소각열에너지 회수 ・사용률 산정에서의 출열분포 특성

유하녕,강준구,손준익,권영현,고영재,권준화,장미정,전태완,신선경 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11

현재 국내의 주된 폐기물 처리 방식은 발생억제(Reduce), 재이용(Reuse), 재활용(Recycle)을 통한 물리적인 처리방식으로써 대량으로 발생하는 폐기물을 효율적으로 처리하기에는 한계가 있다. 이에 폐자원 에너지화(Recovery) 개념의 도입으로 폐기물의 단순한 처리가 아닌 효율적인 에너지 자원으로 활용함으로써 자원순환사회를 구축하기 위한 정책적 방안이 마련되었으며, 구체적인 방안의 하나로 2018년 1월 1일부터 시행되는 자원순환기본법을 통하여 소각시설에 발생되는 열에너지를 적극적으로 활용할 예정이다. 따라서 소각시설로부터 실질적으로 회수되어 사용되는 에너지의 정확한 수치화가 요구되었으며, 현재 국내에서 운영 중인 소각시설을 대상으로 시범사업을 진행하여 소각열에너지 회수・사용률의 실증에 노력을 기울이고 있다. 이에 본 연구에서는 폐자원에너지 회수・사용률 산정에서 가장 중요하게 작용되는 저위발열량을 도출하기 위한 핵심요소인 출열항목을 실측하여 소각열에너지 회수・사용률 산정을 위한 기초자료로 활용하고자 한다. 본 연구에서는 현재 운영 중인 생활폐기물 소각시설 2곳(A, B 소각시설)의 3개 호기와 사업장폐기물 소각시설 5곳(C, D, E, F, G 소각시설)의 5개 호기를 대상으로 5월부터 16주 동안 TMS 데이터 수집과 현장측정 및 시료분석을 병행하였으며, 종합적인 결과 값을 환경부 고시 제 2015-251호 폐자원에너지 회수・사용률 산정방법에 대입하여 소각로에서 발생되는 각각의 출열항목을 산출하였다. 또한 산출된 결과를 종합하여 생활폐기물 소각장과 사업장폐기물 소각장의 출열분포를 비교하여 보았다. 소각시설의 출열항목의 산정결과, 생활폐기물 소각시설 3개 호기의 출열 총합은 A시설 1호기가 13.54GJ/ton, 2호기가 14.12GJ/ton으로 산정되었으며, B시설 1호기는 12.72GJ/ton으로 산정되었다. 이 중 가장 높은 비율을 차지하는 출열항목은 증기 흡수열로 A시설 1호기는 9.57GJ/ton, 2호기는 9.82GJ/ton, B시설 1호기는 9.77GJ/ton을 차지하여 평균 72%의 분포를 보이는 것으로 나타났다. 또한 사업장폐기물 소각시설의 출열 총합은 C시설 16.65GJ/ton, D시설 15.48GJ/ton, E시설 13.35GJ/ton, F시설 12.49GJ/ton, G시설 11.79GJ/ton으로 산정되었으며, 사업장폐기물 소각시설 또한 생활폐기물 소각시설과 동일하게 증기 흡수열이 평균 65%의 분포를 보여 가장 높은 비율을 차지하는 것으로 나타났다. 연구결과, 지속적인 시범사업을 통해 실측값을 축적하여 소각열에너지 회수・사용률 제고를 위한 연구 등의 기초자료로 활용하여야 할 것으로 판단된다.

폐자동차 파쇄잔재물(ASR) 재활용 시설의 에너지 회수효율 적용성 평가

유하녕,강준구,권영현,고영재,권준화,박호연,전태완,이영기 한국폐기물자원순환학회 2018 한국폐기물자원순환학회지 Vol.35 No.7

Domestic automotive shredder residue (ASR) recycling facilities must comply with 60% of the energy recovery criteria calculated by the waste control act, based on resource circulation of electrical and electronic equipment and vehicles. The method of calculating energy recovery criteria was newly enacted on November 6, 2017, and it has been judged that it is necessary to consider applicability. In this study, the energy recovery efficiency of 7 units was calculated by past and present calculation methods. Furthermore, this study attempts to find applicability and a method of increasing the energy recovery efficiency by taking advantage of available potentials. An analysis of the calculation results showed that the average values calculated by past methods, present methods, and the method that includes available potentials are 76.35%, 70.68%, and 78.24%, respectively. Therefore, the new calculation method for energy recovery efficiency is also applicable to domestic automotive shredder residue recycling facilities.

폐기물 소각시설의 열에너지 회수효율 산정을 통한 저위발열량 및 출열분포 특성

유하녕,강준구,손지환,권영현,고영재,권준화,장미정,전태완,신선경 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.05

우리나라는 반도체, 철강, 자동차, 선박 등의 제조업을 토대로 경제규모를 성장시켜왔으며, 성장에 비례하여 에너지 수입 의존도 또한 증가했다. 현재 우리나라는 에너지의 95% 이상을 수입하여 사용하고 있는 에너지 다소비 국가로써 2013년 기준 제조업 원자재의 전체 수입량은 하루 평균 약 1조원에 이르는 것으로 집계되었다. 하지만 국내에서 발생되는 폐기물의 약 50% 이상이 에너지 회수에 이용될 수 있음에도 불구하고 단순히 소각 및 매립으로 처리가 되고 있어 에너지 다소비 국가의 현실과는 대조적인 폐기물처리가 이루어지고 있음을 알 수 있다. 이에 환경부는 「자원순환기본법(2018.01.01. 시행)」을 마련하여 폐기물의 에너지화를 계획하고 있으며, 이와 관련해 소각으로부터 발생되는 열원, 온수, 증기 등의 에너지를 최대한 활용하여 그 효율에 따라 폐기물처분부담금을 감면해주는 방안을 구상하고 있다. 따라서 소각시설의 열에너지 회수효율 산정 및 산정을 위한 주요인자들의 과학적인 접근방법이 요구되었으며, 이에 본 연구에서는 열에너지 회수효율의 주요인자인 저위발열량 및 출열항목에 대하여 산정하고, 산정된 저위발열량 결과와 각 시설의 저위발열량 설계 값 및 발열량계측정값을 비교하여 타당성에 대하여 검토하고자 한다. 본 연구는 1차(2016.05.09.~2016.08.31.) 7개 시설(8호기), 2차(2016.09.05.~2016.10.30.) 4개 시설(9호기)로 진행하였으며, 대상 시설의 선정은 폐기물의 종류, 보일러의 설치형태, 소각로의 형태를 고려하여 선정하였다. 열에너지 회수효율의 산정을 위한 계측항목에 관련한 데이터를 일별로 수집하였으며, 계측 외 항목은 직접 측정하여 저위발열량 및 출열항목 등을 산정하였다. 대상 시설의 저위발열량 산정결과는 1차의 경우 2,776.6~3,881.4kcal/kg, 2차의 경우 1,921.5~5928.7kcal/kg으로 분포되는 것으로 나타났으며, 2차 대상시설 중 저위발열량 결과 값이 5928.7kcal/kg으로 산정된 시설의 경우 사업장폐기물 소각시설로 지정폐기물 투입비율이 100%인 것으로 나타났다. 연구결과, 지속적인 데이터 수집을 통해 출열항목을 산정하여 열에너지 회수효율을 극대화 시킬 방안을 마련해야 하며, 또한 과학적 근거를 수반한 저위발열량 산정방법을 마련해야 할 것으로 판단된다.

사업장폐기물 소각시설의 에너지 회수효율 향상방안 연구- 분리형 보일러를 중심으로 -

유하녕,고영재,권영현,전태완,이영기,강준구 한국폐기물자원순환학회 2018 한국폐기물자원순환학회지 Vol.35 No.2

In the past, the role of incineration facilities was mainly to reduce waste and stabilize disposed material. However, asa key aspect of waste management policy, the concept of “waste Minimization and sustainable resource circulation society”has become an issue, and the effective use of waste has been emphasized. As a result, to promote the recycling of wastesfrom January 1, 2018, the Framework Act on Resource Circulation has been implemented. In this study, estimation factorsthat can affect the increase of energy recovery are selected by reviewing the estimation method of industrial wasteincineration facilities having a separate boiler; moreover, the effect of calculation factors on energy recovery wasquantitatively evaluated. According to this study, when the heat loss, condensate temperature, and power consumptiondecrease by 10%, the energy recovery of the target facilities increase by 0.4% (0.22 ~ 0.63%), 1.09% (0.57 ~ 1.32%), and1.16% (0.52 ~ 2.13%) on an average.

소각열에너지 회수·사용률 산정에서의 출열분포 특성

유하녕 ( Ha Nyoung Yoo ),강준구 ( Jun Gu Kang ),손준익 ( Jun Ik Son ),권영현 ( Young Hyun Kwon ),고영재 ( Young Jae Ko ),권준화 ( Jun Hwa Kwon ),장미정 ( Mi Jeong Jang ),전태완 ( Tae Wan Jeon ),신선경 ( Sun Kyoung Shin ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2016 No.-

현재 국내의 주된 폐기물 처리 방식은 발생억제(Reduce), 재이용(Reuse), 재활용(Recycle)을 통한 물리적인 처리방식으로써 대량으로 발생하는 폐기물을 효율적으로 처리하기에는 한계가 있다. 이에 폐자원 에너지화(Recovery) 개념의 도입으로 폐기물의 단순한 처리가 아닌 효율적인 에너지 자원으로 활용함으로써 자원순환사회를 구축하기 위한 정책적 방안이 마련되었으며, 구체적인 방안의 하나로 2018년 1월 1일부터 시행되는 자원순환기본법을 통하여 소각시설에 발생되는 열에너지를 적극적으로 활용할 예정이다. 따라서 소각시설로부터 실질적으로 회수되어 사용되는 에너지의 정확한 수치화가 요구되었으며, 현재 국내에서 운영 중인 소각시설을 대상으로 시범사업을 진행하여 소각열에너지 회수·사용률의 실증에 노력을 기울이고 있다. 이에 본 연구에서는 폐자원에너지 회수·사용률 산정에서 가장 중요하게 작용되는 저위발열량을 도출하기 위한 핵심요소인 출열항목을 실측하여 소각열에너지 회수·사용률 산정을 위한 기초자료로 활용하고자 한다. 본 연구에서는 현재 운영 중인 생활폐기물 소각시설 2곳(A, B 소각시설)의 3개 호기와 사업장폐기물 소각시설 5곳(C, D, E, F, G 소각시설)의 5개 호기를 대상으로 5월부터 16주 동안 TMS 데이터 수집과 현장측정 및 시료분석을 병행하였으며, 종합적인 결과 값을 환경부 고시 제 2015-251호 폐자원에너지 회수·사용률 산정방법에 대입하여 소각로에서 발생되는 각각의 출열항목을 산출하였다. 또한 산출된 결과를 종합하여 생활폐기물 소각장과 사업장폐기물 소각장의 출열분포를 비교하여 보았다. 소각시설의 출열항목의 산정결과, 생활폐기물 소각시설 3개 호기의 출열 총합은 A시설 1호기가 13.54GJ/ton, 2호기가 14.12GJ/ton으로 산정되었으며, B시설 1호기는 12.72GJ/ton으로 산정되었다. 이 중 가장 높은 비율을 차지하는 출열항목은 증기 흡수열로 A시설 1호기는 9.57GJ/ton, 2호기는 9.82GJ/ton, B시설 1호기는 9.77GJ/ton을 차지하여 평균 72%의 분포를 보이는 것으로 나타났다. 또한 사업장폐기물 소각시설의 출열 총합은 C시설 16.65GJ/ton, D시설 15.48GJ/ton, E시설 13.35GJ/ton, F시설 12.49GJ/ton, G시설 11.79GJ/ton으로 산정되었으며, 사업장폐기물 소각시설 또한 생활폐기물 소각시설과 동일하게 증기 흡수열이 평균 65%의 분포를 보여 가장 높은 비율을 차지하는 것으로 나타났다. 연구결과, 지속적인 시범사업을 통해 실측값을 축적하여 소각열에너지 회수·사용률 제고를 위한 연구 등의 기초자료로 활용하여야 할 것으로 판단된다.

사업장폐기물 소각시설의 에너지 회수효율 적용성 검토 - S시 사례를 중심으로 -

유하녕 ( Hanyeong Yoo ),김홍석 ( Hongseok Kim ),이준희 ( Junhui Lee ) 한국폐기물자원순환학회 2022 한국폐기물자원순환학회 심포지움 Vol.2022 No.1

폐기물 소각시설의 열에너지 회수효율 산정을 통한 저위발열량 및 출열분포 특성

유하녕 ( Ha Nyoung Yoo ),강준구 ( Jun Gu Kang ),손지환 ( Ji Hwan Son ),권영현 ( Young Hyun Kwon ),고영재 ( Young Jae Ko ),권준화 ( Jun Hwa Kwon ),장미정 ( Mi Jeong Jang ),전태완 ( Tae Wan Jeon ),신선경 ( Sun Kyoung Shin ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

우리나라는 반도체, 철강, 자동차, 선박 등의 제조업을 토대로 경제규모를 성장시켜왔으며, 성장에 비례하여 에너지 수입 의존도 또한 증가했다. 현재 우리나라는 에너지의 95% 이상을 수입하여 사용하고 있는 에너지 다소비 국가로써 2013년 기준 제조업 원자재의 전체 수입량은 하루 평균 약 1조원에 이르는 것으로 집계되었다. 하지만 국내에서 발생되는 폐기물의 약 50% 이상이 에너지 회수에 이용될 수 있음에도 불구하고 단순히 소각 및 매립으로 처리가 되고 있어 에너지 다소비 국가의 현실과는 대조적인 폐기물처리가 이루어지고 있음을 알 수 있다. 이에 환경부는 「자원순환기본법(2018.01.01. 시행)」을 마련하여 폐기물의 에너지화를 계획하고 있으며, 이와 관련해 소각으로부터 발생되는 열원, 온수, 증기 등의 에너지를 최대한 활용하여 그 효율에 따라 폐기물처분부담금을 감면해주는 방안을 구상하고 있다. 따라서 소각시설의 열에너지 회수효율 산정 및 산정을 위한 주요인자들의 과학적인 접근방법이 요구되었으며, 이에 본 연구에서는 열에너지 회수효율의 주요인자인 저위발열량 및 출열항목에 대하여 산정하고, 산정된 저위발열량 결과와 각 시설의 저위발열량 설계 값 및 발열량계 측정값을 비교하여 타당성에 대하여 검토하고자 한다. 본 연구는 1차(2016.05.09.~2016.08.31.) 7개 시설(8호기), 2차(2016.09.05.~2016.10.30.) 4개 시설(9호기)로 진행하였으며, 대상 시설의 선정은 폐기물의 종류, 보일러의 설치형태, 소각로의 형태를 고려하여 선정하였다. 열에너지 회수효율의 산정을 위한 계측항목에 관련한 데이터를 일별로 수집하였으며, 계측 외 항목은 직접 측정하여 저위발열량 및 출열항목 등을 산정하였다. 대상 시설의 저위발열량 산정결과는 1차의 경우 2,776.6~3,881.4kcal/kg, 2차의 경우 1,921.5~5928.7kcal/kg으로 분포되는 것으로 나타났으며, 2차 대상시설 중 저위발열량 결과 값이 5928.7kcal/kg으로 산정된 시설의 경우 사업장폐기물 소각시설로 지정폐기물 투입비율이 100%인 것으로 나타났다. 연구결과, 지속적인 데이터 수집을 통해 출열항목을 산정하여 열에너지 회수효율을 극대화 시킬 방안을 마련해야 하며, 또한 과학적 근거를 수반한 저위발열량 산정방법을 마련해야 할 것으로 판단된다.

국내 고형연료제품 사용시설의 저위발열량 및 에너지 회수효율 산정

유하녕 ( Ha Nyoung Yoo ),강준구 ( Jun Gu Kang ),권영현 ( Young Hyun Kwon ),고영재 ( Young Jae Ko ),이영진 ( Young Jin Lee ),최경구 ( Gyung Goo Choi ),이원석 ( Won Seok Lee ),신선경 ( Sun Kyoung Shin ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

고형연료제품은 폐기물의 선별, 파쇄 등의 전처리를 통해 연료로서의 가치를 유도하고 있으며, 이로 인해 일반폐기물에 비하여 높은 발열량을 가지고 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 「에너지 회수효율 측정·산정방법 및 절차 등에 관한 고시(환경부 고시 2017-205호)」에 따라 고형연료제품 사용시설(2개소)의 저위발열량 및 에너지 회수효율을 산정하였으며, 산정결과로부터 고형연료의 에너지로서의 가치를 정량적으로 평가하였다. 고형연료제품 사용시설의 저위발열량 및 에너지 회수효율 산정을 위해 각 시설의 고형연료 투입량, 보조연료 사용량, 증기 생산량 및 공급량 등 계측 데이터를 약 5개월간 수집하였다. 수집된 기초 데이터를 바탕으로 입·출열 에너지를 규명하여 고형연료제품의 저위발열량을 산정하였으며, 또한, 에너지 회수효율 산정인자(Ew, Ef, Ei, Ep)를 도출하여 에너지 회수효율을 산정하였다. 저위발열량 산정결과 평균 저위발열량은 3,211.5 kcal/kg으로 산정되었으며, 에너지 회수효율은 평균 약 61.8 %로 산정되었다. 반면, 총 에너지 생산량을 기준으로 에너지 회수효율을 산정할 경우 평균 103.7 %였으며, 가용 잠재량은 약 42.0 %로 파악되었다.

사업장폐기물 소각시설 반입폐기물의 수선별을 통한 폐기물 특성 분석 연구

유하녕 ( Ha Nyoung Yoo ),강준구 ( Jun Gu Kang ),권영현 ( Young Hyun Kwon ),고영재 ( Young Jae Ko ),이영진 ( Young Jin Lee ),권준화 ( Jun Hwa Kwon ),전태완 ( Tae Wan Jeon ),이영기 ( Young Kee Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2018 No.-

2016년 기준 국내의 사업장폐기물의 처리방법별 처리현황을 살펴보면 재활용 약 79.06%, 매립 약 14.84%, 소각 약6.04%를 차지하는 것으로 나타났다. 하지만 2018년 시행된 자원순환기본법에 의해 매립세와 소각세가 부과됨에 따라 직매립되는 폐기물은 감소하는 반면 소각시설에 유입되는 사업장폐기물의 양은 증가할 것으로 전망된다. 이와 더불어 소각세의 경우 폐기물관리법 시행규칙 제3조제2항에 따른 에너지 회수효율 결과에 따라 감면혜택을 받을 수 있게 되어 에너지 회수에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 사업장폐기물의 기본성상에 대한 연구가 선행되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구는 수선별을 진행할 수 있는 여건을 지닌 사업장폐기물 소각시설 5개소를 선정하여 진행하였으며, 사업장폐기물의 다양성을 반영하기 위해 총 3회의 시료채취 및 수선별을 통해 결과를 도출하였다. 5개소의 사업장폐기물 성상을 조사한 결과, 가연성폐기물 약 54.8%, 불연성폐기물 약4.1%, 혼합폐기물 약 33.0%를 차지하는 것으로 조사되었다. 여기서 혼합폐기물은 수선별을 통해 분리하기 어려울 정도의 작은 입자를 포함한 폐기물을 통칭하였으며, 대부분 작은 입자의 건설폐재류 및 폐토사류를 포함하고 있는 것으로 조사되었다.

사업장폐기물 소각시설의 에너지 회수효율 적용성 검토 - S시 사례를 중심으로 -

유하녕 ( Hanyeong Yoo ),김홍석 ( Hongseok Kim ),이준희 ( Junhui Lee ) 한국폐기물자원순환학회 2022 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2022 No.-