대체 에너지로서의 대전광역시 음식물류폐기물 평가

용상운,현재혁,이우진,김기광 한국폐기물자원순환학회 2016 젊은 연구자 학술연구발표회 Vol.14 No.0

음식물류 폐기물과 원두커피 찌꺼기의 에너지 함량 평가

용상운,이우진,양한솔,현재혁 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회지 Vol.34 No.5

This study performed a basic test to evaluate the energy value of food waste and ground coffee residue, and measured the calorific value of mixtures of food waste and ground coffee in the mass ratios of 1 : 1, 1 : 2, and 2 : 1. According to the results of this study, food waste, ground coffee, and their mixtures are technically viable as energy resources because they all meet Korea’s quality criteria for Bio-SRF. The proximate analysis results for food waste and ground coffee mixture showed 51.6% moisture, 46.2% combustibles, and 2.2% ash content. The high calorific value and low calorific value measured by the SE-C5500 Bomb Calorimeter were 4,602 kcal/kg and 3,927 kcal/kg, respectively. Heavy metal analysis showed the absence of mercury (Hg) and arsenic (As). Therefore, food waste, ground coffee residue, and their mixture sample met Korea’s quality criteria for Bio-SRF, which are technically and economically viable for use as bio-solid fuel (Bio-SRF).

폐기물 재활용을 통한 흙시멘트의 강도 증진

서승덕,현재혁,용상운 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회지 Vol.32 No.8

Soil-Cement is an outstanding paving material, as it is economic, easy to construct and environmental-friendly due to its usage of natural soil. However, compared to current methods of paving, soil-cement shows low strength and low resistance on cracking, so it is necessary to supplement those drawbacks by use of some admixtures. This paper attempts to take an in-depth study of material characteristics of soil-cement mixtures with rice husk ash which is discarded as waste to enhance the strength and durability of soil-cement. To figure that out, XRF analysis was performed. From the XRF analysis results of the chemical content in rice husk ash, SiO2 is contained as much as 64.85%. Though SiO2 content is major in the rice husk ash, it is less than the amount expected. It is due to incineration temperature and time away from ideal environment for maximum SiO2 content. In addition, it figured out the strength property and durability of rice husk ash added soil-cement mixture by compressive strength test. The compressive strength test of soil-cement mixtures showed the highest strength with 10% of rice husk ash added. This suggests rice husk ash has high potential as one of pozzolanic materials.

폐기물 재활용을 통한 흙시멘트의 강도 증진

서승덕,현재혁,용상운 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회지 Vol.32 No.8

Soil-Cement is an outstanding paving material, as it is economic, easy to construct and environmental-friendly due to its usage of natural soil. However, compared to current methods of paving, soil-cement shows low strength and low resistance on cracking, so it is necessary to supplement those drawbacks by use of some admixtures. This paper attempts to take an in-depth study of material characteristics of soil-cement mixtures with rice husk ash which is discarded as waste to enhance the strength and durability of soil-cement. To figure that out, XRF analysis was performed. From the XRF analysis results of the chemical content in rice husk ash, SiO2 is contained as much as 64.85%. Though SiO2 content is major in the rice husk ash, it is less than the amount expected. It is due to incineration temperature and time away from ideal environment for maximum SiO2 content. In addition, it figured out the strength property and durability of rice husk ash added soil-cement mixture by compressive strength test. The compressive strength test of soil-cement mixtures showed the highest strength with 10% of rice husk ash added. This suggests rice husk ash has high potential as one of pozzolanic materials.

SRF 제조 및 발전이 대전광역시 폐기물 관리에 미치는 영향

이우진,현재혁,용상운 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11

2014년 기준 대전광역시의 생활폐기물 발생량은 총 1451.2톤/일로 재활용품 496.7톤/일, 분리배출 음식물 400.1톤/일, 가연성폐기물 495.1톤/일, 불연성폐기물 59.3톤/일인데 매립으로 227.8톤/일이, 소각으로 297.6톤/일이, 재활용으로 925톤/일이 처리되어지고 있다. 이를 해결하기 위한 금고동 위생매립장은 대전광역시 전역에서 발생하는 생활폐기물 등 1일 평균 약 780톤을 매립 개시 후 1996년 8월부터 2020년(예상)까지 안정적으로 처리할 수 있는 대단위 위생매립장이다. 그러나 매립되는 폐기물의 성상 변화 및 2020년으로 예상되어지는 매립연한 때문에 문제가 발생하고 있다. 이를 해결하기 위해 환경에너지종합타운을 조성하여 반입되는 생활폐기물의 일부를 SRF 시설을 통해 고형연료화 할 예정이다. SRF 시설은 폐기물에 함유된 수분, 금속, 유리 등과 같은 불연성분을 건조, 파쇄, 선별 등의 공정을 통하여 제거하고 가연성분을 가공해 고체 연료화 하는 시설이다. 폐기물의 청정 처리는 물론, 에너지 효율도 높아 에너지 부족 문제 해결과 더불어 주거 및 대기환경 문제 해결이 가능하기 때문에 우리나라의 현실에 상당히 적합한 기술이라고 판단할 수 있다. 또한, 기존의 폐기물 소각시설에 비해 운영 비용이 적게 들며, 청정처리 과정을 거치기 때문에 님비(NIMBY) 현상에 따른 지역 주민들의 반발 우려도 적은 편이다. 2018년 2월 가동 예정중인 SRF 시설은 200톤/일×2계열 = 400톤/일 시설규모로써, 설계기준 가동 일수는 261일/년이고 가동시간은 16hr/일이다. 이 시설을 통해 매립장으로 반입되는 생활폐기물중 286톤/일 (400톤/일 × 261일/년 ÷ 365일/년)이 고형연료로 전환된다. 전환된 비성형 상태의 고형연료는 폐기물연료화부속시설의 보일러를 통해 에너지가 회수된다. 2018년 2월부터 시설이 본격적으로 가동되면 매립장으로의 반입폐기물량 변화는 불가피하다. 이를 분석한 결과 매립대상폐기물인 생활폐기물과 사업장생활계폐기물이 전처리시설로 투입됨으로써 매립되는 폐기물량이 17~21%까지 감소될 수 있으며, 이에 따라 매립장 사용연한의 연장도 꾀할 수 있다고 판단되어진다.

대전광역시 간벌폐기물 발열량 측정을 통한 에너지 가치 평가

이우진,현재혁,용상운,양한솔,김기광,임채욱 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.05

우리나라 에너지 소비는 지속적으로 증가하는 추세를 보이고 있으며 그동안 사용의 편의성으로 인해 화석에너지에 대한 의존도가 계속 증가하고 있다. 그러나 화석연료의 고갈과 화석에너지 가격 상승으로 인해 신재생에너지원에 대한 관심이 커지고 있다. 이에 정부는 신재생에너지 산업화를 유도하고 2035년까지 전체에너지의 11%를 신재생에너지로 공급하겠다는 계획을 설정하였다. 간벌폐기물은 산림에서 간벌작업 시 발생하는데, 대부분 따로 처리하지 않고 산림에 적재하게 된다. 산림에 적재하면 자연적으로 썩게 되고 거름으로 이용되어 산림에 도움이 된다. 하지만 목재가 높은 발열량을 가지고 있어 에너지원으로 사용될 수 있고, 무분별한 적재 때문에 산사태를 유발할 가능성이 있기 때문에 적절한 처리가 필요한 실정이다. 대전광역시의 임상별 임목축적은 2014년 기준 침엽수 2,152,352m³, 활엽수 924,836m³, 혼효림 662,914m³ 이다. 본 연구에서는 대전광역시 간벌폐기물의 발열량 측정과 기초실험을 통하여 에너지원으로서의 가치를 평가하였다. 삼성분 분석 결과, 수분은 평균 13.6%, 가연분은 78.9%, 회분은 평균 7.5%로 나타났다. 모든 항목이 Bio-SRF의 기준을 만족하였다. 원소분석 결과, C는 평균 53.6%, H는 5.7%, O는 34.8%, S는 0.02%, Cl은 0.2%로 나타났다. 중금속의 경우 Hg, Cd, Pb, As 모두 평균 0.1mg/Kg, Cr은 1.1mg/Kg으로 나타났다. 모든 항목이 Bio-SRF 기준을 만족하였다. 발열량의 경우 발열량계로 측정한 저위발열량은 평균 4,850Kcal/Kg, 위에서 분석한 삼성분 값을 활용하여 Dulong's equation을 통한 저위발열량은 평균 4,411Kcal/Kg으로 측정되었다. 모두 고형연료(Bio-SRF)제품의 저위발열량 품질기준인 3,000Kcal/Kg을 충족하였으므로 에너지원으로써 충분한 가치가 있다고 판단된다.

소각 바닥재의 탄산화를 통한 중금속 안정화 및 CO₂ 고정

이기석,현재혁,서승덕,김영민,이우진,용상운 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

2012년도 ‘전국 생활폐기물 자원회수시설 현황’ 에 따르면 소각장에 약 582,178톤/년의 생활폐기물이 반입되어, 바닥재 465,087톤/년, 비산재 117,091톤/년이 발생된 것으로 나타났다. 소각시설에서 배출되는 소각재는 그레이트 상에 남아있는 재(grate ash)와 그레이트 하단으로 떨어지는 재(grate siftings)가 포함된 바닥재(bottom ash) 그리고 폐열 보일러 재와 배출가스 비산재 및 부산물을 포함하는 비산재로 분류된다. 소각재에는 많은 양의 용해성 염과 구리, 납 등의 중금속을 함유하고 있어 환경의 변화에 따라 2차적으로 높은 중금속의 용출가능성을 초래할 수 있으므로 매립 및 재활용 시 주의가 요구되고 있다. 한편 생활폐기물 소각장에서 발생되는 바닥재는 주로 철, 유리, 도자기 등 재활용 가능한 성분으로 구성되어 있지만 일반폐기물로 분류되어 매립되고 있는 실정이다. 반면에 유럽의 독일, 덴마크, 네덜란드 등은 고형화, 세척, 숙성 등의 처리를 통해 바닥재를 도로 건설의 경량 골재로서 이용하거나 아스팔트 또는 콘크리트에 사용하는 등 발생된 바닥재의 60 ~ 90%를 재이용하고 있다. 본 연구에서는 ‘한국 지질자원 연구원 프론티어 무기성 폐기물의 복합처리를 통한 토건 재료화 연구’ 의 내용을 바탕으로 바닥재로부터의 중금속 용출 저감 등 환경적 안정성을 증진시키기 위한 방법으로서 CO₂가스 주입을 통한 바닥재의 안정화 처리를 사용하였다. 이에 따른 중금속의 용출 결과 변화를 우리나라 폐기물 공정법상의 용출 시험법 KSLT(Korea Standard Leaching Test)와 미국 EPA의 TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)에 의해 비교 하였으며, 바닥재 재활용에 의한 토양으로의 중금속 용출 영향을 기존 연구에 추가하여 실시하였다. 또한 온실가스인 CO₂가스가 바닥재에 고용되는 효과를 실험에 의해 측정하였으며, 이에 따른 부가가치 가능성을 평가하였다. 사사: 이 논문은 환경부의 폐자원에너지화 전문인력 양성사업으로 지원되었습니다.

폐기물 재활용을 통한 흙시멘트의 강도 증진

서승덕,현재혁,이기석,김영민,이우진,용상운 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2015 No.2

흙시멘트는 자연토를 사용하여 경제적이고 시공이 간단하며 환경 친화적인 우수한 포장재료이다. 그러나 흙시멘트가 기존의 도로포장 방법들에 비하여 큰 강도를 가지지 못하였기 때문에 흙시멘트의 강도 증진을 위하여 우수한 강도발현과 균열에 대한 저항성을 향상시킬 수 있는 혼화재 연구도 활발히 진행되었다. 우리나라에서 생산되는 벼의 양은 연평균 730만 톤에 이르며, 이러한 벼로부터 생산되는 왕겨의 약 95% 이상이 가축분뇨의 수분흡수를 위한 축산시설의 깔개 등의 저부가가치 목적으로 활용되고 있다. 이는 왕겨를 축사의 깔개로 이용 후 퇴비화함에 따라 농지 내 왕겨 환원속도가 부식속도보다 빨라 토양내의 미부식 왕겨가 누적되어 농지 내 토양환경을 열악하게 하는 등 환경에 미치는 악영향도 상당히 심각하다. 따라서 본 연구에서는 부가가치가 낮은 현행의 왕겨 소비 형태에서 벗어나 더 나은 부가가치를 창출할 수 있는 콘크리트용 혼화재료로서의 왕겨 활용 가능성을 파악하고자 하였다. 흙시멘트 포장의 균열에 대한 저항성을 높이기 위한 기본 재료로 SBR 라텍스(Styrene-Butadiene Rubber Latex)를 사용하였으며, 여기에 소성왕겨를 첨가한 흙시멘트 혼합물의 역학적 성능과 공용 성능을 실내실험을 통해 평가하여, 소성왕겨가 첨가된 흙시멘트 혼합물의 재료 특성에 대해 연구하고자 하였다. 본 연구에서는 흙시멘트의 강도 증진과 내구성 향상을 위한 혼화재료로서 소성왕겨를 활용할 경우 흙시멘트 혼합물이 갖는 재료 특성에 대해서 알아보고자 하였다. 일축압축강도 시험을 통해 소성왕겨 혼입 흙시멘트의 강도 발현 특성과 내구성을 확인하고자 하였으며, 흙시멘트 혼합물의 일축압축강도 시험 결과, 소성왕겨를 10% 첨가했을 때가 가장 높은 강도를 보이고 있다.

폐기물 재활용을 통한 흙시멘트의 강도 증진

서승덕,현재혁,이기석,김영민,이우진,용상운 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2015 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2015 No.-

흙시멘트는 자연토를 사용하여 경제적이고 시공이 간단하며 환경 친화적인 우수한 포장재료이다. 그러나 흙시멘트가 기존의 도로포장 방법들에 비하여 큰 강도를 가지지 못하였기 때문에 흙시멘트의 강도 증진을 위하여 우수한 강도발현과 균열에 대한 저항성을 향상시킬 수 있는 혼화재 연구도 활발히 진행되었다. 우리나라에서 생산되는 벼의 양은 연평균 730만 톤에 이르며, 이러한 벼로부터 생산되는 왕겨의 약 95% 이상이 가축분뇨의 수분흡수를 위한 축산시설의 깔개 등의 저부가가치 목적으로 활용되고 있다. 이는 왕겨를 축사의 깔개로 이용 후 퇴비화함에 따라 농지 내 왕겨 환원속도가 부식속도보다 빨라 토양내의 미부식 왕겨가 누적되어 농지 내 토양환경을 열악하게 하는 등 환경에 미치는 악영향도 상당히 심각하다. 따라서 본 연구에서는 부가가치가 낮은 현행의 왕겨 소비 형태에서 벗어나 더 나은 부가가치를 창출할 수 있는 콘크리트용 혼화재료로서의 왕겨 활용 가능성을 파악하고자 하였다. 흙시멘트 포장의 균열에 대한 저항성을 높이기 위한 기본 재료로 SBR 라텍스(Styrene-Butadiene Rubber Latex)를 사용하였으며, 여기에 소성왕겨를 첨가한 흙시멘트 혼합물의 역학적 성능과 공용 성능을 실내실험을 통해 평가하여, 소성왕겨가 첨가된 흙시멘트 혼합물의 재료 특성에 대해 연구하고자 하였다. 본 연구에서는 흙시멘트의 강도 증진과 내구성 향상을 위한 혼화재료로서 소성왕겨를 활용할 경우 흙시멘트 혼합물이 갖는 재료 특성에 대해서 알아보고자 하였다. 일축압축강도 시험을 통해 소성왕겨 혼입 흙시멘트의 강도 발현 특성과 내구성을 확인하고자 하였으며, 흙시멘트 혼합물의 일축압축강도 시험 결과, 소성왕겨를 10% 첨가했을 때가 가장 높은 강도를 보이고 있다. 사사: 이 논문은 환경부의 폐자원에너지화 전문인력 양성사업으로 지원되었습니다.

소각 바닥재의 탄산화를 통한 중금속 안정화 및 CO2 고정

이기석,현재혁,서승덕,김영민,이우진,용상운 한국폐기물자원순환학회 2015 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2015 No.11

2012년도 ‘전국 생활폐기물 자원회수시설 현황’ 에 따르면 소각장에 약 582,178톤/년의 생활폐기물이 반입되어, 바닥재 465,087톤/년, 비산재 117,091톤/년이 발생된 것으로 나타났다. 소각시설에서 배출되는 소각재는 그레이트 상에 남아있는 재(grate ash)와 그레이트 하단으로 떨어지는 재(grate siftings)가 포함된 바닥재(bottom ash) 그리고 폐열 보일러 재와 배출가스 비산재 및 부산물을 포함하는 비산재로 분류된다. 소각재에는 많은 양의 용해성 염과 구리, 납 등의 중금속을 함유하고 있어 환경의 변화에 따라 2차적으로 높은 중금속의 용출가능성을 초래할 수 있으므로 매립 및 재활용 시 주의가 요구되고 있다. 한편 생활폐기물 소각장에서 발생되는 바닥재는 주로 철, 유리, 도자기 등 재활용 가능한 성분으로 구성되어 있지만 일반폐기물로 분류되어 매립되고 있는 실정이다. 반면에 유럽의 독일, 덴마크, 네덜란드 등은 고형화, 세척, 숙성 등의 처리를 통해 바닥재를 도로 건설의 경량 골재로서 이용하거나 아스팔트 또는 콘크리트에 사용하는 등 발생된 바닥재의 60 ~ 90%를 재이용하고 있다. 본 연구에서는 ‘한국 지질자원 연구원 프론티어 무기성 폐기물의 복합처리를 통한 토건 재료화 연구’ 의 내용을 바탕으로 바닥재로부터의 중금속 용출 저감 등 환경적 안정성을 증진시키기 위한 방법으로서 CO2가스 주입을 통한 바닥재의 안정화 처리를 사용하였다. 이에 따른 중금속의 용출 결과 변화를 우리나라 폐기물 공정법상의 용출 시험법 KSLT(Korea Standard Leaching Test)와 미국 EPA의 TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)에 의해 비교 하였으며, 바닥재 재활용에 의한 토양으로의 중금속 용출 영향을 기존 연구에 추가하여 실시하였다. 또한 온실가스인 CO2가스가 바닥재에 고용되는 효과를 실험에 의해 측정하였으며, 이에 따른 부가가치 가능성을 평가하였다.