초록 ▼

Ⅰ. 서 론

폐기물 에너지화 기술은 폐기물 소각 후 발생되는 폐열을 직접적으로 활용하는 소각열 이용기술과 폐기물을 물리화학적으로 가공하여 기존의 화석연료와 비슷한 연료로 생산하는 기술로 구분된다. 폐기물에는 도시고형폐기물, 건설폐기물, 사일리지(silage), 가축 분뇨 등과 같은 농업폐기물, 산업폐기물, 그리고 매립지에서 발생되는 가스 등이 있다. 이러한 폐기물을 이용하여 다양한 처리과정을 통해 고형연료, 바이오가스나 합성가스로의 전환, 소각을 통한 스팀 및 열 등과 같이 우리가 사용할 수 있는 형태의 에너지를 얻을

Ⅰ. 서 론

폐기물 에너지화 기술은 폐기물 소각 후 발생되는 폐열을 직접적으로 활용하는 소각열 이용기술과 폐기물을 물리화학적으로 가공하여 기존의 화석연료와 비슷한 연료로 생산하는 기술로 구분된다. 폐기물에는 도시고형폐기물, 건설폐기물, 사일리지(silage), 가축 분뇨 등과 같은 농업폐기물, 산업폐기물, 그리고 매립지에서 발생되는 가스 등이 있다. 이러한 폐기물을 이용하여 다양한 처리과정을 통해 고형연료, 바이오가스나 합성가스로의 전환, 소각을 통한 스팀 및 열 등과 같이 우리가 사용할 수 있는 형태의 에너지를 얻을 수 있다.

폐자원 에너지화 기술에는 가연성 폐기물, 고함수율 유기성 폐기물, 매립가스, 산업 폐가스를 열화학적 및 생물학적인 방법으로 열 또는 전력 등 에너지화 하는 기술 등이 있으며, 폐기물 기반 화학원료생산(정유화, bio-refinery) 기술은 폐기물을 생물학적 혹은 화학적 공정을 이용하여 화학원료 및 소재와 수송용 연료로 전환하는 기술 등도 포함된다.

현재 폐기물 에너지화는 폐기물의 처리와 화석연료 대체에 의한 온실가스 감축 및 신재생에너지 보급 계획에 크게 기여할 수 있는 산업이며 국내 신재생에너지 공급량의 65 % 이상을 차지하고 있다.

「자원순환기본법」(2018.01.01. 시행)에 따른 폐기물 처리방법 변화로 폐기물 관리 정책에는 배출억제(Reduce), 재사용(Reuse), 재생이용(Recycling)의 3R 체계에서 에너지회수(Recovery)를 포함한 4R 체계로 폐기물 감량 목적의 단순 소각처분이 아닌 자원 순환 및 온실가스 감축을 위해 에너지를 최대한 회수하기 위한 방안 마련이 포함 되어야 한다.

EU의 경우 2011년 기준 도시폐기물 소각을 통해 8.2 Mtoe(=석유 환산 백만톤 단위)의 에너지를 생산하였으며 전년도에 비해 2.6 % 증가하였다. 도시폐기물의 재순환을 통한 에너지 회수는 화석연료 수요를 감소시킬 뿐만 아니라 폐기물 매립량과 환경오염을 감소시킬 수 있어 EU는 정책적 지원을 통해 크게 장려하고 있다. EU 국가들은 매립·소각 부담금제와 미처리 폐기물 매립금지 제도를 도입하여 미처리 폐기물 매립 제로화를 실현하고자 노력하고 있다.

2015년 수립된 폐자원에너지화 활성화 대책에서는 2020년까지 폐기물 발생량 대비 매립률을 3.0 %로 낮추고 재활용 가능 폐기물의 매립 제로화 달성 및 감량화·재활용·에너지화 등을 통해 폐자원 에너지화를 통해 발생하는 온실가스 배출량 13.8백만톤 중 12.3 %인 1.7백만톤 감축을 목표로 하고 있다.

우리나라는 신 기후체제(Post-2020)협상의 본격화로 인해 온실가스 감축목표를 2030년 배출전망치(BAU) 대비 37 %로 제시하였다7). 유기성폐기물과 가연성폐기물을 대상으로 폐자원에너지화의 확대로 6.3 % 감축을 목표로 하고 있다. EU는 2030년 온실가스감축(Target 2030) 목표를 1990년 대비 최소 40 %, 재생에너지 비중 27 % 확대, 에너지효율 27 % 확정하였다.

따라서 본 연구에서는 소각시설에서 발생되는 오염물질 저감 대책 중심에서 고효율 에너지 회수를 위한 요소기술 별 발전효율 향상효과 분석 및 온실가스 감축량 산정을 통하여 기후변화 대응 및 국가 에너지원 확보에 기여하고자 한다.

(출처 : 본문 서론 9~10p)

Abstract ▼

WtE of MSW plays a crucial role in renewable energy production in Korea. Municipal solid waste (MSW) is an important energy resource for combined heat and power (CHP) production. This study investigated an increasing method to the power generation efficiency by MSW to energy (WtE) plants in South Ko

WtE of MSW plays a crucial role in renewable energy production in Korea. Municipal solid waste (MSW) is an important energy resource for combined heat and power (CHP) production. This study investigated an increasing method to the power generation efficiency by MSW to energy (WtE) plants in South Korea and discussed the issues related to energy efficiency improvement. In some cases, however, achieving a high energy efficiency of WtE is not practical due to various technical and non-technical reasons. The design and operation of a WtE plant is determined primarily by the amount of MSW to be treated, not by energy demand.

Therefore, utilization of the heat produced from a WtE plant needs to be considered from the planning stage of a new installation. Waste management with a low environmental impact is an essential element of modern society. The priority of waste management is expressed as the well-known hierarchy of prevention, reuse, recycling, recovery and disposal. Waste to energy (WtE) is the recovery of the energy content, preferably for non-recyclable wastes. This is usually achieved by combustion of the waste to release its chemical energy and then transferring this energy to water/steam in a boiler to produce heat and/or power. Compared to commercial fuels, municipal solid wastes (MSW) are low quality fuels due to their low energy content, their large variations in fuel properties and the high content of chlorine and heavy metals.

In particular, small-scale plants in rural areas often do not have a sufficient enough need for heat, therefore in these instances installing heat recovery facilities significantly increases the capital and operation costs. All countries in Europe are working hard to reduce their reliance on fossil fuels in their power and district heating production. However, for many years to come a large share of the energy supply will continue to be based on fossil fuels. Therefore, waste-to-energy(WtE) facilities will also in the future make an important contribution to reaching the climate goals, and high energy efficiency will remain mandatory for all waste treatment facilities in order to maximize utilization of the Korean energy resources and limit the climate impact of energy production. A new generation of WtE facilities replacing existing capacity is being established in several places in Korea.

For lower air ratio, generation efficiency increases by 0.17 to 1.71 % from the basis of 1.8 (0.74 on average) by reducing air volume depending on changes in NCV and emission gas volume. Regarding the efficient use of steam, generation efficiency increases by 0.22 - 0.83 % (0.45 % on average) when applying low-temperature catalyst for denitrification.

When applying highly efficient dry emission gas treatment, generation efficiency increases by 1.67 - 3.19 % (2.02 % on average) depending on changes in NCV, emission gas and reheating temperature of wet process. When applying high temperature and pressure boiler in order to increase generation efficiency through improved efficiency for steam turbine system, At 20 kg/㎠ × 300 ℃ of steam temperature, electricity generation volume increases as temperature and pressure increases by increasing steam temperature every 50 ℃ from 300 ℃ to 500 and pressure every 10 kg/㎠ from 20 kg/㎠ to 60 kg/㎠. Compared to the base of 20 kg/㎠ × 300 ℃, electricity generation volume increases 51.03% at 40 kg/㎠ × 400 ℃ and 89.07 % at 60 kg/㎠ × 500 ℃.

(출처 : Abstract 7~8p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 그림목차 ... 4
• 표목차 ... 5
• Abstract ... 7
• Ⅰ. 서 론 ... 9
• Ⅱ. 연구내용 및 방법 ... 11
• 1. 폐기물 에너지 정책 ... 11
• 2. 폐기물 소각시설 에너지화 현황 ... 13
• 3. 폐자원의 소각 열 회수 이용 정책 동향 ... 16
• 4. 폐기물 소각에서의 온실가스 배출 ... 18
• 5. 온실가스 배출 감축사업 등록 및 관리 규정 ... 20
• 6. 발전효율 향상을 위한 요소 기술과 향상 효과 ... 23
• Ⅲ. 연구결과 및 고찰 ... 25
• 1. 사업장폐기물 처리 및 발생현황 ... 25
• 2. 에너지 회수능력 평가를 위한 대상시설 선정 ... 26
• 3. 에너지 회수능력 향상을 위한 현장 실측 평가 ... 29
• 4. 고효율 에너지 회수를 위한 요소기술 평가 ... 32
• (1) 열 회수 능력 강화 ... 32
• (2) 증기의 효율적 이용 ... 38
• (3) 증기 터빈 시스템의 효율 향상 ... 47
• (4) 발전효율 향상효과분석 (종합) ... 54
• 5. 에너지 고효율화를 통한 온실가스 배출 감축량 ... 56
• (1) 열 회수 능력 강화 ... 56
• (2) 증기의 효율적 이용 ... 58
• Ⅳ. 결 론 ... 62
• 참 고 문 헌 ... 64
• 끝페이지 ... 65