매립처분 오니류의 에너지회수이용 가능량 산정에 관한 연구

문희성(Heesung Moon),김규연(Kyuyeon Kim),손지환(Jihwan Son),전태완(Taewan Jeon),신선경(Sunkyoung Shin) 유기성자원학회 2017 유기물자원화 Vol.25 No.4

우리나라는 매립지로 반입되는 폐기물의 억제를 위해 다양한 정책을 추진하고 있다. 매립지로 처분되는 유기성 폐기물 중 하ㆍ 폐수처리오니가 다량 포함되어 있다. 연료로 사용가능한 일정 발열량 이상의 오니를 발생원에서 분리ㆍ 건조ㆍ 가공 등 공정을 통해 에너지를 회수 할 수 있다. 본 연구에서는 한국의 오니 현황 및 특성을 조사하여 에너지를 회수 할 수 있는 오니의 종류와 양을 산정하고자 여러 오니류의 배출특성을 조사하였다. 2015 년 발생 폐기물의 9.2 %, 사업장배출시설계폐기물의 15.2 %가 매립으로 처분되었다. 조사결과, 유ㆍ 무기성하수처리오니의 고위발열량 평균값은 3,021 kcal/kg, 유ㆍ 무기성폐수처리오니의 평균 고위발열량은 2,472 kcal/kg이다. 본 연구에서는 오니의 특성과 에너지회수 대상에 대한 고찰을 통해 6 MJ/kg 이상의 오니를 연료로 회수이용 할 수 있을 것으로 판단되었으며, 오니매립처분량의 약 40%를 줄일 수 있을 것으로 추산되었다. With the purpose of energy recovery from sludge having calorific value as fuel we investigated the current status and characteristics of sludge in Korea in order to understand the type and amount of sludge that can recover energy. ‘The Status Report on Waste Generation and Treatment in Korea’ announced that 152 million tons of wastes were generated nationwide in 2015 and 9.2 % of the whole waste disposed into landfills which includes 15.1 % of the total industrial wastes. The average of upper calorific values of sewage sludge was 3,021 kcal/kg and that of wastewater sludge was 2,472 kcal/kg respectively. In order to determine the sludge as fuel, each correlations between calorific value, carbon content and combustibility ratio were evaluated. In the study, the current status and characteristics of sludge in Korea were investigated in order to understand the type and amount of sludge as fuel to recover energy. It is predicted that if the energy of sludge having a calorific value of 6 MJ/kg(~=1,500 kcal/kg) or more is recovered as fuel, the amount of the sludge disposed into landfills can be reduced about 40 %.

국내 매립지 굴착물의 선별기술 및 사례 조사

이수영 ( Suyoung Lee ),김규연 ( Kyuyeon Kim ),전태완 ( Taewan Jeon ),신선경 ( Sunkyoung Shin ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

과거 산업화와 경제발달 과정에서 크게 증가하였던 폐기물이 효율적인 재활용이나 적정 관리되지 못한 채생활주변의 저지대, 웅덩이에 단순 투기되거나 비위생 매립시설에 최종처분 되곤 하였다. 폐기물 발생량의 증가와 사용종료 및 신규 매립지 확보를 위해 사용 종료된 비위생매립지 정비사업의 시작과 「자원순환기본법」제정 등과 함께 폐기물의 자원화 정책이 강화되면서 매립억제 및 기매립 자원의 재활용을 위한 매립폐기물의 순환이용과 순환형매립지 조성사업이 확대되고 있다. 본 연구에서는 폐기물혼입굴착물질의 선별기술조사, 관리규정 및 국내외 굴착·선별 사례 등을 조사하였다. 폐기물혼입굴착물질의 국내 선별기술은 2000년대 초반부터 제도적으로 등록 및 인증이 이루어져, 현재 특허 및 실용신안과 환경신기술 분야에서 40여건을 확인할 수 있었다. 매립지 정비 및 순환형매립지 조성, 택지 개발 등 건설공사에 따른 폐기물혼입굴착물질에 대한 굴착·선별사례는 약 150여건으로 추산되며 비위생매립지 및 택지·대지개발공사가 많은 것을 알 수 있었다. 폐기물혼입굴착물질의 선별공정은 주로 토사류 등 불연물 선별을 위해 트롬멜 체망의 크기에 따른 선별, 가연분 선별을 위해 풍력, 갈퀴선별로 구성되어 있으며, 필요 시 추가적인 정밀선별을 실시하고 있었다. 매립 굴착물질의 함유 수분과 비닐류에 부착된 토사의 탈착분리, 투입장치의 정량적 공급방법이 주요한 운전 요소이자 효율적 선별의 평가 요소임을 알 수 있었다.

A Study on Excavation and Recycling of Landfilled Wastes

Kyuyeon Kim(김규연),Suyoung Lee(이수영),Heesung Moon(문희성),Taewan Jeon(전태완),Sunkyoung Shin(신선경) 한국신재생에너지학회 2019 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.5

폐자원의 효율적 관리를 위한 사업장 무기성폐기물의 특성 연구

이수영 ( Suyoung Lee ),김규연 ( Kyuyeon Kim ),전태완 ( Taewan Jeon ),신선경 ( Sunkyoung Shin ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

한국은 광물자원의 90 %, 에너지의 97 % 이상을 수입하는 국가이며, 매립되거나 단순소각 되는 폐기물 중에 회수 가능한 물질이 56 % 포함되어 있다. 2015년 발생 폐기물의 매립처분 비율은 9.2 %(38,308 ton/day)이다. 이중 사업장배출시설계폐기물이 약 62 %(23,577 ton/day)로 가장 높은 비율을 차지하고 있다. 사업장배출시설계폐기물에서 무기성폐기물의 매립처리량은 소각재 4,283 ton/day, 연소재 3,910 ton/day, 폐주물사류 939 ton/day 순으로 높게 나타났다. 무기성폐기물 중 열적처리 잔재물류의 매립량은 10,637 ton/day로 사업장배출시설계폐기물 매립량의 45.1 %을 차지하고 있는 것으로 조사되었다. 본 연구에서는 무기성폐기물의 매립억제 및 재활용 가능성을 알아보기 위해 강열감량, 총유기탄소, XRF 등의 분석을 통하여 화학적 조성 및 물질특성을 살펴보았다. 예로, 재생연을 생산하는 S사 광재류의 경우 Fe(43.0 %), S(23.1 %), Na(19.4 %) 함유량이 주로 높게 나타났다. 망간 합금철을 생산하는 D사의 광재는 Mn(29.9 %), Si(23.4 %), Ca(23.1 %)의 높은 함량을 나타내었다. M사 폐주물사의 경우 Si (74.2 %)로 대부분이 Si로 형성되어 있음을 확인할 수 있었다.

매립지 굴착 선별물의 특성 분석에 관한 기초적 연구

김규연 ( Kyuyeon Kim ),이수영 ( Suyoung Lee ),전태완 ( Taewan Jeon ),신선경 ( Sunkyoung Shin ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

매립지의 사용종료 및 폐기물 발생량 증가에 대비하여 장기간 사용할 수 있는 신규 매립지 확보의 어려움과 발생 폐기물의 재활용 및 에너지화 정책의 추진에 비해 매립지 자원화정책은 미흡한 실정이다. 2009년도부터 신규매립지 부지난을 해소하고 비위생매립지 정비 등을 위해 120여개의 매립지역에 대하여 매립지 순환이용사업 및 매립지 개발사업을 실시하고 있다. 순환형 매립지 조성, 비위생 매립지 정비사업 및 택지개발 등 굴착이 진행되는 다양한 현장에서 발생하는 폐기물혼입굴착물질을 굴착·선별하여 가연성폐기물은 에너지로 회수하고 선별된 토사는 성토재, 복토재로 재활용할 수 있는 순환형매립지 정비사업을 통한 매립자원의 순환이용을 도모하고 있다. 본 연구에서는 현재 국내의 택지개발공사, 순환형매립지조성, 비위생매립지정비에서 발생한 폐기물혼입물질의 굴착·선별이 진행되고 있는 현장의 선별가연물, 선별토사를 채취하여 특성분석을 통해 매립자원의 활용성을 검토하고자 하였다. 선별가연물은 수선별하여 가연물, 불연물, 부착토사로 세분류하였다. 세분류한 결과 가연물은 20~70%, 불연물 4~38%. 부착토사 9~66%의 범위로 구분되어 나타났다. 선별토사의 이물질함유량은 한국산업표준(KS F 2576)에 따라 분석한 결과 0.2~10.7%로 나타났으며 성토용 순환골재의 품질기준에 유기이물질함 유량은 1.0% 이하의 기준치를 규정하고 있다.

매립폐기물 굴착물질의 선별기술 및 사례 연구

김규연(Kyuyeon Kim),이수영(Suyoung Lee ),전태완(Taewan Jeon),신선경(Sunkyoung Shin) 유기성자원학회 2019 유기성자원학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.춘계

과거 산업화와 경제발달 과정에서 크게 증가하였던 폐기물이 효율적인 재활용이나 적정 관리되지 못한 채 생활주변의 저지대나 웅덩이에 단순 투기되거나 사후관리가 계획되지 못한 비위생 매립시설에 최종처분 되곤 하였다. 폐기물 발생량의 증가와 사용종료 및 신규 매립지 확보를 위해 사용종료된 비위생매립지 정비사업의시작과「자원순환기본법」제정 등과 함께 폐기물처분부담금의 도입 등 폐기물의 자원화 정책이 강화되면서 매립억제 및 기매립 자원의 재활용을 위한 매립폐기물의순환이용과 순환형매립지 조성사업이 확대되고 있다. 본 연구에서는 폐기물혼입굴착물질의 선별공정 기술조사, 관리규정 및 국내외 굴착·선별 사례와 관리동향 등을 조사하였다. 폐기물혼입굴착물질의 국내 선별기술은2000년대 초반부터 제도적으로 등록 및 인증이 이루어져, 현재 특허 및 실용신안과환경신기술 분야에서 40여건을 확인할 수 있었다. 매립지 정비 및 순환형매립지 조성, 택지 개발 등 건설공사에 따른 폐기물혼입굴착물질에 대한 굴착·선별사례는 약150여건으로 추산되며 비위생매립지 및 택지·대지개발공사가 많은 것을 알 수 있었다. 폐기물혼입굴착물질의 선별공정은 주로 토사류 등 불연물 선별을 위해 트롬멜체망의 크기에 따른 선별, 가연분 선별을 위해 풍력, 갈퀴선별로 구성되어 있으며, 필요 시 추가적인 정밀선별을 실시하고 있었다. 매립 굴착물질의 함유 수분과 비닐류에 부착된 토사의 탈착분리, 투입장치의 정량적 공급방법이 주요한 운전 요소이자 효율적 선별의 평가 요소임을 알 수 있었다.

사업장 열적처리 잔재물의 특성에 따른 매립저감 가능성 연구

이수영(Suyoung Lee),김규연(Kyuyeon Kim),전태완(Taewan Jeon),신선경(Sunkyoung Shin) 유기성자원학회 2019 유기물자원화 Vol.27 No.1

정부는 ‘자원순환기본법’의 제정 및 ‘폐기물관리법’의 개정으로 폐자원의 재활용 방향성을 확대하고 재활용 다양화 등 처리개선을 통한 미처리폐기물의 매립제로화를 추진하고 있다. 2015년 기준 국내 전체 폐기물 매립처분량은 38,308 톤/일이며 그중 사업장배출시설계폐기물의 매립처분량은 23,577 톤/일로 매립폐기물 중 약 62 %를 차지하고 있다. 본 연구에서는 주로 유기성 및 가연성 물질의 연소 및 소각, 특정 성분의 추출 및 공정 구성에서 활용된후 폐기처분되는 열적처리잔재물의 특성을 파악하여 재활용 관련 기준에 따른 매립저감 효과 예측 및 매립 처분 감소 가능량을 추산하여 고찰하였다. 그 결과, 사업장배출시설계폐기물의 매립처분량은 전체 매립량의 약 62 %로, 이 중 소각재, 연소재 등의 열적처리잔재물류가 45.1 %을 차지하고 있다. 2035년 국가 매립목표 1 % 달성을 위해 열적처리 잔재물이 매립억제 주요대상 폐기물로 판단되었다. 또한 열적처리 잔재물의 재활용 기준을 확대하고 매립억제 정책 추진 시 현재 매립처분량 대비 약 5~42 %의 매립감소가 가능할 것으로 추산되었으며 매립처분 최소화를 위해 폐자원 재활용 유형의 다양성 확대와 재활용 제품의 의무사용 확대 방안이 필요할 것으로 판단되었다. The government is promoting recycling of waste resources through the enactment of Fundamental Law on Resource Circulation, the revision of the Wastes Control Act and zero-landfilling of untreated waste through improved processes such as recycling and diversification. As of 2015, the total amount of landfilled waste is 38,308 ton/day in Korea. The amount of landfilled waste from industrial sectors is 23,577 ton/day, accounting for 62 % of total landfilled waste. In the study, we investigated the characteristics of the thermal treatment residue among inorganic wastes and estimated the landfill reduction potential according to the relevant recycling criteria, which can go through recycling paths. As a result, it is estimated that about 5~42 % of the landfilled waste can be reduced in case mandatory recycling and landfill suppression policies such as recycling criteria for thermal processing residues and expansion of recycling obligation targets should be implemented. In order to minimize landfill disposal, it is necessary to expand the diversity of waste recycling type and the usage of recycled products.

국내 매립폐기물 굴착물질의 물리화학적 특성 분석

이수영(Suyoung Lee ),김규연(Kyuyeon Kim),전태완(Taewan Jeon),신선경(Sunkyoung Shin) 유기성자원학회 2019 유기성자원학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.춘계

매립지 사용종료 및 폐기물발생량 증가에 대비, 장기간 사용할 수 있는 신규 매립지확보의 어려움과 발생폐기물의 재활용 및 에너지화 정책의 추진에 비해 매립지자원화정책은 미흡한 실정이다. 2009년도부터 신규매립지 부지난 해소 및 비위생매립지 정비 등을 위해 120여개의 매립지역에 대해 매립지 순환이용 사업 및 매립지개발사업을 실시하고 있다. 순환형 매립지 조성, 비위생 매립지 정비사업 및 택지개발 등 굴착이 진행되는 다양한 현장에서 발생하는 폐기물혼입굴착물질을 굴착·선별하여 가연성폐기물은 에너지로 회수하고 선별된 토사는 성토재, 복토재로 재활용할수 있는 순환형매립지 정비사업을 통한 매립자원의 순환이용을 도모하고 있다. 본 연구에서는 현재 국내에서 택지개발공사, 순환형매립지조성, 비위생매립지정비에서 폐기물혼입굴착물질이 발생되어 굴착·선별이 진행되고 있는 현장의 선별가연물, 선별토사를 채취하여 물리화학적 특성분석을 통해 매립자원의 활용성을 검토하고자 하였다. 선별가연물은 건조하여 수분을 제거한 뒤 수선별하여 가연물, 불연물, 부착토사로 세분류하였다. 세분류한 결과 가연물은 20∼70 %, 불연물 4∼38 %. 부착토사 9∼66 %의 범위로 나타났으며 그 중 수선별한 가연물의 발열량 분석결과6,244∼9,516 kcal/kg의 범위로 나타났다. 선별토사의 이물질함유량은 한국산업표준(KS F 2576)에 따라 분석한 결과 0.2∼10.7 %로 나타났으며 성토용 순환골재의 품질기준에 유기이물질함유량은 1.0 % 이하의 기준치를 규정하고 있다. 또한 선별토사의 TOC는 1.7∼9.5 %의 범위로 나타났으며 선별토사중에 폐기물의 분해산물이미세하게 분해되어 잔존하는 것으로 판단된다.

사업장폐기물 소각시설의 반입폐기물 조성 및 특성 분석

이수영 ( Suyoung Lee ),양원석 ( Won-seok Yang ),최경구 ( Gyung-goo Choi ),김규연 ( Kyuyeon Kim ),이원석 ( Won-seok Lee ),신선경 ( Sunkyoung Shin ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

소각시설에 반입폐기물 투입 전 소각 불가능한 폐토사 등 불연물을 선별하여 최종처분시설에 재위탁할 수 있는 방안 마련을 통한 소각처분 혼입불연물의 적정관리에 따른 소각 효율 및 시설운영 개선이 필요하다. 사업장폐기물 소각시설의 경우 반입되는 폐기물에 불연성분이 다량 함유되어 소각로 내화물, 재처리 설비 등의 수명을 단축시키며, 불연성 잔재물의 배출증가, 불완전 연소 등 운영상에 문제가 발생되고 있다. 또한 가연성폐기물의 재활용 우선정책으로 소각장 반입폐기물 투입열량의 저감으로 공정운영 및 에너지회수에 부정적 영향을 초래하게 된다. 이에 따라 본 연구에서는 올바로시스템 통계자료를 활용하여 사업장폐기물 소각시설의 불연성 잔재물 배출현황을 조사하고 대상시설 5개소를 선정하여 현장조사 및 시료채취를 진행하였다. 올바로시스템 통계자료에 따라 2015년∼2017년 사업장폐기물 소각시설 56개소의 폐기물 처리량 대비 평균 소각 잔재물 발생비율은 약 40 %로 나타났다. 소각시설 현장조사 및 시료채취는 반입폐기물 저장고의 폐기물을 혼합·채취 후 수선별을 통하여 조성별 구성 비율을 파악하였으며 폐기물 조성별 특성 분석을 수행하였다. 조성분석 결과 가연성폐기물이 76 %, 그중 폐목재류가 13 %로 가장 높은 비율을 차지하는 것으로 나타났고 반입폐기물의 조성별 발열량 분석결과 약 3,500 kcal/kg으로 분석되었다.

하·폐수처리오니의 에너지회수대상 확대를 위한 특성조사

문희성 ( Heesung Moon ),김규연 ( Kyuyeon Kim ),이수영 ( Suyoung Lee ),배지수 ( Jisu Bae ),전태완 ( Taewan Jeon ),신선경 ( Sunkyoung Shin ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

최근 산업발전에 따른 폐기물의 발생량과 재활용되지 못하고 매립되는 폐기물이 증가하고 있다. 우리나라는 국토환경의 제약에 따라 매년 증가하는 폐기물에 대해 “미처리폐기물의 매립제로화”를 주요과제로 추진하고 있다. 또한 2035년 까지 재활용가능 폐기물의 직매립을 금지하고, 매립처리비율 1% 이하로 달성하고자 한다. 따라서 2015년도 “폐기물 발생 및 처리현황(2015)” 에서 매립처리가 23,577 톤/일로 가장 많은 사업장배출시설계폐기물을 분석하였다. 그중 오니류 폐기물의 매립처리가 8,926 톤/일로 사업장배출시설계폐기물의 매립처리량대비 약 38 %의 비율을 차지하고 있다. 오니류의 경우 유기성과 무기성으로 구분되어지고 하수처리오니, 폐수처리오니 등으로 구분되어진다. 특히 폐수처리오니의 경우 사업장 별 업종이 무수히 다양하기 때문에 매립억제를 위한 특성조사는 한국표준산업분류코드를 이용하여 구분하였다. 본 연구는 매립되는 하·폐수처리오니를 유·무기성으로 분류하고 배출사업장 업종별로 구분한 처리현황과 매립되고 있는 오니류의 에너지회수 대상으로서 가능성을 보기위한 삼성분, 발열량 및 원소분석의 특성을 고찰하였다. 전체 업종의 유기성오니류 평균은 수분함량 71.7 %, VS의 함량은 60.6 %, FS의 함량은 39.4 %이며, 발열량은 2,948 kcal/kg로 나타났다. 무기성오니류의 수분함량은 65.8 %, VS의 함량은 27.1 %, FS의 함량은 72.9%이며, 발열량은 1,096 kcal/kg로 나타났다. 따라서 유기성오니류의 에너지회수 가능성을 확인하였고 이를 통한 사업장배출시설계폐기물의 매립저감이 예상된다.