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 %.

고품질화 바이오가스 이용 기술지침 마련을 위한 연구(I): 도시가스 및 수송용 - 현장조사 결과 중심으로

문희성(HeeSung Moon),권준화(),박호연(),전태완(),신선경(),이동진() 유기성자원학회 2019 유기물자원화 Vol.27 No.1

바이오가스화는 유기성폐기물을 처리하는 과정에서 발생되는 메탄가스를 포함하는 환경 친화적인 연료를 생산하는 기술이다. 바이오가스화는 유기성폐기물의 해양투기 금지 이후 안정적인 육상처리일 뿐만 아니라 신재생에 너지원으로 인정받으면서 세계적인 관심을 받고 있다. 최근에는 생산된 바이오가스를 고품질화하여 도시가스 및수송용으로 이용하는 추세가 증가하고 있다. 바이오가스화 현장시설에서는 아직도 잦은 고장으로 바이오가스 생산이 저하되고, 또한 생산된 바이오가스를 효과적으로 정제하여 이용하는 것이 미흡한 실정이다. 이 연구에서는 바이오가 스 생산 및 이용 시설에서의 문제점들을 파악하고, 최적으로 바이오가스를 도시가스 및 수송용으로 활용 가능하기 위한 가이드라인 및 기술지침을 마련하고자 하였다. Biogasification is a technology that uses organic wastes to reproduce as environmental fuels containing methane gas. Biogasification has attracted worldwide attention because it can produce renewable-energy and stable land treatment with prohibit from landfilling and ocean dumping of organic waste. Biomethane is produced by refining biogas. It is injected into natural gas pipeline or used transportation fuel such as cars and buses. 90 bio-gasification facilities are operating in 2016, and methane gas production is very low due to it is limited to organic wastes such as food waste, animal manure, and sewage sludge. There are seven domestic biomethane manufacturing facilities, and the use of high value-added such as transport fuels and city-gas through upgrading biogas should be expanded. On the other hand, the rapid biogasification of organic wastes in domestic resulted in frequent breakdowns of facilities and low efficiency problems. Therefore, the problem is improving as technical guidance, design and operational technical guidance is developed and field experience is accumulated. However, while improvements in biogas production are being made, there is a problem with low utilization. In this study, the problems of biomethane manufacturing facilities were identified in order to optimize the production and utilization of biogas from organic waste resources. Also, in order to present the design and operation guideline of the gas pretreatment and the upgrading process, we will investigate precision monitoring, energy balance and economic analysis and solutions for on-site problems by facility.

고형연료제품(SRF) 사용시설의 주변환경 조사항목의 고찰

문희성 ( Heesung Moon ),김규연 ( Kyuyeon Kim ),강준구 ( Jungu Kang ),배지수 ( Jisu Bae ),이영진 ( Youngjin Lee ),이원석 ( Wonseok Lee ) 한국폐기물자원순환학회 2022 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2022 No.-

고형연료제품(SRF) 사용시설의 에너지회수효율 산정을 위한 고찰

문희성 ( Heesung Moon ),박세인 ( Sein Park ),손준익 ( Junik Son ),강준구 ( Jungu Kang ),전태완 ( Taewan Jeon ) 한국폐기물자원순환학회 2022 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2022 No.0

바이오가스 이용 기술지침 마련을 위한 연구(Ⅱ)

문희성(HeeSung Moon),배지수(Jisu Bae),박호연(Hoyeun Park),전태완(Taewan Jeon),이영기(Younggi Lee),이동진(Dongjin Lee) 유기성자원학회 2018 유기물자원화 Vol.26 No.1

본 연구는 유기성폐자원(가축분뇨, 음식물류폐기물, 음식물류폐수 등)의 바이오가스 이용에 대한 적정 설계 및 운전 기술지침서 마련하고자 현장조사와 정밀모니터링 등을 실시하였다. 정부의 중장기 바이오가스화 정책에 따라 폐자원의 자원화 시설 확충이 활발히 추진되고 있다. 하지만 생산된 바이오가스를 이용하여 발전 및 스팀으로 활용하는 시설은 효율이 아직은 저조하고 잦은 고장이 발생되고 있다. 전국 11개소 유기성폐자원 바이오가스화 시설을 대상으로 정밀모니터링을 실시하였다. 사계절 평균으로 정밀모니터링 결과를 정리하였을 때, 유기성폐자원 별 효율성 분석에서 유기성분해율은 VS기준 음식물/음폐수는 68.2 %, 가축분뇨는 66.8 %, 하수슬러지의 경우 46.2 %로 전체 평균 58.8 %로 분석되었다. 전처리 전후 바이오가스 성상을 분석한 결과 철염 및 탈황(건식, 습식)을 이용하여 전체 시설의 H2S 평균은 560 ppm으로 측정되었으며, 저감효율이 90% 이상인 경우 약 40 ppm 까지 감소할 수 있는 것을 확인하였다. 특히 소화조 내에 철염을 투입하면 처리효율 약 93 %이며, 평균 150 ppm까지 감소하는 것을 확인하였다. 제습의 경우 노점온도를 적용한 절대습도와 가스온도에 따른 상대습도를 분석하였으며, 제습설비가 유지보수가 잘되어 가동 중인 시설의 노점온도는 14℃, 절대습도는 12.6 g/m³이며, 상대습도는 35 %로 측정되었다. 따라서 유기성폐자원의 바이오가스화 시설의 단점을 보완하고 바이오가스 이용 최적화 방안을 마련하기 위하여 정밀모니터링을 실시하였다. According to the in social aspects such as population growth, urbanization and industrialization, development of livestock industry by meat consumption, amount of organic wastes (containing sewage sludge and food waste, animal manure, etc) has been increased annually in South Korea. Precise monitoring of 11 organic wastes biogas facilities were conducted. The organic decomposition rate of organic wastewater was 68.2 % for food wastes, 66.8 % for animal manure and 46.2 % for sewage sludge and 58.8 % for total organic wastes. As a result of analyzing the biogas characteristics before and after the pretreatment, the total average of the whole facility was measured to be 560 ppm using iron salts and desulfurization, and decreased to 40 ppm when the reduction efficiency was above 90 %. Particularly, when iron salt is injected into the digester, the treatment efficiency is about 93 %, and the average is reduced to 150 ppm. In the case of dehumidification, the absolute humidity and the relative humidity were analyzed. The dew point temperature of the facility where the dehumidification facility was well maintained as 14℃, the absolute humidity was 12.6 g/m3, and the relative humidity was 35 %. Therefore, it is necessary to compensate for the disadvantages of biogasification facilities of organic waste resources and optimize utilization of biogas and improve operation of facilities. This study was conducted to optimize biogas utilization of type of organic waste(containing sewage sludge and food waste, animal manure) through precision monitoring.

풍력 발전기의 주파수 의존 시스템 등가 모델링

문희성(Heesung Moon),유연태(Yeuntae Yoo),장길수(Gilsoo Jang) 대한전기학회 2020 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2020 No.7

고품질화 바이오가스 이용 기술지침 마련을 위한 연구(Ⅱ): 도시가스 및 수송용 - 정밀모니터링 결과 중심으로

문희성(HeeSung Moon),권준화(Junhwa Kwon),박호연(Hoyeon Park),전태완(Taewan Jeon),신선경(Sunkyung Shin),이동진(Dongjin Lee) 유기성자원학회 2019 유기물자원화 Vol.27 No.2

본 연구는 유기성폐자원(가축분뇨, 음식물류폐기물, 음식물류폐수 등)의 바이오가스 이용에 대한 적정 설계 및 운전 기술지침서 마련하고자 현장조사와 정밀모니터링 등을 실시하였다. 정부의 중장기 바이오가스화 정책에 따라 폐자원의 자원화 시설 확충이 활발히 추진되고 있다. 하지만 생산된 바이오가스를 이용하여 도시가스 및 수송용으로 활용하는 시설은 효율이 아직은 저조하다. 전국 7개소 유기성폐자원 바이오가스화 시설을 대상으로 정밀모니터링을 실시하였다. 사계절 평균으로 정밀모니터링 결과를 정리하였을 때, 유기성폐자원 별 효율성 분석에 서 유기성분해율은 VS기준 평균 66.3%로 분석되었다. 전처리 전후 바이오가스 성상을 분석한 결과 철염 및 탈황(건식, 습식)을 이용하여 전체 시설의 H2S 평균은 949.7 ppm으로 측정되었으며, 고품질화 정제설비 전단 및 후단에서 29.0 ppm과 0.3 ppm으로 나타났다. 메탄 함량은 소화조 후단에서 65.6%, 고품질화 정제설비 전단 및 후단에서 63.5 %와 97.5 %까지 감소하는 것을 확인하였다. This study carried out on-site investigation and precision monitoring to prepare proper design and operation technical guidelines for the use of bio gas in organic waste resources (fertilizing urine, food waste, food waste, food waste, etc.). According to the government s mid- and long-term policy on bio gasification, the expansion of waste resources is actively being pushed forward. However, facilities that use the biogas produced for urban gas and transportation are still under-efficient. Precision monitoring was carried out for biogasification facilities of organic waste resources in seven locations nationwide. When the results of precision monitoring were summarized with the four-season average, the efficiency analysis of each organic waste resource showed that the organic breakdown rate was 66.3% on average on VS basis. Analysis of biogas characteristics before and after pretreatment revealed that the H 2 S average of the entire facility was measured at 949.7 ppm using iron salts and desulfurization (dry, wet) and that the quality refining facility shearing and rear end was 29.0 ppm and 0.3 ppm. The methane content was found to be reduced by 65.6% at the rear of the fire tank, 63.5% at the back and 97.5% at the rear.

고품질화 바이오가스 혐기소화조의 운전인자와 군유전체 분석을 통한 정준상관분석(CCA)

문희성(Heesung Moon),권준화(Junhwa Kwon),박호연(Hoyeun Park),전태완(Taewan Jeon),이동진(Dongjin Lee) 한국신재생에너지학회 2019 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.5

미래 전력 계통 필요 ramp rate 연구

문희성(Heesung Moon),손혁진(Hyeok Jin Son),장길수(Gilsoo Jang) 대한전기학회 2023 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2023 No.7

고형연료제품(SRF) 사용시설의 환경안전성 평가항목 고찰

문희성(Heesung Moon),김규연(Kyuyeon Kim),배지수(Jisu Bae),이영진(Youngjin Lee),강준구(Jungu Kang) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.1

국민건강 영향에 대한 집단 민원 둥 부정적인 인식을 해소하기 위한 고형연료제품의 품질개선 및 사용시설의 환경안전성에 대한 객관적 검증 및 과학적 평가의 필요성이 대두되고 있다. 고형연료제품 사용시설은 「자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률」에 따라 연 1회 정기검사를 수행하지만, 주변지역 영향조사에 대한 방법론과 규정이 명시되어 있지 않다.「폐기물관리법」 에 따라 소각시설과 소각열회수시설에 대한 다이옥신, 푸란 및 악취의 조사방법이 제시되어 있고, 「잔류성오염물질관리법」 은 주변지역에 현저한 환경오염의 영향을 미치는 배출시설에 대해서 다이옥신의 조사방법을 명시하고 있다. 본 연구에서는 고형연료제품 사용시설의 주변지역 대기오염물질 조사 방법을 검증 · 보완하여 주변지역 영향조사 방법(안)을 고찰하고자 한다. 대기오염물질의 조사방법은 기상자료와 지형정보 둥을 활용한 AERMOD로 모델링을 활용하여 대상시설의 영향조사 지점을 선정하였다. 이는 가우시안 플룸(Gaussian plume) 모델로서 다양한 배출원 형태를 보이는 도시지역에 적합하고, 굴뚝의 다운워시 (downwash) 현상 둥을 고려하여 복잡한 지형에도 적용할 수 있다. 악취물질의 조사방법은 고형연료제품 사용시설 운영에 따른 악취의 영향에 대한 검토가 필요할 것으로 판단하여 대상시설의 악취민원 발생지역의 영향을 조사하여 악취물질 조사지점으로 선정하였다. 또한 주변지역 주민 수용성 증대를 위한 조사항목으로 대상시설의 정비기간을 활용한 가동 · 비가동 기간의 대기오염기여도를 분석하고, 고형연료제품 운반차량의 영향조사 등을 검토하였다.