IMO에서는 선박으로부터 온실가스 감축을 위해 선박의 에너지효율 증진에 관한 논의를 진행하고 있다. 현재, 선박으로부터 발생되는 폐열을 이용한 ORC 발전 시스템을 적용함으로써 선박으로부터 높은 에너지 변환 효율을 기대할 수 있다. 이 기술은 물보다 더 낮은 온도 범위에서 증발하는 프레온 또는 탄화수소 계통의 유기 매체를 작동 유체로 사용한다. 이를 통해 상대적으로 낮은 저온에서 증기 (기체)를 생성 및 동력을 발생시킬 수 있다. 본 연구에서는 유기 랭킨 사이클인 ORC 발전 시스템에서 냉매와 폐열 사이 열·유동해석 (Analysis of Heat flow)을 3D 시뮬레이션 기법을 이용하여 구조물의 내·외부에 흐르는 유체가 온도 변화, 속도 변화, 압력 변화 및 질량 변화를 통해서 구조물에 어떤 영향을 미치는지를 분석하고자 하며, 동 연구는 이 기법을 이용하여 ORC 발전 시스템에서 냉매와 선박 주기 관의 배기가스로부터 일어나는 열교환기의 열전달을 해석하였다.

An electric steam boiler equipped with a condensate recovery system, which stores the condensate generated after using steam in steam washers, steam cookers, steam irons, and steam cleaners in a condensate tank and supplies compressed air to the condensate tank so that the condensate is recovered to the boiler by the pressure of the compressed air, was studied. In the results of this study, the heat energy balance between the quantity of the heat generated by the non-metallic surface heating element and the quantity of the heat absorbed by the water was good in a range of ±5%. In addition, the heat transfer rate increased in proportion to the electric power of the surface heating element heater, the waste heat energy was normally recovered by the recovery of the condensate of the steam boiler equipped with the high compression waste heat recovery system, and the recovery rate of the waste heat exhibited 23%.

Insulation materials used for building save energy and can be classified into inorganic and organic materials. Organic insulation emits toxic gases in a fire and has lower water resistance. Inorganic insulation is heavy and has poorer thermal performance than that of organic material. This study evaluated the physical properties and fire resistance of lightweight inorganic insulation foaming material made of waste glass powder. The test results showed that the inorganic material performed well with low density and low thermal conductivity for an insulation material. Foam insulation material manufactured from glass powder was sufficient as a fire-resistant product.

The paper industry requires continuous automation of processes ranging from injection of raw materials to initial paper processes and final processing. Thus, it is a capital- and equipment-intensive industry that requires large investments in facilities and consumes significant amounts of energy for production. Since the concept of a 'Waste Minimization and Sustainable Resource Circulation Society' is key waste management policy, the effective use of waste has been emphasized. To this end, there is significant research on energy conversion in waste incineration plants. Domestically, there is a desire to review and improve sustainable technology development systems in order to maximize thermal energy recovery in waste incineration plants. Therefore, this study compared the energy recovery rate calculation methods currently used in eight paper industry incineration plants. The lower heating value and energy recovery & use rate calculation methods were applied in accordance with the “waste resource energy recovery & use calculation method” located in Paragraph 2 of Article 3 in the Enforcement Decree of the “Wastes Control Act” of 2015. Calculations made using the current method (on the basis of output) showed an average energy recovery rate of 78.6% (75.5 ~ 82.8%), whereas the waste resource energy recovery & use rate calculation method (based on volume used) produced an energy recovery rate of 53.3% (42.5 ~ 74.8%).

염색가공 공정 중 텐터 후처리 과정은 섬유에 다양한 기능성을 부여하기 위해 화학약품 처리 후 건열에 의한 섬유의 셋팅을 하는 단계로 건조에 필요한 고온의 열원이 필요로 한다. 고온의 열원에 의해 기계작동을 위한 윤활유가 증발되면서 유증기(Oil-mist)형태와 각종 첨가제에서 증발된 오염성분이 함께 배출되게 된다. 또한 열원 에너지 특성상 150~160℃ 고온의 폐열이 상당량 발생한다. 염색가공 산업의 에너지 비용은 제품가격의 상승을 가져오고 있으며 이에 따른 저인금 개발도상국간의 경쟁력 저하를 발생시키고 있어 배기되는 폐열을 회수/재이용을 하는 시스템 도입이 시급한 과제이다. 기존 텐터후단에서 발생되는 폐열을 회수하기 위한 연구사례가 있지만 배기가스 중 함유된 분진 및 폐유로 인한 열교환 모듈의 폐쇄에 따른 열교환 효율 미비로 성공적인 상용화 모델이 없는 실정이다. 이를 해결하고자 섬유업종 텐터 후단에서 발생되는 고온의 배기가스를 전단 열교환식 스크라바와 건식전기집진 기술을 접목하여 폐열 회수와 동시에 악취유발물질인 폐유를 회수하고 회수 된 폐유는 정제연료유로써 재활용 가능성을 평가하였다. 본 연구를 위해 400CMM 규모의 열교환 스크라바 건식전기집진 시설을 부산에 위치한 ‘D’사의 염색가공업체에 설치하여 폐열에너지 회수량, 폐유 회수량, 회수된 폐유의 총발열량등을 평가 하였다. 평가 기술 적용대상 업체는 합섬 섬유(폴리에스테르)원료로 해포, 염색, 가공 등의 공정을 거쳐 염색된 화학섬유를 제품으로 생산하는 염색 가공업체로 360 m3 용량의 텐터 1대를 보유 하고 있다. 기존 개발된 건식전기집진시설의 낙모와 폐유로 인한 집진모듈의 오염으로 인한 관리 어려움을 개선하기 위한 열교환식 스크라바를 적용 하여 부산 염색공단내 보급화에 성공하였다. 운전 성능 평가 결과 회수되는 폐유는 0.032 L/m3･hr으로 평균 수분량 8.1~8.2%의 양질의 폐유를 회수 하였으며 발열량은 100,444 kcal/kg으로 B-C유 발열량과 유사 하였다. 배기가스에서 회수된 폐열(에너지)회수량은 평균 발생량 대비 67%인 16 kcal/m3･hr이며 암모니아와 톨루엔의 제거효율 70%이상의 우수한 결과를 나타냈다.

최근 급속한 경제 성장과 소비 수준의 상승으로 폐기물 배출량이 급격히 증가했고, 질적으로도 다양화 되고 있다. 우리나라 폐기물 처리정책의 주요내용은 자원을 효율적으로 이용함으로써 자연으로부터의 자원채취를 최소화함과 동시에 자연으로 되돌려지는 폐기물을 최소화함으로써 자연환경을 보호하고 사람의 건강을 보존하는 것이다. 선․후진국을 막론하고 폐기물관리정책의 변화과정은 비슷하다. 이러한 폐기물의 적정처리와 국가 에너지자원의 활용측면에 있어서 매우 중요한 역할을 담당하고 있는 소각시설은 현재 정부가 추진 중에 있는 ｢자원순환사회전환촉진법｣ 제정에 따라 적지 않은 변화가 있을 것으로 판단된다. ｢자원순환사회전환촉진법｣은 자원 및 에너지 소비량의 증가에 따라 계속적으로 폐기물 발생량이 증가하고 있는 국내의 사회적 구조를 고려할 때 폐기물의 발생억제 및 순환이용 촉진 등 자원순환사회 실현을 위한 기반 마련을 위하여 반드시 필요한 제도임에 틀림없다. 자원순환 성과관리제를 통하여 검토되고 있는 폐기물처분부담금(소각 또는 매립)은 에너지를 회수하지 않는 단순 소각시설의 경우 재활용비용에 버금가는 소각세를 부과한다. 그러나 일정기준 이상 에너지를 회수하여 사용하는 소각시설은 폐기물처분부담금의 감면혜택이 부여됨으로써 폐기물로부터 에너지를 회수하는 에너지회수시설과 단순 소각시설의 차별화가 뚜렷이 구분될 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 생활폐기물 소각처리 시설(2개소, 3호기)을 대상으로 2015년 ｢폐기물관리법｣ 시행규칙 제3조제2항에 따른 “폐자원에너지 회수･사용률 산정방법”에 따라 에너지회수율을 산정하였다. 각각의 저위발열량 및 에너지회수･사용률 산정인자(Ep, Ew, Ei, Ef)는 3개월 동안의 계측기 측정값과 현장측정(배출가스 조성, 방열손실, 바닥재 보유열 등)결과를 바탕으로 산출하였다. 폐자원에너지 회수･사용률 산정결과로는 A시설(1호기･2호기)의 경우 생산량 기준 98.6 %, 사용량 기준 26.9 %로 산정되었다. B시설(1호기)에서는 생산량 기준 99.0 %, 사용량 기준 81.9 %로서 생산량 및 사용량 모두 높은 비율을 나타났다. 반면, A시설에서는 생산량 대비 사용량 기준 27.3 %로서 낮은 유효사용률을 나타내었으며, 유효사용률을 높이기 위해서는 다양한 방안(소내 소비감소, 소각시설의 효율적 가동, 폐열보일러의 효율 향상, 안정적인 수요처 확보 등)을 강구할 필요가 있을 것으로 판단된다.

현재 국내 폐기물은 발생억제(Reduce), 재이용(Reuse), 재활용(Recycle)의 3R 정책을 바탕으로 발생량 감축 및 재활용을 유도하고 있다. 하지만 재활용이 불가능한 상태의 폐기물과 재활용처리 후 발생하는 부산물 등은 최종적으로 소각과 매립을 통하여 처리되고 있다. 이처럼 소각처리 될 수밖에 없는 폐기물은 단순 소각처리 되는 양을 최소화하고 연소과정에서 발생되는 에너지를 회수(Recovery)하여 열 또는 전력에너지로 적극 활용해야 할 필요가 있다. 하지만 현행 에너지 회수기준의 회수율 산정 방법은 생산에너지를 기준으로 하여 생산 후 버려지는 에너지도 포함됨으로써 실질적인 회수로 판단하기에 한계가 존재한다. 즉, 현행 에너지 회수기준은 회수율 증진을 위한 기술개발 및 시설개선 등과 같은 도입취지와 목적을 충분히 반영하지 못하고 있는 실정이다. 또한 에너지회수율 산정의 핵심 매개변수인 폐기물 저위발열량에 대한 측정 및 분석 방법의 명확한 공통기준이 없어 객관성이 부족한 상황이다. 이에 2015년 ｢폐기물관리법｣ 시행규칙 제3조제2항 “폐자원에너지 회수･사용률 산정방법”에서는 폐기물 소각 처리를 통하여 회수되는 에너지 중 실제 사용되는 에너지의 비율을 바탕으로 하는 에너지 회수･사용률 산정방법과 투입 폐기물로부터 기원하는 정확한 투입에너지 산정을 위한 저위발열량 산정방법을 제정･고시하였다. 본 연구에서는 새로 제정된 “폐자원에너지 회수･사용률 산정방법”을 바탕으로 국내 사업장폐기물 소각시설에서의 폐기물 저위발열량과 에너지 회수･사용률을 산정하였다. 산정에 요구되는 데이터는 3개월간의 업체 내실제 계측데이터를 활용하였으며, 계측이 불가능한 항목은 현장 측정 결과를 적용하였다. 대상시설은 스토커소각로 3기(시설 A, B, C)와 로터리킬른-스토커 병합방식 소각로 1기(시설 D)로 하였으며, 주별･월별･분기별로 구분하여 산정 결과를 도출하였다. 분기별 산정결과 폐기물 저위발열량의 경우 시설 A, B, C, D 각각 3,684kcal/kg, 2,960kcal/kg, 3,081kcal/kg, 2,794kcal/kg로 산정되었으며, 에너지회수･사용률은 각각 54.2%, 54.6%, 64.7%, 52.1%로 산정되었다. 이러한 결과는 에너지생산량 기준의 에너지회수율 대비 약 5∼20% 차이를 나타냈으며, 에너지회수･사용률을 높이기 위해서는 생산된 에너지 중 판매량을 최대화 하는 것이 가장 중요하고 효과적일 것으로 판단된다. 또한 장기적으로 보조연료 투입량과 전력 사용량 감축을 위한 기술개발과 시설공정 및 운영방식의 개선이 필요할 것으로 사료된다.

Recently, many countries have been interested in waste-to-energy policy and technology due to the economic crisis from high oil price and the demands on securing the sustainable energy sources. As one of the efforts to achieve the sustainable society and maintain low impact of global warming in Korea, the act on the promotion of saving and recycling resources was enacted to implemetnt the effective reduction of waste at source level, reduce, recycling and recovery of waste to energy. Attaining an efficient recovery of waste heat in a cogeneration plant from incineration facilities is important as a resource recovery of waste to energy. In this study, the waste heat recoveries changed by reducing feed pressure in incineration conditions were analyzed. As results, changing the operating condition in steam header resulted in stable heat supply and increase of waste heat recovery.

This is aim to use and recycle the wasted heat from the dispose process of the incineration plant facility in Daegu. Furthermore, the saturated vapor is to be supplied for the Industrial Complex as energy resource. It is to receive the superheated steam that shows 250℃ temperature and 18kg/cm² steam pressure from the Boiler system of the incineration plant facility. This condition is not suitable for end-users’ specification of the manufacturing process. The Desuperheater is to be researched and developed for controlling high temperature and steam pressure. It is necessary to calculate condition of product vapor for establishing the steam network with water cooling and condensate system. The Heat Reclaiming Steam Arising System is to reduce the temperature to 220℃ and increase the pressure to 22kg/cm² at the final point of product supply line. It is expected Environmental and Economical effects with establishing optimum network for the use of waste heated vapor. Environmentally, it could reduce the Global Warming Potential, use fossil fuel and Green-house gases. Economically, it will bring down the production cost of end-users by using the wasted heated vapor.