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일체형 이상 혐기소화 Full-scale Pilot Plant를 활용한 음식물류 폐기물의 바이오가스화 연구
주동훈,정환종,이승용,이보원,윤희철 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2016 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2016 No.-
본 연구에서는 P지역 음식물류 폐기물을 전처리한 후 중온(37±1℃) 조건으로 17톤/일 규모의 일체형 이상 혐기소화조에서 소화시킴으로써 음식물류 폐기물에 대한 혐기소화조 처리 효율과 바이오가스 회수 가능량을 확인하고자 하였다. 음식물류 폐기물의 전처리 공정은 1차 파쇄/선별기와 2차 미세파쇄/선별기로 구성하였고, 전처리된 음식물류 폐기물의 원활한 이송을 위해 반입호퍼에서 발생하는 침출수를 전처리 공정에 사용하여 혐기소화조에 투입하는 전처리 음식물류 폐기물의 TS 농도는 15% 수준을 유지하였다. 혐기소화조는 일체형 이상 혐기소화 구현을 위해 tank in tank type으로 구성하였으며, 내통과 외통은 각각 기계식 교반장치를 통해 교반하였다. 전처리된 음식물류 폐기물은 내통 상부→내통 하부→외통 하부→외통 상부를 거침으로써 CSTR 소화조의 short-cut 흐름 발생이 배제되어 바이오가스로의 전환시간이 최대화될 수 있도록 흐름을 구성하였다. 혐기소화조에서의 체류시간은 47일이었으며, 유기물부하는 2.8 kg VS/m<sup>3</sup>·d로 운전하였고, 초기 슬러지 식종은 소화조의 조기 안정화를 위해 음식물류 폐기물에 노출된 I시와 S시의 혐기소화 슬러지를 각각 30%씩 식종하였다. 또한, 메탄생성균의 다양성 및 알카리도 확보를 위해 A시의 우분액비를 40% 식종함으로써 식종슬러지를 소화조 유효용적의 92%까지 채운 후 Start-up을 하였다. 초기 유기물부하는 설계부하의 20% 수준에서 시작하여 점진적으로 증가시키면서 100% 유기물부하까지 운전을 하였으며, 설계부하에서 평균 VS 제거율은 90.8%를 달성하였고, 바이오가스 수율은 평균 135 m<sup>3</sup>/ton, 메탄 조성비는 평균 61.1%로 메탄 수율은 평균 0.656 m<sup>3</sup>CH<sub>4</sub>/kg VSrem과 0.595 m<sup>3</sup>CH<sub>4</sub>/kg VSin 임을 확인하였다.
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음식물류 폐기물 혐기소화여액 최적 폐수처리공정 선정 Guideline 도출
주동훈,이보원,윤희철,신중헌,곽원지,배재호 한국폐기물자원순환학회 2016 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2016 No.11
현재 국내에서 발생하는 음폐수의 해양투기 금지와 음식물류 폐기물의 에너지화 정책에 따라 유기성 폐기물의 혐기소화를 통한 바이오가스화 시설이 지속적으로 설치 및 운영되고 있다. 그동안 많은 연구와 운영 경험을 통해 유기성 폐기물의 바이오가스화 공정은 점차적으로 안정화되어 가고 있는 가운데, 해당 시설에서 발생하는 혐기소화여액에 대한 적정 처리가 전체 시설의 경제성에 큰 영향을 미치고 있다. 해외, 특히 유럽에서는 유기성 폐기물의 혐기소화여액을 대부분 퇴비 또는 비료로 활용하고 있으나 국내에서는 경작 면적 및 시비 시기 등에 대한 제약으로 인해 해외의 경우처럼 혐기소화여액을 퇴비 및 비료로 활용하는데 한계를 가지고 있다. 이에 대다수의 국내 음식물류 폐기물 바이오가스화 시설에서는 혐기소화여액을 별도의 폐수처리 후 하수처리장에 연계 처리하고 있으며, 고형물인 탈수케익은 일부 퇴비원료로 생산하고 있으나 이에 대한 수요 및 구매 매력도가 떨어져 무상공급 또는 유상처리하고 있는 실정이다. 이에 따라 탈수케익을 퇴비원료로 생산하는 대신 매립 또는 소각 처리로 전환하는 시설도 늘어나고 있다. 또한, 음식물류 폐기물의 혐기소화여액은 높은 질소 농도로 인해 하수처리장 연계수질에 따라 단순 응집침전부터 다단 고도처리까지 적용하여 처리하고 있어, 본 과제에서는 국내 음식물류 폐기물 바이오가스화 시설을 직접 방문 조사하여 각 시설의 폐수처리공정 성능 및 애로사항 파악을 통해 주요 연계수질 기준에 따른 최적 폐수처리공정 선정 Guideline을 도출하고자 하였다.
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대규모 리조트 개발사업에서의 기획단계 위험요인의 추출 및 AHP 중요도 분석
주동훈,양진국,김수용 대한건축학회 2022 대한건축학회논문집 Vol.38 No.3
Recent economic growth and improvements in the domestic leisure culture have placed a demand on the development of extensive recreational facilities. Depending on the geographical conditions and large-scale capital investments, in the early planning stages these facilities carry many risk factors. This study aims to uncover resort development project risk factors and assess each risk based on the level of importance. Analysis was performed on six large-scale resort development projects to extract risk factors and a focus group interview (FGI) to group risk factors was conducted. Through expert workshops the risk factor system was reestablished, and the Analytic Hierarchy Process (AHP) analysis was performed to evaluate the relative importance of each risk factor. The research results revealed high importance in the four categories of legal, location, business and investment while prioritizing the importance level of all factors. The outcome of this research has the potential to be used as a guideline in the initial planning phase of future large-scale resort development projects. 대규모 리조트 개발사업에 대한 위험요인을 도출하고 그에 따른 중요도를 제시하고자 한다. 이를 위해 6개 대규모 리조트 개발사업에 대한 사례를 분석한 후 전문가 FGI를 실시하여 위험요인을 그룹화 하였다. 다음으로 전문가 워크숍을 통하여 위험요인의 체계를 재정립한 후 AHP 분석을 실시하여 요인별 상대적 중요도를 분석하였다. 그 결과 법률, 입지, 사업, 투자의 4가지 범주에서 중요도가 높은 요인과 전체 요인에 대한 중요도 우선순위도 제시하였다.
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음식물쓰레기 열가수분해에 따른 성상변화 분석 및 최적 운전조건 평가
주동훈,이보원,남해욱,최규철,이창수 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.05
현재 국내에서 발생하는 음폐수의 해양투기 금지 및 음식물류 폐기물의 에너지화 정책에 따른 유기성 폐기물 육상처리의 일환으로 혐기소화를 통한 바이오가스화 시설이 지속적으로 설치 및 운영되고 있다. 그중에서도 음식물쓰레기는 처리 단가가 높고, 바이오가스 회수 잠재력 또한 높아 바이오가스화 시설의 경제성을 높여줄 유용한 폐자원으로 여겨지고 있다. 하지만 국내 발생 음식물쓰레기의 평균 고형물함량(TS)이 18~20% 수준으로 혐기소화를 통한 바이오가스화 이전에 전처리가 필수적이며, 단순 파쇄/선별을 통한 물리적 전처리만으로는 충분한 가용화가 어려운 부분이 있다. 이러한 유기성폐자원의 가용화를 위한 전처리 방법에는 가수분해/산발효를 통한 생물학적 처리, 산, 알칼리, 오존 등을 통한 화학적 처리, 초음파, 열, 압축 등에 의한 물리적 처리 등이 있는데 본 연구에서는 물리적 처리방법 중 하나인 열가수분해를 통한 음식물쓰레기의 가용화효율을 분석하였다. 이를 위해 1차로 물리적 파쇄/선별 처리한 음식물쓰레기에 대해 다양한 운전 조건(온도, 압력 변화)으로 열가수분해를 실시하여 각 운전조건별 음식물쓰레기 성상변화를 분석함으로써 음식물쓰레기 열가수분해를 위한 최적 운전조건을 도출하고자 하였다.
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저품위 혼합폐기물 Bio-drying 배가스 발생악취 분석 및 탈취성능 평가
주동훈,정현태,이보원,남해욱 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.05
현재 국내 생활폐기물 고형연료화 시설은 SRF 생산에 초점을 맞춰 생물할적 처리공정이 결여된 MT 시설의 형태로 도입되었는데 이로 인해 설계 운전범위보다 높은 함수율의 생활폐기물 반입시에 선별 효율 감소로 폐기물 반입량 대비 30~45%의 비율로 잔재물이 발생하고 있다. 이런 잔재물은 함수율 40% 이상을 보이고 있어 직매립시에서 오염부하를 증가시키고, 또한 매립에 따른 처분비용 발생으로 전체 시설 운영비의 약 20%를 차지하고 있는 실정이다. 매립지 부하 경감 및 고형연료화 시설의 운영비 저감을 위해 발생 잔재물을 재활용 할 필요가 있는데 양 및 질적인 측면을 볼 때, 함수율을 떨어뜨린 후 선별하게 되면 추가적인 SRF를 회수할 수 있다고 판단하여 잔재물의 함수율 저감을 위해 생물학적 처리공정인 Bio-drying을 적용하였다. 이는 폐기물 내 생분해성 유기물질이 미생물에 의해 호기성 분해시 발생하는 열을 이용해 폐기물의 수분을 건조시키는 방법으로 건조과정에서 자연건조 대비 다량의 배가스(악취 포함)를 배출하게 된다. 이에 본 연구에서는 생활폐기물 잔재물(저품위 혼합폐기물)에 대해 Bio-drying으로 건조하는 과정에서 발생하는 악취 특성 분석 및 해당 악취에 대해 약액세정과 활성탄이 적용된 복합 탈취설비의 성능을 확인하고자 하였다.
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주동훈,이보원,정현태,최규철,이창수 한국폐기물자원순환학회 2017 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2017 No.11
현재 국내에서 발생하는 유기성폐기물은 에너지화 정책에 따라 육상처리의 일환으로 혐기소화를 통한 바이오가스화 시설에서 처리 및 에너지원으로 전환되고 있다. 이러한 유기성폐기물 중 음식물쓰레기는 처리 단가가 높고, 바이오가스 회수 잠재력 또한 높아 바이오가스화 시설의 경제성을 높여줄 유용한 폐자원으로 여겨지고 있다. 하지만 국내에서 발생하는 음식물쓰레기의 평균 고형물함량(TS)은 18~20% 수준으로 혐기소화를 통한 바이오가스화를 위해서는 전처리가 필수적이다. 또한, 음식물쓰레기는 구성성분이 다양할 뿐만아니라 섬유질도 다량 포함하고 있어 혐기소화를 통해 바이오가스로 전환하기 위해서는 보통 30일 전후의 소화기간을 필요로 하고 있고, 특히 파쇄/선별의 단순 물리적 전처리만 거친 음식물쓰레기의 경우에는 30일 이상의 혐기소화 기간이 필요한 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 사전 연구를 통해 도출된 음식물쓰레기 열가수분해 운전조건을 적용해 습식 혐기소화 반응조에 적합하도록 U원 구내 식당에서 발생한 음식물쓰레기를 전처리하였고, 이렇게 얻어진 음식물쓰레기 가용화물을 실험실 규모의 중온 단상 혐기소화 반응조에 투입해 일반적인 중온 이상습식 혐기소화 체류시간(35일)의 절반 수준인 18일의 체류시간으로 운전하는 조건에서 바이오가스 수율 및 반응조 안정성 등을 평가하고자 하였다.
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