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초록
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도심 내에서 발생하는 음식물쓰레기와 일반 가연성쓰레기인 생활폐기물을 수거 및 집하한 후에 바이오매스로 활용하고 이를 이용하여 생성된 에너지는 주거 및 상업단지 등에 공급하는 폐기물 제로 청정도시를 구상하였다. 바이오매스 순환거점으로는 바이오에너지화 시스템을 연계한 생활폐기물 자동집하시설을 설정하였다. 바이오에너지화 시스템은 바이오가스화, 연료화, 에너지순환공정으로 구성하였다. 음식물쓰레기는 처리하면서 바이오가스화하고, 일반 가연성 쓰레기는 열분해/건조하여 연료화하며, 발생되는 바이오가스와 연료는 에너지 순환공정에서 발전기, 보일러의 연료로 사용되게 하였다. 또한, 가상의 사업 대상지구에서 음식물쓰레기 35 톤/일, 일반 가연성 쓰레기 20 톤/일로 생활폐기물 총 55 톤/일에 대한 처리 및 처분에 있어서 기존도시와 폐기물 제로 청정도시에서의 탄소저감 및 건설비를 비교하였다. 그 결과, 폐기물제로청정도시에서는 기존 도시 대비 연간 탄소배출량이 약 2.7배 저감 가능하고, 폐기물 관련 환경기초시설의 건설비도 기존도시에 비교하여 약 15%절감이 예측되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Zero waste clean city was visualized by designing the environmental fundamental facilities such as automated waste collection and bio-energizing system of domestic waste, which was categorized into food and combustible waste from urban area. The biomass circulation position was applied to the domest...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 고에서는 신도시의 건설에서 생활폐기물을 주요 도시 바이오매스로 설정하여, 생활폐기물 제로 청정 도시 조성 동향을 조사 분석하였다. 또한, 폐기물 에너지화 시설의 적용방안을 사례별로 제시하고 이에 따른 탄소 저감효과 및 생활폐기물 관련 환경기초시설의 건설비를 비교 분석하여 폐기물 제로 청정도시 구상방안의 적용 가능성을 고찰하였다.
  • 본 고에서는 신도시의 건설에서 생활폐기물을 주요 도시 바이오매스로 설정하여, 생활폐기물 제로 청정 도시 조성 동향을 조사 분석하였다. 또한, 폐기물 에너지화 시설의 적용방안을 사례별로 제시하고 이에 따른 탄소 저감효과 및 생활폐기물 관련 환경기초시설의 건설비를 비교 분석하여 폐기물 제로 청정도시 구상방안의 적용 가능성을 고찰하였다.

가설 설정

  • 1. The concept of biomass circulation position in zero waste clean city.
  • 4. The concept of bio-energizing system with automated waste collection facility.
  • 생활폐기물 자동집하시설에서 발생하는 CO2 발생량은 대상지구에서 55 톤/일의 생활폐기물을 집하한다는 가정 하에 추정하였다. 이때 사용되는 송풍기 용량에 있어서는 폐기물 1톤 집하하는데 약 150 kWh로 사용되는 점을 고려하고, 300일 가동한다는 계획 하에 소요되는 전력량을 단위 환산하여 CO2발생량을 예측하였다.
  • 42 톤 메탄/kg VS(Volatile Solid)로 계획하였으며 이 때 발생되는 메탄가스를 이용하여 300일 동안 발전한 전력을 단위 환산하여 CO2 발생 저감량으로 산정하였다. 단, 메탄 저위발열량 8,600 kcal/톤CH4, 메탄가스를 정제하여 사용할 경우의 소요에너지를 2,150 Kcal/KWh로 설정하고, 30% 발전 효율로 가정하였다.
  • 바이오연료화 시설의 경우에는 일반가연성쓰레기 발생량 20 톤/일을 기준으로 용량설정하여 가연성 폐기물 1 톤당 바이오연료 0.5 톤 생산을 가정하였다. 바이오 연료의 발열량을 4,800 kcal/kg, 발전효율은 34%로 하여 연중 300일 동안의 바이오 연료를 이용한 발전 전력량을 단위 환산하여 CO2 발생 저감량으로 산정하였다.
  • 생활폐기물 처리방식에 따른 폐기물 관련 환경기초시설 건설비를 비교분석하기 위해서 시설별 건설단가를 Table 4에서 설정하였다. 생활폐기물 자동집하시설은 투입구, 압송관로, 집하장을 포함하여 집하하는 생활폐기물 톤당 6억으로 가정하였다. 운반에 소요되는 차량운반비용은 2004년 환경부 평균치인 32,077 원/톤을 적용하여 하루 생활폐기물 발생량에 따른 운반비용과 특장차 대당 2억원으로 55대로 추정한 비용으로 차량운반에 소요되는 사업비를 산출하고, 최종 처리∙처분은 소각시설로 설정하여 톤당 7억으로 산정하였다.
  • 운반에 소요되는 차량운반비용은 2004년 환경부 평균치인 32,077 원/톤을 적용하여 하루 생활폐기물 발생량에 따른 운반비용과 특장차 대당 2억원으로 55대로 추정한 비용으로 차량운반에 소요되는 사업비를 산출하고, 최종 처리∙처분은 소각시설로 설정하여 톤당 7억으로 산정하였다. 한편, 집하장에 연계되어 설치되는 바이오가스화, 연료화, 순환공정 시스템은 건설비를 집하시설의 부대설비에 연계하여 설치하는 점을 감안하여서 부지비 등의 부대비용을 제거한 설비비용만을 산정하여 톤당 각 시설별로 2.5억으로 가정하였다. 단, 비교분석 대상지구내에서의 생활폐기물의 발생량은 4.
  • 7. Comparison of annual oil consumption estimation in the case of the existing city with the zero waste clean city, (a) Existing city, (b) Zero waste clean city.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
국내 폐기물 에너지 생산단가는 어떠한가? 최근, 주거지 등에서 배출되는 음식물쓰레기, 일반가연성 쓰레기로 구성되는 생활폐기물이 도시의 유용한 바이오매스로 부각되고 있으며, 이를 이용한 폐기물 에너지는 저탄소 녹색 기술의 신 성장동력으로서 주목받고 있는 신∙재생에너지 중의 한 분야이다. 국내 폐기물 에너지 생산단가는 소수력보다 다소 높으나 태양광의 10%, 풍력의 66% 수준으로 신∙재생에너지 보급 확대에 가장 효율적인 방안으로 인식되고 있으며, 국내에서 공급되고 있는 신∙재생에너지 중의 폐기물 에너지화 부문이 전체의 약 76%를 차지하고 있다. 특히, 2013년부터 음식물쓰레기 해양 투기 물량을 육상처리로 전환, 에너지화 시설확충으로 바이오 연료 생산 및 오염원 저감 방안 수립이 시급히 요구되고 있는 실정이다.
폐기물 제로 청정도시는 어떻게 실현될 수 있는가? 폐기물 제로 청정도시는 Fig. 1에서처럼 주거, 상업지 등에서 발생되는 생활폐기물, 공원녹지 등에서 발생되는 폐목재, 식물잔재물을 주요 바이오매스로 하여 폐기물 에너지화 시스템이 구축된 바이오매스 순환거점을 형성함으로써 실현할 수 있다.
온실가스 배출 감축 의무국 포함에 따른 대응을 위한 우리나라의 정책 추진 내용은? 우리나라는 CO2 배출국 세계 9위의 에너지 다소비 국가로 1993년 12월 기후변화협약에 가입하였으며 2013년 온실가스 배출 감축 의무국으로 포함이 예상된다. 이에 대응하기 위해 우리 정부는 최근에 2020년까지 신∙재생에너지 20%, 녹색기술개발투자 2배 확대 등을 실현하기 위한「저탄소 녹색성장」을 공표하고, 온실가스 규제사회 도래로 환경규제, 무역장벽의 강화, 국내외적인 탄소 거래시장 형성 등에 대응한 범국가적 기술∙정책 개발을 추진하고 있다.1~4) 다시 말해서, 기후변화에 대한 대응방안이 필수적으로 요구되는 저탄소 시대의 도래로 도시 건설에서는 쾌적하고 편리함을 유지하면서 온실가스저감을 위한 효율적 에너지 관리, 자원순환기술접목을 통한 시스템 개발이 요구되고 있다.
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참고문헌 (19)

  1. 대한주택공사, 기후변화 대응 Zero Emission City 실현 예비 연구(2009). 

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  4. 박천규," 기후변화의 영향 및 우리의 대응방향", 대한환경공학회지, 30(12), 1179-1182(2008). 

  5. 에너지관리공단, 신재생에너지원별 공급비중(2006). 

  6. 동종인, "기후변화시대에 대비한 환경 에너지 및 온실가스 저감기술", 대한환경공학회지, 30(12), 1203-1206(2008). 

  7. 환경부, 음식물류 폐기물 처리시설 발생폐수 육상처리 및 에너지화 종합대책(2007). 

  8. 지식경제부, 그린에너지산업 발전전략(2008). 

  9. 이귀호, 주홍신," 녹색기술 연구개발 정책방향", 대한환경공학회지, 31(3), 163-172(2009). 

  10. Sam N., Paths to a low-carbon economy - the Masdar example, Energy Procedia, 3951-3958(2009) 

  11. Summerfield, A. J., Lowe, R. J., Bruhns, H. R., Caeiro, J. A., Steadman, J. P. and Oreszczyn, T.," Milton Keynes Energy Park revisited: Changes in internal temperatures and energy usage, Energy and Buildings", 39(7), 783-791(2007) 

  12. Bauer, D., Marx, R., Nussbicker-Lux, J., Ochs, F., Heidemann, W. and M ller-Steinhagen, H., German central solar heating plants with seasonal heat storage, Solar Energy, In Press, Corrected Proof, Available online, (2009) 

  13. 환경부, 경제살리기와 기후변화대응을 위한 폐기물에너지화 종합대책(2008). 

  14. 정원식, 김이태, 쓰레기 관로수송시스템의 해외 적용사례 분석을 통한 효율적인 국내 적용방안 도출, 대한환경공학회 2005 춘계학술연구발표회 논문집, pp. 575-578(2005) 

  15. 정영훈, 김호겸, 오정은, 쓰레기 집하시설, 대한설비공학회 2006년도 운송설비부문 학술강연회, pp. 22-37(2006) 

  16. 배재근, 주요섭, 박정수, "음식물쓰레기 염분농도가 퇴비화 및 식물성장에 미치는 영향", 유기물자원화(구-폐기물자원화), 10(4), 103-111(2002) 

  17. 박석환, "음식물쓰레기의 호기성 퇴비화 전과 후의 세척에 따른 염분도와 퇴비화효율 비교", 한국환경보건학회지, 31(2), 160-164(2005) 

  18. 김남천, 장병만," 삼중염을 이용한 음식물쓰레기 퇴비 중 염 분제거 및 공정효율화 실험", 유기물자원화(구-폐기물자원화), 14(2), 83-90(2006) 

  19. http://co2.kemco.or.kr/directory/toe.asp 

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