• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.4679-4688
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• 2011

본 연구는 신재생에너지 활용을 위하여 강원도의 B 지자체를 대상으로 폐기물 발생특성에 따른 매립가스 발생량 및 자원화 가능성에 대하여 연구하였다. B 지자체의 생활폐기물 평균 겉보기 밀도는 144 kg/$m^3$로, 가스 물질 및 연료화 가능성 물질인 가연성 평균 폐기물 조성비는 종이류 36.0 %, 비닐 플라스틱류 21.6 %, 음식물류 19.7 %로 조사되었다. 발열량 분석결과, 고위발열량(습윤) 3,471 $kca{\ell}$/kg, 저위발열량(습윤) 2,941 $kca{\ell}$/kg로 측정되었으며, 특히 음식물류 폐기물의 매립지 직매립이 금지된 후 에는 발열량이 높은 종이류와 비닐 플라스틱의 비율이 증가하여 발열량이 증가한 것으로 나타났다. 매립지에서 발생하는 메탄가스는 2021년(2,505.7 CH4 ton/year)을 정점으로 점차 감소하는 것으로 예측되었는데, 특히 RDF(Refuse Derived Fuel) 제조시설이 설치되면 2013년(1,956.9 CH4 ton/year)을 정점으로 감소되는 것으로 예측되었다. B 지자체의 매립지에서 발생하는 매립가스(Land Fill Gas; LFG) 추정량은 9.92 $m^3$/min 로 예측되어 타 지자체에서 발생하는 매립가스 추정량(10.11 $m^3$/min)과 유사하게 조사되었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.99-104
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• 2008

재생연료 중에서 고체물질에 해당하는 RPF(Refuse Paper & Plastic Fuel)는 친환경적인 요소와 한정된 지하자원에 대한 대체에너지로서 세계적으로 그 사용량이 증가하는 추세에 있으며, 제조 또는 저장과정에서 종종 화재가 발생하기도 한다. 따라서 RPF에 대한 열적안정성과 임계발화온도에 대한 연구가 필요하며, 이러한 연구를 수행하기 위하여 봄베 열량계, TG-DTA, MS80, SIT-II, Wire Basket를 이용하여 실험을 하였다. 그 결과 RPF는 26.4-28.3 MJ/kg의 발열량을 지니고 있었으며, TG-DTA로 초기 열분해 온도를 측정한 결과 승온속도 2 K/min에서 $192^{\circ}C$로 나타났으며, 미소열량 측정 장치인 MS80으로 분석한 결과 수분이 함유되지 않은 순수한 RPF가 수분이 20%함유된 RPF보다 발열량이 더 큰 것으로 나타났다. 또한 단열자연발화 실험장치인 SIT-II가 Wire Basket Test 보다 낮은 온도인 $118.5^{\circ}C$까지 발화하였으며, Frank-Kamenetskii의 식으로부터 계산되어진 한계발화온도는 무한평판을 기준으로 약 10 m 높이로 저장되어 있을 때, $80^{\circ}C$에서도 발화가 가능한 것으로 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권1호
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• pp.53-59
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• 2021

생활계에서 발생되는 폐비닐은 토사, 금속, 유리 등의 이물질로 인해 고형연료(SRF, Solid Refuse Fuel)로 사용되었지만 최근 환경문제로 인해 고형연료의 사용량이 감소하고 있어 재활용이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 폐비닐 재활용을 위해 우선 생활계 폐비닐로 생산된 복합 재생원료와 영농폐비닐로 생산된 PE 단일 재생원료에 대해 분석을 진행하였다. 원료 분석 결과, 폐비닐은 주로 폴리에틸렌으로 이루어져 있고 복합 재생원료는 약 2%의 회분이 잔존하고 있으며 PE 단일 재생원료의 경우는 회분이 없는 것을 확인하였다. 또한 두 재생원료의 배합비율에 따른 인장강도를 측정한 결과 열처리 온도 200 ℃, 압착 압력 30 MPa, 배합비율 3:7 (복합:PE 단일) 조건에서 인장강도가 최대 약 16 MPa임을 확인하였다. 굽힘강도는 열처리 온도 200 ℃, 압착 압력 30 MPa, 배합비율 3:7 (복합:PE 단일) 조건에서 최대 약 39 MPa임을 확인하였다. 따라서 재생원료들의 배합비율에 따른 강도 특성 변화를 확인함으로써 폐비닐의 재활용 가능성을 제시하고자 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.234-241
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• 2010

사업장 가연성폐기물은 그 자체의 높은 발열량(3,000kcal/kg 이상)으로 인해 고형연료 원료로 매우 유용하게 사용할 수 있다. 현재 국내 대부분의 고형연료 제조업체는 제조가 쉽고 발열량이 높은 필름류 플라스틱을 주로 사용하고 있기 때문에 본 연구에서는 보다 다양한 폐기물을 이용하여 고형연료 제조 가능성을 알아보았다. 실험에 사용된 폐기물 중에서 폐합성수지, 폐타이어로 제조된 고형연료는 발열량이 6,000kcal/kg 이상을 나타내었으며 폐지, 폐목재가 혼합될 경우 발열량은 감소하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권2호
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• pp.169-176
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• 2020

There is a growing interest in hydrogen energy utilization since an alternative energy development has been demanded due to the depletion of fossil fuels. Hydrogen is produced by the reforming reaction of natural gas and biogas, and the electrolysis of water. An solid oxide electrolyte cell (SOEC) is reversible system that generates hydrogen by electrolyzing the superheated steam or producing the electricity from a fuel cell by hydrogen. If the water can be converted into steam by waste heat from other processes it is more efficient for high-temperature electrolysis to convert steam directly. The reasons are based upon the more favorable thermodynamic and electrochemical kinetic conditions for the reaction. In the present study, steam at over 180℃ and 3.4 bars generated from a boiler were converted into superheated steam at over 700℃ and 3 bars using a cylindrical steam superheater as well as the waste heat of the exhaust gas at 900℃ from a solid refuse fuel combustor. Superheated steam at over 700℃ was then supplied to a high-temperature SOEC to increase the hydrogen production efficiency of water electrolysis. Computational fluid dynamics (CFD) analysis was conducted on the effects of the number of 90° elbow connector for piping, insulation types and insulation layers of pipe on the exit temperature using a commercial Fluent simulator. For two pre-heater injection method of steam inlet and ceramic wool insulation of 100 mm thickness, the highest inlet temperature of SOEC was 744℃ at 5.9 bar.

• 유기물자원화
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• 제31권2호
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• pp.45-52
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• 2023

가축분뇨는 2020년 기준 139,753톤/일 발생하였다. 가축분뇨의 대부분은 퇴비(75.3%)와 술(11.7%)로 이루어지며 농지에 살포된다. 이러한 많은 가축분뇨의 퇴·액비는 수질오염을 일으키는 주요 원인이 된다. 따라서 가축분뇨를 자원화에서 에너지화로의 전환이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 이유로 수열 탄화 기술을 적용하여 물리적, 화학적 특성을 평가하여 우분의 고형연료에 대한 특성을 평가하였다. 가축분뇨 중 우분을 사용하였으며, 수열탄화를 통해 원료 3,101 kcal/kg의 LHV(Kcal/kg)가 220℃ 이상에서 약 3,800 kcal/kg 이상으로 상승함을 확인하였다. 이 결과는 O/C와 H/C 비율이 감소하는 뚜렷한 경향을 통해 탄화의 영향을 받은 것으로 판단된다. 연구 결과 우분의 수열 탄화를 통해 Bio-SRF의 가치를 평가하였으며, 염소를 제외한 나머지 항목은 모두 만족스러운 결과를 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.207.2-207.2
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• 2010

자원자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률에 폐기물 고형연료에 관한 조항 등 폐기물 고형연료에 관한 제반 규정이 도임된 2006년 이후 폐기물 고형연료 에너지화에 대한 관심이 크게 대두되고 정부 및 산업계의 사업추진이 활발하게 진행되어 오고 있다. 본 연구는 국내에서 최초로 RDF를 전용으로 연소하는 pilot plant급 순환유동층 보일러를 제작 건설하고 RDF 연료를 연소하여 성능특성과 운전특성을 연구 분석한 것이다. 연구 과정에서 8ton/h급 순환유동층 보일러를 독자적으로 설계하고 건설하였으며, 건설 전 과정을 연구진이 감리하고 관리하였다. 보일러의 스팀사양은 $450^{\circ}C$와 38ata로 하였다. 또한 시운전 및 정상운전을 위한 운전체계를 자체적으로 수립하였다. 설치된 보일러는 장시간의 운전과 반복 실험을 통해 상용 규모 보일러의 설계 자료를 확보하였다. 운전특성을 파악하기 위하여 국내에서 생산되는 RPF와 RDF 각 일종을 입수하여 연소실험을 수행하고 그 특성 자료를 비교하였다. 폐기물 고형연료는 순환유동층 보일러에서 뛰어난 연소 특성을 나타내었으며 배연특성도 양호하였다. 성형된 RDF는 장기간의 운전에서도 안정적인 연소특성을 나타내었다. 다만 HCl의 배출 특성은 환경 규제치를 넘어 섰으며 별도의 배가스 처리기술을 적용하여 환경기준을 맞출 수 있었다. 본 연구 결과를 토대로 60ton/h급 상용규모 RDF 전용 순환유동층 보일러를 설계하였다. 보일러의 용량은 10MWe 발전과 12ton/h 증기 공급에 적합한 규모로 산업체나 지역난방용 열병합 보일러에 적합한 사양이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.825-828
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• 2009

고형원료인 폐기물의 감량화 및 자원화 기술 중 가장 대표적인 기술로 폐기물의 소각(incineration)기술과 가스화(gasification)용융기술을 들 수 있다. 폐기물 가스화 기술은 폐기물 내의 탄소, 수소 성분을 가스화하여 CO, $H_2$가 주성분인 합성가스(synthesis gas, syngas)로 전환하여 불연물은 용융되어 환경적으로 무해한 슬래그로 회수하는 기술이다. 폐기물 가스화 용융 시스템으로 발생된 합성가스를 재순환하여 사용하는 합성가스 재순환시스템을 통해 가스화에 필요한 열을 시스템 내에서 대체하여 사용하는 기술개발은 폐기물 가스화 용융기술의 경제성을 높일 수 있다. 본 연구에서는 고형 폐기물 가스화반응에 의해 발생되는 합성가스를 재순환하여 폐기물 가스화 용융 시스템내의 자체 에너지원으로 활용할 수 있도록 하는 합성가스 재순환 시스템 및 버너의 운전특성을 고찰하였다. 합성가스의 재순환 장치에서의 운전 압력 제어 및 유량제어를 통해서 안정적인 합성가스 재순환 성능과 재순환버너의 연소 성능을 유지할 수 있었다. 합성가스 재순환버너에 의한 16,800 $kcal/Nm^3$ 조건 및 33,600 $kcal/Nm^3$ 조건에서 운전시에도 가스화기의 운전온도는 안정적으로 유지됨에 따라 생산된 합성가스의 가스화기 보조연료 대체 및 에너지절감이 가능한 것으로 판단된다.

• 한국대기환경학회지
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• 제33권5호
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• pp.473-479
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• 2017

This study was designed to understand characteristics of oxy-combustion of coal, dried sewage sludge and solid refuse fuel (SRF). Thermogravimetric analysis was conducted by burning the fuels with air, 21% oxygen ($O_2$)/79% carbon dioxide ($CO_2$) and 30% $O_2/70%$ $CO_2$. Heating rates were varied as 5, 10, 25, 40 and $100^{\circ}C/min$. Complete coal combustion was found at the heating rates of 5, 10, 25 and $40^{\circ}C/min$, and different combustion behavior was found with the gas composition at the heating rates of 10, 25, 40 and $100^{\circ}C/min$. Coal combustion with 30% $O_2/70%$ $CO_2$ showed the highest while coal combustion with 21% $O_2/79%$ $CO_2$ showed the lowest combustion rate. On the other hand, the combustion of dried sewage sludge and SRF showed similar combustion behavior with respect to the combustion gas composition. This suggests that oxy-combustion of dried sewage sludge and SRF which contain a large amount of volatile matter may show similar combustion behavior to their air combustion.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.618-622
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• 2007

This paper provides RPF (Refuse Plastics Fuel) gasification characteristics for generating synthesis gas in gasfying reactor which was design in lab-scale. This research is carried out as an immediate work for making pyrolysis gas from RPF into energy resource. This study is consisted of experimental and numerical. The numerical study was accomplished from RPF pyrolysis data, and predicted the maximum operating conditions by STANJAN and FLEUNT. Based on results of STANJAN, it is found that the maximum point of $O_2/O_{2,stoich}$=20${\sim}$30, which is used as injection point of $O_2$. Experiment results shows that CO and $H_2$ were increased but THC was decreased as temperature was increased. It is estimated that the cracking of cracking of THC into CO and H2 is happened at a high temperature. It is observed that as steam was injected, production of CO and H2 were increased, then, H2 is dependent on the amount of injectionsteam.