향등매립장 생활폐기물 성상분석을 통한 재활용 특성에 관한 연구

박성순,조우장,송현석,최윤선 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

본 연구에서는 도시생활쓰레기 매립지에 위치한 생활폐기물 매립장 시설에서 발생되는 지자체 특성별 대표지점 시료를 채취하여, 폐기물 성상조사를 “폐기물공정시험법”에 적합하게 폐기물 성상분석을 실시하였다. 이를 기준으로 현재의 단순매립보다는 기타의 방법으로 처리하는 방안을 제시하려고 한다. 도시생활쓰레기 물성을 분석하기 위하여, 시료채취 후 총괄겉보기밀도와 총괄수분을 구한다. 그 다음 채취한 시료에 대하여 물리적 조성을 분류하여 구성비를 구한 후 물리적 조성별로 건조하여 조성별 수분을 구한다. 그 다음 건조된 시료를 분쇄하여 물리적 조성비를 고려한 혼합시료를 만든 후 그 혼합시료로 삼성분, 원소분석, 발열량 등을 분석하였다. 폐기물시료 분석결과 #1(동구), #2(서구), #3(남구), #4(북구), #5(광산구)의 겉보기밀도는 0.10-0.13 kg/L으로 분석되었으며, 삼성분의 결과를 보면 #1(동구)의 수분은 30.9%, 회분은 1.2%, 가연분은 67.9%이고, #2(서구)의 수분은 25.2%, 회분은 4.4%, 가연분은 70.4%이고, #3(남구)의 수분은 23.7%, 회분은 5.3%, 가연분은 71.0%이고, #4(북구)의 수분은 27.8%, 회분은 8.5%, 가연분은 63.7%이고, #5(광산구)의 수분은 31.1%, 회분은 9.0%, 가연분은 59.9%로 분석되었다. 원소분석 결과 전체 평균으로 비교할 때 C 와 O 가 다른 것에 비해 상대적으로 높고 그 다음 H, Cl, N, S 순으로 낮아진다. 고형연료기준에 건 기준으로 황과 Cl이 있는데 황은 모두 고형연료 기준보다 상당히 낮았으며, Cl의 경우 0.08%에서 0.15%까지로 나타났다. 발열량 측정은 항량으로 건조된 시료(0.5~1.0) g 을 산소로 연소시켜 발생한 열량을 Calorimeter 로 측정하였다. 발열량은 고위발열량과 저위발열량으로 구분하는데 고위발열량은 연소에 의하여 모든 수분이 응축되었을 때의 발열량으로 열량계로 측정한 값이고 저위발열량은 수증기의 응축잠열을 뺀 것으로 계산식으로 구하였다. 원수분 모두 건 기준 고위발열량으로 하면 고형연료발열량기준을 만족하나 습 기준으로 하면 모두 고형연료제품 발열량기준(3,500kcal/kg)을 #1(동구 : 3,860 kcal/kg), #2(서구 : 3,570 kcal/kg), #3(남구 : 3,680 kcal/kg), #4(북구 : 4,630 kcal/kg)는 만족하였으나, #5(광산구 : 2,800 kcal/kg) 는 고형연료제품 발열량기준을 만족시키지 못하고 있다. 따라서 이를 고형연료제품으로 사용하려면 추가 선별 및 건조과정을 통하여 발열량을 높일 수 있는 방법이 필요할 것이다. 중금속(납, 구리, 비소, 수은, 카드뮴, 6가 크롬) 측정한 결과, 납, 비소, 수은, 카드뮴, 6가 크롬은 전체적으로 고형연료 기준치 이하로 분석되었다. 최근 국내에서 폐기물 에너지화가 폐기물 처리의 중요한 방법 중 하나로 간주되고 있으며, 이를 위하여 생산되는 폐기물 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel)는 재활용 제품으로 분류되고 있으며, 현재 수도권 매립지에는 생활폐기물을 기계적으로 파쇄 및 선별 등의 처리(Mechanical Treatment)를 하여 폐기물 고형연료 제품을 생산하는 고형연료화 시범시설이 2010년도 4월에 완공하여 운영 중에 있으며, 이 시설에서는 약 생활폐기물 200톤/일로부터 가연물을 회수한 후 이를 성형·가공하여 고형연료를 생산하고 있으며, 정부는 향후 폐자원에너지 관련 정책 방향으로 쾌적한 생활환경조성의 종전 패러다임에서 자원순환형 사회구축의 정책목표를 재설정하여 Zero-Waste 추진과 CO₂ 감축을 접근방법으로 하여 감량화 정책강화, 재활용산업 지원확대, 에너지자원화 시설확충으로 자원순환으로의 새로운 패러다임을 구성하려 한다. 이에 본 연구를 바탕으로 폐기물의 최종 처분단계인 매립단계에서 야기되는 문제점을 파악하고, 매립장의 효율적인 관리를 위해 고형연료로 사용 가능한 도시생활쓰레기 매립지의 적정관리 대응책을 마련하여야 할 것으로 판단된다.

사업장폐기물 소각시설에서의 물질 흐름 및 폐기물 발열량 특성 분석

고영재 ( Youngjae Ko ),강준구 ( Jun-gu Kang ),권영현 ( Young-hyun Kwon ),유하녕 ( Ha-nyoung Yoo ),이영진 ( Young-jin Lee ),이원석 ( Won-seok Lee ),신선경 ( Sun-kyoung Shin ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-

소각시설의 설계단계에서는 대상 폐기물의 종류별 특성 범위를 바탕으로 기준 발열량을 설정하고, 발생량 예측 조사 등을 통하여 처리계획량을 결정한다. 이로부터 공기량, 가스 발생량 및 온도 등 설계 범위를 설정하며, 그 가변범위에 대한 연소실, 보일러, 배출가스 처리설비의 용량을 결정한다. 즉, 처리대상 폐기물의 성상 및 발열량 특성을 기초로 폐기물의 적정처리, 배출가스 제어, 소각열 회수 등을 위한 소각시설 운전조건을 설정하게 된다. 특히 폐기물 저위발열량은 완전연소 될 때의 단위 질량당 발생하는 열량으로 소각로에서의 연소성능 및 특성 파악 측면에서 핵심요소로 작용하는 인자이다. 그러나 사업장폐기물은 배출원의 특성에 따라 성상이 매우 상이하며, 여러 종류의 폐기물이 혼합되어있어 소각설비 설계를 위한 발열량 및 기초 특성 파악에 한계가 있다. 본 연구에서는 국내 사업장폐기물 소각시설 실태조사를 통하여 혼합되어있는 폐기물의 구체적인 조성을 파악하고 소각시설 투입부터 잔재물 배출단계까지의 물질수지를 산정하였다. 아울러 조성별 기초성상 및 발열량 분석을 통하여 소각로에 투입되는 사업장 일반폐기물의 실질적인 보유열량을 파악하였다. 사업장폐기물 소각시설 물질수지 산정결과 소각로 총 투입량이 100톤일 때 약 22.4톤이 바닥재로 배출되며, 이 중 20.1톤은 사업장 일반폐기물로부터, 2.3톤은 지정폐기물로부터 기인한 것으로 분석되었다. 연소 후 배출되는 22.4톤의 바닥재는 냉각 과정에서 약 5.8톤의 수분을 흡수하며, 최종적으로 매립과 재활용으로 배출된다. 사업장폐기물의 저위발열량은 지정폐기물 혼합소각을 고려하지 않을 때 약 3,500∼4,100kcal/kg 수준인 것으로 파악되었다. 일반적으로 사업장폐기물 소각시설은 고발열량인 합성수지류와 지정폐기물의 소각을 고려하여 높게는 8,000 kca/kg 이상의 발열량을 기준으로 소각로를 설계하고 있다. 이처럼 설계기준의 발열량과 실제 반입폐기물의 발열량 격차는 연소실 열부하량과 적정온도 유지를 위하여 운전조건 설정에 어려움을 야기하며, 과다한 보조연료 사용 또는 폐기물 초과투입의 문제를 유발할 우려가 있을 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 사업장폐기물 소각시설 설계 및 운영단계에서의 운전조건 설정을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 향후 사업장폐기물 분리·선별·배출 시스템 관련 제도적 개선을 위한 기초연구자료를 제공함에 목적을 두고 있다.

음식물 및 농업폐기물 열분해장치 개발

송대빈 ( Dae Bin Song ),임기현 ( Ki Hyeon Lim ),정대홍 ( Dae Hong Jung ),윤종현 ( Jong Hyeon Yoon ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1

2012년 국내 총 폐기물(지정폐기물 제외) 발생량은 382,009 톤/일으로 이 중 12.8%를 차지하는 생활폐기물 중 음식물·채소류폐기물 발생량은 13,209 톤/일 으로 대부분 소각 후 매립 처리되고 있다. 본 연구에서는 고수분 음식물 및 농업 폐기물을 재활용한 고형연료 제조에 필요한 열분해장치를 개발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 본 연구를 위해 건조용량 50 kg/hr인 실험실용 열분해장치를 제작하였다. 건조 처리된 농업폐기물과 음식물 쓰레기를 열분해용 실험 원료로 사용하였다. 원료종류, 열분해 온도, 열분해 시간에 따른 농업폐기물과 음식물 쓰레기의 열분해 특성을 파악하였다. 농업부산물 건조물의 열분해 처리 결과, 열분해 처리능력은 평균 55.35 kg/hr, 저위발열량은 평균 3,333kcal/kg으로 측정되었다. 농업부산물을 단순 건조 처리한 경우 고위발열량은 3,400 kcal/kg, 저위발열량은 3,090 kcal/kg으로 측정되어 열분해처리로 발열량이 향상됨을 알 수 있다. 음식물 쓰레기 건조물의 열분해 처리조건 및 결과, 열분해 처리능력은 평균 88.27 kg/hr, 저위발열량은 평균 4,016 kcal/kg으로 측정되었다. 음식물 쓰레기를 단순 건조 처리한 경우 고위발열량은 4,040 kcal/kg, 저위발열량은 3,686 kcal/kg으로 측정되어 열분해처리로 발열량이 향상됨을 알 수 있다. 열분해 처리능력은 연구목표치인 50 kg/hr보다 높게 나타났으며, 저위발열량은 연구목표치인 4,000 kcal/kg 보다 다소 높게 나타났다. 다만 저위발열량측정 기준 함수율이 습량기준으로 약 10%로 추정되는 바 5%로 조절하고, 열분해 열풍온도를 200℃까지 상승시키면 발열량이 훨씬 향상될 것으로 판단된다.

음식물·농업폐기물 열분해장치 개발

송대빈,임기현,정대홍 경상대학교 농업생명과학연구원 2018 농업생명과학연구 Vol.52 No.6

본 연구에서는 고수분 음식물 및 농업 폐기물을 재활용한 고형연료 제조에 필요한 열분해장치를 개 발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 연구를 위해 건조용량 50kg/hr인 실험실용 열분 해장치를 제작하였다. 건조 처리된 농업폐기물과 음식물 폐기물을 열분해처리용 실험 원료로 사용하 였다. 원료종류, 열분해 온도, 열분해 시간에 따른 농업폐기물과 음식물 폐기물의 열분해 특성을 파악 하였다. 농업폐기물 건조물의 열분해 처리 결과, 열분해 처리능력은 평균 55.35kg/hr, 저위발열량은 평균 3,333kcal/kg으로 측정되었다. 열분해처리 하지 않은 농업폐기물의 고위발열량은 3,400kcal/kg, 저위발열량은 3,090kcal/kg으로 측정되어 열분해처리로 발열량이 향상됨을 알 수 있었다. 음식물 폐기 물 건조물의 열분해 처리 결과, 열분해 처리능력은 평균 88.27kg/hr, 저위발열량은 평균 4,016kcal/kg 으로 측정되었다. 열분해처리 하지 않은 음식물 폐기물의 고위발열량은 4,040kcal/kg, 저위발열량은 3,686kcal/kg으로 측정되어 열분해처리로 발열량이 역시 향상됨을 알 수 있다. 열분해 처리능력은 연구목표치인 50kg/hr보다 높게 나타났으며, 저위발열량은 연구목표치인 4,000kcal/kg 보다 다소 높게 나타났다. 다만 저위발열량 측정 기준 함수율이 습량기준으로 약 10%로 추정되는 바 5%로 조절하 고, 열분해 열풍온도를 상승시키면 발열량이 더욱 향상될 것으로 판단되었다. In this study, a torrefaction unit with a capacity of 50 kg/hr was developed and experimented to produce of solid fuel by reuse of the food and agricultural wastes. Dried food wastes and agricultural wastes were used for the experiments and the heated-air torrefaction characteristics were investigated by the raw materials, torrefaction air temperature, and torrefaction time. For the dried agricultural wastes, measured torrefaction capacity and lower heating values were 55.35 kg/hr and 3,333 kcal/kg, respectively. As the lower heating values of the treated samples were greater, by around 7.8%, than those of the non-treated samples, torrefaction process was a very effective method to increase the heating value of the agricultural waste. In case of the dried food waste, torrefaction capacity and lower heating value was measured 88.27 kg/hr and 4,016 kcal/kg, respectively. As the lower heating value of treated ones showed around 9.0% higher than that of non treated ones, torrefaction process is very effective method to increase the heating value of the agricultural waste also. It will be assumed that the heating value shows more higher as increase the air temperature and decrease the moisture content of torrified matter.

수소화 반응이 미세조류 원료 바이오디젤의 발열량에 미치는 영향

곽종원 ( Jong-won Kwak ),김태한 ( Tae Han Kim ) 한국농업기계학회 2018 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.23 No.2

현재 지구온난화 및 화석연료 고갈 문제 해결과 화석연료 연소에 따른 CO2와 유해 배기가스를 저감시키기 위해 많은 연구들이 진행되고 있다. 바이오디젤은 기존의 동력장치의 구조변화 없이 사용할 수 있으며, 추가개발 비용이 발생하지 않고 상용화가 쉬워 청정대체연료로 각광을 받고 있다. 또한 바이오디젤 원료로 미세조류는 성장이 쉽고 배양장소가 자유로워 기존의 식량자원과 상호 경쟁하지 않는다. 하지만 미세조류 원료 바이오디젤의 발열량은 경유에 비해 15~20%정도 낮으므로 발열량을 높일 수 있는 후 처리 방식이 필요하다. 본 연구에서는 미세조류를 원료로 에스테르화 반응을 거친 바이오디젤의 발열량을 높이기 위한 방법으로 수소화 반응을 실시하였다. 압력변화에 따른 지방산 변화를 측정하기 위해 압력반응기(HR-8200, HANWOUL Eng, KOREA)를 사용하였다. 수소화반응 시 반응압력 범위는 50~100bar에서 10bar 범위로 실험을 수행하였으며, 수소화반응을 위한 금속촉매는 백금을 사용하였다. 이후 수소화 반응이 끝난 바이오디젤의 발열량을 측정하기 위해 발열량측정기(GDY-1C, GOLD, CHINA)를 사용하였다. 불포화 지방산이 포화지방산으로의 변화량을 측정하기 위해 가스크로마토그래피(Agilent, GC 6850, USA)로 EN 14103 분석법을 이용하여 지방산 변화량을 분석하였다. 그 결과 수소화 반응시 압력이 90bar까지는 바이오디젤의 발열량이 증가하는 추세가 나타났으며, 그 이상은 감소하는 추세가 나타났다. 90bar로 수소화 반응 시 바이오디젤의 발열량은 43.7MJ/kg으로 수소화반응을 거치지 않은 바이오디젤의 발열량보다 6.9%포인트 증가 되었으며, 기존 경유의 발열량과 비슷하게 나타났다. 불포화 지방산인 팔미톨레익 C16:1이 16.7% 포화지방산 팔미틱 C16:0으로 변화 하였으며, 올레익 C18:1, 리올레익 C18:2, 리올레닉 C18:3이 각각 5.3%, 14.3%, 0.1%가 스테아릭 C18:0으로 변환되었음을 알수있었다.

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.

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.

표면탄화 공정을 통한 바이오매스의 원소 및 발열량변화 예측 시뮬레이션 모델 개발 및 검증

김석준 ( Seokjun Kim ),박선용 ( Sunyong Park ),조라훈 ( Lahoon Cho ),전영광 ( Young Kwang Jeon ),오광철 ( Kwangcheol Oh ),이충건 ( Chunggeon Lee ),김대현 ( Daehyun Kim ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.1

지속적인 화석연료 사용으로 온실가스(CO₂, NO₂...) 및 대기오염 물질 배출량 증가하고 있다. 이로 인해 지구온난화 가속화 및 이상기후가 빈번히 발생하고 있어 대체에너지 개발의 필요성이 대두되고 있다. 우리나라는 탈석탄 정책과 더불어 2030년 온실가스감축 목표(NDC)를 2018년대비 40%로 목표하였다. 재생에너지 자원 중 하나인 산림바이오매스 활용을 위해 벌도가 이루어지고 이후 발생하는 임목부산물은 뚜렷한 활용처 없이 버려지고 있다. 임목부산물 활용하기 위해서는 낮은 발열량과 친수성 성질 등 연료특성을 저하시키는 요인을 개선해야 한다. 이를 개선하기 위해 선행연구로 반탄화 열처리 공정의 단점을 개선한 표면탄화 공정을 개발하여 적용하였다. 표면탄화 공정이란 300~500°C온도 범위에서 5분 이내로 열처리 진행하는 방법으로 이를 통해 소수성 및 발열량 증대 등 연료특성이 개선되었다. 하지만 표면탄화 공정조건에 따라 발열량이 다르게 나타나기 때문에 실험을 통한 발열량 측정 및 확인하기까지 시간 및 비용이 다소 요구된다. 본 연구에서는 표면탄화 공정 동안 변화하는 탄소(C), 수소(H), 산소(O) 성분비율을 시뮬레이션을 통해 예측하여 이를 기존 문헌에 존재하는 여러 가지 발열량 예측식에 적용하여 발열량을 효율적으로 도출하고자 한다. 공시재료로 이태리포플러와 리기다소나무를 활용하였고 각각 목재칩 형태로 표면탄화 공정을 진행 후 실험 및 시뮬레이션을 통해 도출된 발열량을 비교ㆍ검증하였다.

저발열량 천연가스가 엔진 성능 및 배기특성에 미치는 영향

이성원(Sungwon Lee),임기훈(Gihun Lim),박철웅(Cheolwoong Park),최영(Young Choi),김창기(Changgi Kim) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集B Vol.37 No.12

본 연구에서는 저발열량 천연가스가 현재 상용되고 있는 대형 천연가스 엔진에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 3종류의 연료를 적용하였다. 전부하 운전조건과 WHSC 및 WHTC 모드 테스트를 수행하여 엔진성능 및 배기특성을 분석하였다. 실험결과 전부하 실험에서 토크성능이 9,800kcal/Nm3의 발열량을 갖는 저발열량 가스의 경우 현행 천연가스(10,400kcal/Nm3)를 사용한 결과에 비해 4.4% 감소하였다. 저발열량 연료를 사용하였을 때 일산화탄소, 이산화탄소 및 질소산화물의 배출량은 감소하였지만, 탄화수소의 배출량은 증가하였다. WHSC 및 WHTC 실험결과 저발열량 연료에서 열효율이 증가하였으며 배기특성은 전부하 실험결과와 유사한 경향을 보였다. 저발열량 천연가스를 사용할 경우 제원상의 출력을 만족하기 어렵고, 탄화수소의 배출이 증가하는 문제점을 확인하였다. In this, three types of natural gas were employed to investigate the effect of low-calorific natural gas on the performance of and emissions from a heavy-duty CNG engine. The performance and emission characteristics were analyzed by conducting a full-load test, WHSC mode test, and WHTC mode test. The results showed that the torque of low-calorific natural gas with 9,800 kcal/Nm<SUP>3</SUP> of higher heating value decreased by 4.4 compared to that of the current natural gas with 10,400 kcal/Nm<SUP>3</SUP> of heating value. With low-calorific fuels, CO, CO₂, and NOx emissions decreased. However, THC emissions increased. According to the WHSC and WHTC mode test results, the thermal efficiency increased and the emission characteristics showed a similar trend to the full-load test results. Low-calorific natural gases cause a decrease in torque at full-load operation conditions and an increase in hydrocarbon emissions.

대전광역시 간벌폐기물 발열량 측정을 통한 에너지 가치 평가

이우진 ( Woo Jin Lee ),현재혁 ( Jae-hyuk Hyun ),용상운 ( Sang-woon Yong ),양한솔 ( Han Sol Yang ),김기광 ( Ki Kwang Kim ),임채욱 ( Chae Wook Lim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2017 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2017 No.-

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.