연소특성을 살펴보기 위하여, 1kg용량의 회분식 스토카 소각로를 제작하였으며, 소각로내의 온도분포와 화격자의 온도변화를 관찰하기 위하여 로 하부로부터 높이 180 mm와 450 mm지점에 K-type의 열전대를 장착하였고, 공기공급을 위해 로의 좌･우측 및 하부에 총 64개의 공기 nozzle을 설치하였으며, 2마력 용량의 콤퓨레샤(compressor) 2대를 이용해 로 내로 공기를 공급하였다. 연소 배가스 분석을 위하여 연소가스 냉각기와 시료 채취용 Champer를 소각로 후단부에 각각 설치하였다. 연소 배가스의 성분분석은 Champer에 연결된 배가스 분석기(GreenLine 9000, Eurotron, Italy)를 이용하여 측정하였다. 소각로의 초기온도는 850℃로 설정하였고, 공기비는 2.5로 설정한 후 연소계산을 이용해 연소에 필요한 공기량을 산출하였다. 또한 로내 시료투입시 외부공기의 유입으로 인한 로내온도 변화를 최대한 방지하기 위해 빠른 시간 내에 시료 50g을 스토커 위에 장착한 후 다시 문을 닫아서 7분간 연소실험을 수행하였다. 연소실험이 진행되는 동안 K-type 열전대를 이용하여 로내 온도와 화격자 상부의 온도를 측정하였으며, 연소로 인해 생성된 가스가 로내에서 충분히 혼합될 수 있도록 산정된 공기량을 기준으로 좌우와 하부에서 각각 30%와 70%의 공기가 유입되게끔 조절하였다. 운전 초기 고형연료의 투입과 함께 외부공기 유입으로 인해 로 내의 온도가 급격히 감소하였으며, 이후 시료가 연소되면서 약 50초가 경과하면 로 내 초기 설정온도보다 높은 화격자 상부의 연소온도가 감지되었다. 또한, 연소실험 중 최대온도가 감지되는 구간에서 배기가스의 산소농도가 최저치로 기록되어 연소가 가장 활발하게 진행되고 있음을 알 수 있었다. 배기가스 중의 최저산소농도는 시료투입 후 약 100초가 경과한 이후에 나타났고, 폐오일슬러지의 혼합비율이 감소할수록 로 내 최저산소농도가 나타나는 시점이 빨라졌다. 이는 폐오일슬러지의 양이 적어질수록 톱밥의 양이 증가하기 때문에 착화가 상대적으로 빨리 이루어지기 때문인 것으로 판단된다. 그리고 오일슬러지 함유량이 감소할수록 CO2 농도도 낮은 것으로 관찰되었는데 이는 폐오일슬러지 감소에 따른 C 함량의 감소에 의한 영향으로 사료된다. CO의 경우 휘발분과 고정탄소의 연소로 인한 2개의 peak가 나타나지 않았는데, 이는 폐오일슬러지의 높은 휘발분 함량으로 인해 1차 peak만 나타난 것으로 보인다. 그리고 고형연료의 폐오일슬러지 함유량이 증가하여도 CO 농도는 큰 변화를 보이지 않았다. 이것은 고형연료 내 C의 연소와 함께 발생되는 배기가스 중 CO의 재연소가 충분히 이루어지는 것으로 사료된다. NOx의 경우 고형연료의 폐오일슬러지 함유량에 상관없이 고형연료의 연소와 함께 발생하였다.

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.

In this study those currently operating SRF (Solid Refuse Fuel) combustion plant were selected for the investigation. The SRF component analysis, and the reaction time to collect contaminants collected and analyzed. As the result, the average caloric value of the SRF was about 8,114 kcal/kg and the result of the analysis was satisfied with the Fuel standard. The SRF could be used as an alternative Coal fuel. However CO, NOx and Dust analysis result was exceeded the emission standard. In case of Hydrogen chloride, high concentration of emission from the facilities was observed. Although normal operation was performed, ineffective the operational management causedt, incomplete blockage of drug injection facilities and personnel management system. To prevent such problems, a regular maintenance of facilities is need to be installed. At the moment applied to the monitoring system (TMS) are installed in waste incinerators with the medium to large capacities, However such as a periodically monitoring system is needed to manage a small solid fuel boliers as well.

In order to cope with resource depletion and global warming, many countries around the world are seeking the technicaland political alternatives and are focusing on production of refuse derived fuel (SRF) as a viable approach. SRF isclassified into pellet SRF and fluff SRF based on the shape. In domestic trend, Pellet RDF has been mainly produceduntil now, but as the quality standard of fluff SRF was set up lately, it is expected to raise supply and demand on FluffSRF after this. Fluff SRF is a solid fuel not to be processed pelletizing step, and has advantages that manufacturing processis simple and economical. In this paper, we selected 3 MBT plants to produce Pellet SRF in Korea and examined reductioneffects of energy and CO2 emission by conversion of pellet SRF to fluff SRF. As a result, the saving energy by theconversion of SRF type is 2,509 Gcal/yr (A), 1,716 Gcal/yr (B) and 1,210 Gcal/yr (C) respectively, and the reductionrate of energy consumption in full process is about 23%~26% by comparison with pellet SRF. Also, the average ofreduction of CO2 emission per unit of MSW is 0.0272 tCO2/ton. After estimating the reduction of CO2 emission of 9MBT plants in Korea, based on the results of a survey of target plants, we concluded that the reduction effect of CO2emission is created 11,374 tCO2/yr.

This paper examined energy consumption distribution by process and energy production-effect of MBT facilities inKorea. Generally, facilities that use fossil fuels for drying consumed energy about 70~80% in drying and exhaust gasestreatment process and energy distribution was heavily affected a position of drying and a kind of fuel. Energy production-effect by the ratio of input-energy to output-energy ranged from 4.54 to 9.60, however, if generation efficiency is reflected,it was standardized to low levels from 3.10~3.77. So we were able to confirm that the superiority of energy production-effect between facilities is not considerable.

폐기물을 이용한 재활용제품은 자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률에 폐목제 고형연료(WCF), 폐플라스틱 고형연료(RPF), 폐타이어 고형연료(TDF), 생활폐기물 고형연료(RDF)로 규정되어 있다. 이중에서 폐플라스틱 고형연료(RDF)의 저위발열량은 6,000 kcal/kg 이상으로 명시되어 있다. 폐플라스틱 고형연료(RDF)의 제조과정에서 발생되는 잔류물은 일부가 공정으로 재투입되기도 하지만 경제성과 공정의 효율적인 운영을 이유로 대부분 폐기처분되고 있다. 이렇게 폐기처분되는 폐플라스틱 고형연료(RDF) 잔류물이 보유하고 있는 물리 화학적 에너지는 생활폐기물과 비교해도 손색이 없을 정도이다. 본 연구에서는 두 종류의 폐플라스틱 고형연료(RDF) 잔류물을 이용하여 운전 조건별로 생산되는 합성가스의 특성을 비교하였다. 실험에 사용된 폐기물 시료의 습윤 저위발열량은 각각 5,228 kcal/kg, 4,454 kcal/kg으로 분석되었다. 운전 조건으로는 폐기물 투입속도, 등가비(Φ), 반응영역의 온도이며 조건별로 Test #1부터 #3까지 구분하였다. 실험 결과 합성가스 조성(CO+H2)은 56.3% ~ 63.1%, 합성가스 유량은 124.2 Nm³/h ~ 138.8 Nm³/h, 냉가스효율은 57.4% ~ 63.9%로 나타났다. 등가비가 증가할수록 합성가스의 조성이 증가하였으며 반응영역의 온도가 감소하는 것으로 분석되었다.

현재 국내에서 대부분 매립 또는 소각처리하고 있는 생활폐기물 및 사업장 폐기물 중에는 발열량이 높은 플라스틱, 종이와 같은 가연성폐기물이 많이 포함되어 있음에도 불구하고 유효한 에너지자원으로 활용되지 못하는 경우가 많다. 화석연료의 대부분을 수입에 의존하고 있는 우리나라는 신재생에너지(대체에너지)의 확보가 필수적이며 여러 종류의 재생에너지 중에서 폐기물에너지가 많은 부분을 감당해야 한다. 이를 위해 환경부에서는 폐기물을 에너지로 자원화하기 위해 고형연료제품화하는 정책을 시행하고 있고 이에 따라 국내 고형연료제품 제조시설이 확대되고 있는 상황이다. 고형연료제품 제조시설은 폐기물중에서 불연물을 선별하고 적정 발열량이 나오도록 건조하여 일정 품질의 연료가 되도록 만드는 시설이다. 이러한 시설은 일본과 유럽에서 먼저 설치･가동 되어 왔으나 국내에서는 이제 도입하고 있는 상황이기 때문에 그 기술에 대한 신뢰성이 의문시되어 시범사업을 우선적으로 하였다. 그러나 설계대로 성능이 나오지 않아 기술차이, 폐기물 물성차이. 폐기물 물성 조사방법 문제, 선진외국과의 단위장치 성능차이, 설비에 대한 투자비 문제 등 그 원인에 대한 다양한 논란이 제기되어 왔다. 보통 시설을 설계하려면 물질수지를 세워야 하고 물질수지를 세우기 위해서는 설치하고자 하는 시설특성에 맞게 폐기물에 대한 물성을 파악해야 한다. 그렇기 때문에 가장 먼저 해야 할 것이 폐기물 물성을 파악하고 이를 근거로 물질수지를 세워 설계하여야 하고 이러한 과정이 적합하다면 설치 후 목표로 하는 성능이 나와야 되는 것이다. 그러나 그 성능에 많은 논란이 되고 있는 상황에서 향후 고형연료제품 제조시설에 대한 설계기술을 선진화하기 위해서는 현재 운영되고 있는 시설에 대한 설계상의 물질수지와 운영상에 파악된 물질수지를 비교･분석하여 그 차이에 대한 원인를 파악하고 필요시 설계인자를 적용할 수 있어야 한다. 따라서 본 연구는 현재 운영되고 있는 고형연료제품 제조시설에 대한 물질수지를 세우는 방법론을 제시하는 것이 목적이다. 물질수지가 세워지면 각 단위장치의 특성에 따라 폐기물의 흐름 특성과 효율을 평가할 수 있고 또한 초기설계와 다르게 나오는 원인을 파악할 수 있으면 폐기물 물성자료와 실제 설계시 고려해야 할 인자를 유추할 수 있을 것이다.

본 연구에서는 유기성 슬러지와 섬유폐기물의 물성, 열적 특성을 파악하여 고형연료탄을 제작하여 고형연료탄에 대한 공업분석, 발열량분석등을 통해 고형연료로서의 활용가능성을 평가하였다. 제조된 고형연료탄의 공업분석결과 하수 슬러지 건조물과 섬유폐기물 혼합 연료탄(ST)은 평균 수분 3.5%, 휘발분 65.58%, 회분 9.12%, 고정탄소 25.30% 이며, 하수슬러지 건조물(S) 연료탄은 수분 10.2%, 휘발분 56.75%, 회분 33.73%, 고정탄소 9.52%로 측정되었다. 발열량의 경우 ST 연료탄 의 경우 평균 고위발열량 5,820 Kcal/kg, 저위발열량 5,520 Kcal/kg으로 나타나 슬러지 연료탄의 경우 평균 고위발열량 3,732 Kcal/kg(저위발열량 3,350 Kcal/kg) 보다 높게 나타났다. 국내 무연탄과 하수슬러지 고형연료탄의 기본적 물성치를 비교하면, 주 가연분에는 하수슬러지는 휘발분이 대부분이며, 무연탄에는 고정탄소가 대부분임을 알 수 있다. 때문에 하수슬러지 고형연료탄을 석탄의 보조연료로 사용할 시 휘발분에 대한 연소특성을 고려해야 할 것으로 사료된다. 더하여 발열량은 유사한 범위를 보였고, 원소분석 비교에서 석탄에 비해 N, S의 함량 비가 다소 높은 것으로 나타나 연소시 배가스 중 질소화합물과 황화합물의 양이 증가할 것으로 판단되며 이를 효과적으로 관리할 수 있는 배가스 저감시설에 대한 고려가 필요하다.

본 연구는 3개소의 소형 고형연료 사용시설의 대기 배출특성을 분석하였다. 고형연료 사용시설은 RPF 사용 시설과 RDF 사용시설로 구분하였으며, 고형연료 품질특성, 입자상물질 배출특성, 가스상물질 배출특성, 다이옥신 배출특성 및 대기오염물질 배출 상관성분석, 배출원단위 특성을 바탕으로 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 고형연료제품의 RPF제품의 30개 시료의 발열량은 6,004kcal/kg ~ 10,153kcal/kg의 큰 편차를 보이며, 평균 7,846kcal/kg으로 조사되었다. RDF제품의 경우 11개 시료에서 3,065kcal/kg ~ 5,694kcal/kg으로 평균 4,526kcal/kg으로 조사되어, 연소조건의 안정을 위해서는 제품생산의 균질화가 필요한 것을 확인할 수 있으며, 대상시설 반입연료의 품질기준은 만족하나 3개시설 반입고형연료제품 발열량 변화폭이 큰 것으로 확인 되어 고형연료(SRF)를 통합할 경우 연소조건 및 대기오염물질 배출 변동 폭은 더 클 것으로 예상된다. 2. 주요 대기오염물질 배출특성을 살펴본 결과, 입자상물질의 경우 발생되는 양이 방지시설 전단 RPF의 A시설 423.61mg/Sm³, B시설 1223.18mg/Sm³, RDF의 C시설 973.4mg/Sm³ 이며, 보일러 출구 온도의 경우 온도가 높을수록 영향을 크게 받는 것을 확인할 수 있었으며, 온도제어가 오염물질 발생량을 줄일수 있는 방안으로 사료되었다. 가스상 물질의 경우 염화수소와 황산화물 농도가 다른 가스상 물질보다 높은 배출경향을 보이며, 특히 RPF사용시설이 RDF사용시설보다 높은 배출농도 특성을 보이는 것으로 확인되었다. 이는 발열량에 기인한 발생가스량과 밀접한 관계를 시사하며, 완전연소가 되도록 온도, 체류시간, 난류, 산소농도(T.T.T.O)가 조절되어야 하나 소형고형연료사용시설의 운전원이 전문적인 관리자가 아니기 때문에 일시에 다량투입 하는 등 불완전연소를 초래하여 일산화탄소 농도가 주기적으로 높게 배출되는 경향을 나타내고 있다. 3. 배출원단위 특성 검토 결과, 먼지를 제외한 황산화물, 질소산화물, 염화수소의 배출원단위가 국내 종규모 산정 적용 배출원단위 보다 높은 값을 보여 유지관리기준 마련에 세밀한 검토가 필요할 것으로 보인다. 주요 대기오염물질 배출 상관성특성 분석 결과, 대기오염물질 사이의 낮은 상관성을 보이는 것으로 나타났다.

최근 인류의 도시화 산업화에 따라 화석연료의 소비가 늘어나면서 기후변화와 초대형 기상이변 등이 자주 발생하고, 이러한 현상들로 인하여 기후변화와 에너지 부족에 관해서 많은 관심이 쏟아지고 있다. 이러한 관심에 의해 기후변화와 에너지위기에 대비한 많은 정책들과 기술투자가 이루어지고 있다. 이 중에서 폐자원 에너지화 분야에서는 폐기물로부터 다양한 에너지원으로 이용 가능한 물질을 회수하기 위해서 고형연료 제조시설이 설치 운영되고 있다. 하지만 고형연료의 제조시설에서도 상당량의 잔재물이 발생되고 있으며, 이렇게 발생 된 잔재물의 최종처분에 대한 문제점이 항상 대두되고 있다. 잔재물의 최종처분은 소각 및 매립이 주로 행해지고 있는데, 현재 국내에서는 발생되는 잔재물의 발생저감방안과 최종처분을 위한 평가기준이 마련되어 있지 않다. 유럽의 경우는 EU매립지침(1999/31/EC)에서 생분해성 물질의 매립량을 단계적으로 감량하여 매립량을 1995년 기준 2016년까지 35%로 목표를 정하였고, 국가별로 중간처리가 안된 생분해성 물질이나 유기탄소함량 또는 발열량을 기준으로 일정 수준 이상은 매립을 금지하는 기준을 마련하고 있다. 따라서 국내에서도 매립량에 대한 저감방안과 매립금지 평가기준 등이 필요할 것으로 판단된다. 본 연구에서는 국내에 설치 운영중인 고형연료 제조시설 중 4개 업체를 선정하여 공정과 잔재물을 비교한 결과 시설별로 선별조합 및 건조방식 등에 차이가 있었다. 각 시설들의 공정별 잔재물에 대한 발생량, 삼성분, 원소함량, TOC, SDM 및 발열량 등 잔재물 특성을 분석하여 에너지화 유도를 통한 매립량 저감방안과 평가항목에 대해서 검토하였다.

Solid wastes are among the most pressing environmental and resource concerns in Korea. The Korean government has been implementing various management alternatives to reduce the production of solid wastes and recover valuable resources from them. Refuse-derived fuel (RDF) manufacturing facilities are one of projects that aim at recovering energy from solid wastes. This study used the emergy evaluation procedure to assess the feasibility of an RDF manufacturing facility in Wonju, Korea. By converting 10,442.6 tons of combustible solid wastes into 5,801 tons of solid fuel in 2007, this facility prevented the loss of useful resources with an emergy quantity of 3.70 × 1019 sej/yr. This amounted to a potential worth of 7.04 billion emW/yr. Total emergy input required to produce 5,801 tons of RDF was 5.91 × 1019 sej/ yr with an emvalue of 11.3 billion emW/yr. The Wonju RDF manufacturing facility contributed more to the Korean economy beyond its investment cost as revealed by the emergy yield ratio of 2.67. Direct emergy benefits and costs of the RDF facility were calculated as 1.20 × 1010 emW/yr and 3.31 × 109 emW/yr, respectively, resulting in the net emergy benefit/cost ratio of 2.62. This indicates that the RDF facility was a feasible option for managing solid wastes for the city of Wonju in Korea. This study demonstrated the usefulness of the emergy concept and methodology in evaluating management alternatives for solid wastes in Korea.

The waste treatment cost and energy production benefit of Wonju city RDF plant, the first RDF manufacturing plant in Korea, were investigated in this study. All plant operation data, like total weight of received wastes, produced RDF and separated rejects in processes have been fully recorded for mass balance calculation of the plant. Also all consumed oil and electricity have been recorded for energy balance calculation. The results showed that the waste treatment cost not included the RDF sales price of 25,000 won/ton-RDF was 139,316 won/ton-MSW and it went down to 128,640 won when included the RDF price in 2011. Produced RDF was 42.7% of total received waste in weight. Three components analysis by mass balance calculation of total received waste showed that Wonju city's MSW was 34.0% of combustible, 35.0% of water and 31% of incombustible respectively. Energy effect was found that total amount of produced energy was about 4 times more than that of consumed energy. Analysis data for 5 years since 2007 were summarized and shown in this study.