비를 개발하여 GMAW 자동 용접에 따른 열교환 튜브 제작의 여러 가지 문제점에 관하여 알아보았다.

Although the scope of Official Development Assistance(ODA) projects has been expanded to the energy and environmental sectors, many Green ODA projects have experienced difficulties in sustainable operation because of insufficient consideration on the real status of recipient countries. Selecting technology to apply is the first step on the ODA process, however, there has been lack of study on evaluation indicators, especially for waste-to-energy. Therefore, we have explored the evaluation indicators for waste-to-energy technologies selection based on the case of Phnom Penh capital city in Cambodia. The study was performed through literatures review, field trips, and interviewing local officials and experts. Finally, we have suggested following indicators: secure of raw materials (waste price, collection, waste quality), sustainable operation (construction and operation cost, land use, management ability), and market condition (prices of substitutes, demanders, required quality of products).

신재생에너지 공급량은 꾸준히 증가 추세에 있으며 이 중 바이오에너지는 1,334천 TOE로 15.1%에 해당한다. 바이오에너지는 생물유기체를 변환시켜 바이오디젤, 바이오에탄올, 바이오가스, 매립가스, 바이오액화유 등의 에너지원을 생산하는 것으로 특히, 바이오에너지 원별 발전량을 살펴보면 매립가스가 40.8%로 가장 큰 비중을 차지하고 있으며, 바이오가스는 3.8%에 해당하는 38 GWh가 발전에 사용되고 있다. 이번 연구에서는 바이오에너지 중 가스상에 해당하는 바이오가스와 매립가스에 중점을 두어 ‘35년까지의 에너지화 잠재량을 산정하고, 그 잠재량을 최대한 활용하기 위하여 현 여건에서의 방해인자 및 향후 개선 방향성을 제시하고자 한다. 이를 위하여 우선 유기성폐자원 별로 발생원의 특성이 다르고 발생량에 영향을 주는 인지가 각각 다르므로 해당 폐자원에 적합한 모형을 적용하여 발생량을 예측하였으며, 이를 바탕으로 단계별 잠재량 - 이론적 잠재량, 지리적 잠재량, 기술적 잠재량, 시장 잠재량 - 을 전망하였다. 폐자원 부문에서 이론적 잠재량이란 해당 폐기물이 모두 수거된다는 전제하에 확보할 수 있는 에너지 총량에 해당하며, 지리적 잠재량은 폐기물 수거율이나 폐자원에너지화 시설이 입지할 수 있는 지리적인 여건을 고려한 잠재량으로 물량 확보 측면이 반영된 것으로 볼 수 있다. 또한, 기술적 잠재량은 현재 기술 수준을 반영하여 에너지 효율 계수 및 가동율 등을 고려한 잠재량이며, 마지막으로 시장잠재량은 실질적으로 보급 가능한 잠재량으로 이미 재활용 등의 타 용도로 사용되고 있는 물량을 제외하고, 향후 정부의 에너지화 정책이나 기술 개발에 따른 비용단가 변화 등을 반영한 잠재량으로 정의할 수 있다. 본 연구에서는 유기성폐자원 (음식물류, 음폐수, 가축분뇨, 하수슬러지)와 매립가스 자원회수 잠재량을 각각 살펴보고 향후 정책적 여건을 반영한 방향성을 제시함으로써 폐자원의 적정 처리 및 고부가가치화를 달성하는 데 기여하고자 한다.

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.

연중 기온이 비교적 높은 동남아시아 지역의 가정에서 사용되는 에너지 형태는 크게 전력과 취사용 연료 로구분된다. 캄보디아는 총 에너지 소비량 중 30%를 수입하고 있는 국가로, 전체 인구 중 31%만이 전력을 공급받고 있는데, 도시 지역은 거의 100% 전력화되어 있는 반면, 농촌 지역은 전력화율이 13% 정도로 지역별 편차가 크다. 취사용 연료의 경우, 선진국에서는 도시가스나 LPG 등을 사용하고 있지만, 자원이나 공급망이 갖추어져 있지 않은 개발도상국에서는 상당부분 자연 자원인 장작에 의존하고 있다. 이러한 장작 사용은 산림 훼손으로 인한 환경 문제뿐 아니라, 사용 시 실내 공기질 오염에 의한 건강상 위해성 문제도 제기되고 있다. 대도시인 프놈펜시의 경우, 전력화 문제보다는 취사용 연료 개선 문제가 시급한 것으로 사료된다. 캄보디아 뿐 아니라, 전 세계적으로 개발도상국에서 장작을 대체할 수 있는 Clean Cooking Fuel에 대한 관심이 높아지고 있으며, 신재생에너지 기술 원조에 대한 관심도 높다. 이러한 국내외적 상황에서 캄보디아도 국가적인 차원에서 축산분뇨를 이용한 Biodigester를 보급하여, 취사용 연료로 사용하도록 추진하고 있으나, 부지 확보가 용이한 농촌지역에는 다수 적용사례가 있지만, 도시지역에는 적용 및 확산에 한계가 있는 것으로 보인다. 나무장작을 대체할 연료로 프놈펜에서는 LPG 사용이 증가하고 있는데, 2000년 이전 전통적인 취사연료인 장작과 숯 사용이 80% 이상을 차지하던 것이 2003년에 들어서 40%로 감소하고, LPG 사용이 50%로 증가하였다. LPG의 사용은 장작 사용보다 건강상 문제를 줄여주긴 하지만 화석연료 사용이라는 면에서 해결해야할 과제는 남아있다. 벌목에 의한 숯을 대체하기 위해 코코넛 껍질을 고형연료화 하여 취사용 연료로 보급하는 사례나 Biogas 시설을 방문하여 프놈펜에서의 활용 상황 및 문제점에 대해 인터뷰조사를 실시하였다, 코코넛 껍질 고형연료화 시설은 폐자원의 가격이 비싸 경영에 어려움을 보였으며, 축산 분뇨를 이용한 Biogas 시설의 경우 기계 수리가 제때 이루어지지 않아 운영에 어려움을 겪고 있었다. 또한 인건비 등 운영비용이 생산품 판매가격으로 충당되지 않아 시의 보조금이 없이 운영할 수 없는 상황에 있었다. 현장 조사 결과 및 문헌조사를 바탕으로 기타 이용 가능한 폐자원 및 적용 가능한 폐자원 에너지화 기술을 검토하여, 취사용 연료 개선 방안을 제시하고자 한다.