초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
다양한 유기성폐기물의 성상, 농도 및 부하량 변화에 능동적 대응이 가능한 열가용화 전처리 공정개발
전체 내용
● 슬러지 COD 가용화율(%) 35% 이상
● 37㎥/d 이상 전처리 가용화 장치 구축
● 외부 가온 에너지 없이 열교환을 통한 가용화 유입온도 100℃이상
● 소화가스를 이용한 전처리 가용화설비 구축 및 유입 부하에 대한 능동대응형 자동화 설비 구축

1단계
목표
● 실증 플랜트 설치대상 하수처리장에서 발생하는 생슬러지 및 잉여슬

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
다양한 유기성폐기물의 성상, 농도 및 부하량 변화에 능동적 대응이 가능한 열가용화 전처리 공정개발
전체 내용
● 슬러지 COD 가용화율(%) 35% 이상
● 37㎥/d 이상 전처리 가용화 장치 구축
● 외부 가온 에너지 없이 열교환을 통한 가용화 유입온도 100℃이상
● 소화가스를 이용한 전처리 가용화설비 구축 및 유입 부하에 대한 능동대응형 자동화 설비 구축

1단계
목표
● 실증 플랜트 설치대상 하수처리장에서 발생하는 생슬러지 및 잉여슬러지 등 유기성 폐기물의 성상별, 농도별, 혼합비율별 특성 파악 및 Lab. 규모 열가용화 반응기를 통한 최적 설계인자 도출
● 소화조 성능향상을 위한 다양한 유입원료 성상, 농도 및 부하량 변화에 능동 대응형 열가용화 공정의 자동운전·제어통합 시스템 설계
● 대상 슬러지의 농축, 탈수, 협잡물 제거 설비 및 함수율 조정기 등과 연계된 열가용화 공정의 단위공정 선정 및 공정 설계
내용
● 국내·외 관련분야 문헌 조사 / 규제·환경 사전검토
● 대상처리장의 현장 조사를 통한 실증플랜트 설계인자 도출
- 실증플랜트 설치 부지 / 수전현황 / 청소용수 등 수급현황 / 기존시설 활용 여부 등
- 대상 슬러지 및 병합소화 원료 저류조와의 거리 및 이송방안 도출
● 대상처리장 발생 슬러지 및 음폐수 등 성상 조사
- (농축)슬러지, 탈수케익 및 병합대상 음폐수의 TS, VS, TCODcr, SCODcr, T-N, T-P 등 농도 및 발생 특성
- (농축)슬러지, 탈수슬러지 등 유입부하를 고려한 최적혼합비율 도출
● 대상 원료, 농도 및 혼합비율에 따른 Lab. 규모 열가용화 실험을 통한 최적 설계인자도출
- 생슬러지, 잉여슬러지, 탈수케익 등 유기성 폐기물별 단독으로 온도에 따른 열가용화 Lab. Test.
- 개별 원료별 농도에 따른 열가용화 Lab. Test.
- 원료 성상, 농도에 따른 혼합비율 비율별 열가용화 Lab. Test. 및 최적 조건 도출
- 소화조 유입부하 대응을 위한 원료별, 혼합비율별 알고리즘 도출
● 전처리공정 악취저감을 위한 탈취시설 설계 및 현장 악취현황 조사
● 유입원료의 COD 가용화 효율 35% 이상 달성을 위한 최적 가용화 운전 조건 확립
● 소화조 성능향상을 위한 다양한 유입원료 성상, 농도 및 부하량 변화에 능동 대응형 열가용화 공정의 자동운전·제어통합 시스템 설계
● 대상 슬러지의 농축, 탈수, 협잡물 제거 설비 및 함수율 조정기 등과 연계된 열가용화 공정의 단위공정 선정 및 공정 설계
● 각각의 단위 공정 최적화 및 연구목표 조기 달성을 위한 일부 공정 우선 시공
● 악취저감 탈취설비 구축
2단계
목표
● 37톤/일 규모 실증규모 슬러지 전처리 공정과 연계된 열가용화 공정 시공 및 시운전을 통한 문제점 도출 및 보완
● 단위 공정별 최적 운영인자 도출 및 평가
● 후속 혐기성소화 공정과의 연계성 및 자동제어 시스템의 최적화
● 37톤/일 규모 슬러지 기술과 연계된 열가용화 실증플랜트의 장기운전을 통한 처리효율 및 안정성 확보
● 운영 매뉴얼 작성 및 국내·외 적용성 검토를 위한 사전 준비
● 실증시스템의 경제성 분석을 통한 사업화 모델제시
내용
● 37톤/일 규모 실증규모 슬러지 전처리 공정과 연계된 열가용화 공정 시공 및 시운전을 통한 문제점 도출 및 보완
● 단위 공정별 최적 운영인자 도출 및 평가
- 단위 슬러지 농축, 탈수공정의 최적화
- 부하 대응형 열가용화 공정 기술확립 및 스케일 발생 제어기술 운영인자 도출
● 후속 혐기성소화 공정과의 연계성 및 자동제어 시스템의 최적화
● 37톤/일 규모 슬러지 기술과 연계된 열가용화 실증플랜트의 장기운전을 통한 처리효율 및 안정성 확보
- 유입원료의 열가용화를 통한 COD 가용화율 등 기술의 성능평가
- 시설운영의 안정성 확보 및 에너지 효율 평가
● 운영 매뉴얼 작성 및 국내·외 적용성 검토를 위한 사전 준비
- 운전 매뉴얼 작성 및 장기 운영계획 도출
- 지적재산권 1건 이상 확보 및 기술 인·검증을 위한 사전 준비
● 실증시스템의 경제성 분석을 통한 사업화 모델 제시
- 실증시설의 경제성 평가를 통한 사업화 모델 제시
- 조기 사업화 추진
- 중국 및 동남아시아 등 해외 기술 수출화 기반구축

연구개발성과
● 효율 향상
- 바이오가스 생산량 증대(잉여슬러지 기준 70% 이상 증가)
- 혐기성 소화효율 향상
- 메탄함량 증가(고순도 바이오에너지 생산)
- 에너지 효율 향상(열교환을 통한 효율 향상)
● 비용 절감
- 소화슬러지 감량(기존 혐기성소화 대비 30% 이상 감소)
- 혐기소화 시간 및 소화조 크기 감소
- 소화조 유지관리비용 감소(부지면적 절감, 약품비용 최소화, 최종 폐기물 처리비용 절감, 소화조 가온을 위한 에너지 최소화)

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
● 활용계획 하수슬러지 등 유입원료별 능동대응 연속운전 열가용화 Test-bed 실증화를 통해 기존 기술과의 차별화를 위한 핵심요소 기술 확보, 최적운영 및 설계인자 도출, 단위공정별 통합제어 및 자동화 시스템을 구축하여 후속 혐기성소화효율 향상을 도모하여 최종적으로 고객 Needs에 부합하는 맞춤형 공정 제공
● 기대효과
o 기술적 측면
- 하수처리장에서 발생하는 각종 슬러지 및 병합소화를 위한 유기성 폐기물 감량기술 확보
- 열가용화 전처리 기술 적용에 따른 혐기성소화 효율 60% 이상 달성으로 바이오가스 생산증대 기술 확보
- 실시간 능동대응형 열가용화 연속운전 공정개발을 통한 해외 기술 선도 기업과의 경쟁력 향상
o 경제사회적 측면
- 매출액 증대: 국내 시장 점유율 20% 이상 점유
- 고용 창출 : 열가용화 공정의 설계, 시공 및 운영관리 분야 신규 일자리 창출
- 에너지 자립화 : 열가용화 공정 적용을 통해 바이오가스 생산량 증대 및 이를 활용한 에너지 자립율 향상
o 환경적 측면
- 유효 자원회수 및 폐기물 감량
- 온실가스 배출 감소

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1) 연구개발 목표 ... 8
• 2) 연구개발 배경 및 필요성 ... 8
• 3) 연구개발 핵심내용 ... 38
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 41
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 169
• 1) 연구수행 결과 ... 169
• 가. 정성적 연구개발성과 ... 169
• 나. 정량적 연구개발성과 ... 171
• 다. 세부 정량적 연구개발성과 ... 172
• 라. 계획하지 않은 성과 및 관련 분야 기여사항 ... 176
• 2) 목표 달성 수준 ... 177
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 178
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 179
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 180
• 7. 연구개발비 사용실적 ... 182
• 8. 중요 연구변경 사항 ... 185
• 9. 다음 단계 연구개발계획 ... 187
• 1) 연구개발 목표 및 내용 ... 187
• 2) 국내외 관련 분야 환경변화 ... 196
• 3) 연구개발 추진전략 ... 196
• 4) 연구개발 일정 및 기대 성과 ... 205
• 5) 다음 단계 연구개발비 사용 계획 ... 207
• 6) 사업화 추진 계획 ... 208
• 7) 연구개발 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 219
• 끝페이지 ... 223