| 3차년도 |
■ 수열탄화 시스템 단위공정 해석을 통한 기초설계 인자 도출 및 열전달 효율향상 모듈개발■ 질소회수 공정 적용에 따른 폐수처리 비용 저감 및 회수된 암모니아수 활용으로 자원순환 체계 구축■ MBR(Membrane Bio Reactor) 공정 적용을 통한 폐수처리 효율 향상■ 실증플랜트 설계를 위한 기 보유설비 이용 산소부화공기/배가스재순환 설비 설계인자 도출■ 미활용 응축열에너지 지역난방수 연계 460Mcal/hr급 연소배기가스 응축열회수 시스템 개념 설계■ 주민수용성제고 위한 맞춤형 악취 관리 및 처리 시스템 설계를 위한 데이터 구축■ 지하복합플랜트 통합공정 Compact화 설계인자 도출■ 마이크로 센서 패브리케이션 제조 기술 선정 및 회분식 실험을 통한 마이크로 센서 특성 평가■ 혐기성 소화조의 미생물 센싱 및 이화학 변화 모니터링을 위한 통합 센싱 시스템 설계■ 실증지역(양산) 복합 유기성폐기물 혐기소화 타당성 조사 분석■ 열화학적 가용화 생성물 고액분리 특성 연구■ 고압필터프레스 여과포 기공 유지 기술 개발■ 에너지 저소비형 산소부화 생산시스템 개발 및 기본설계■ 복합연료 산소부화공기 연소 실증플랜트 개념설계 ■ 기 보유 연소설비 이용 산소부화공기/배가스재순환 설비 설계인자 도출 ■ 지하 기초 환경시설 관련 사례 및 관련 정책/제도 분석■ 국내외 폐기물/에너지 인프라 시장 동향 조사■ 국내 Test Bed 대상지 현황 분석■ 갈등요인 구조화 및 사업 필요성 공감대 형성 위한 시나리오 워크샵 기법 개발 ■ 기준플랜트(비교군) 온실가스 배출량 분석 및 지하 복합플랜트 온실가스 모니터링 계획 수립-건설 후보지 예비 조사 및 검토-복합플랜트 도심지 지하 건설을 위한 선행연구 조사 및 기술 검토-1세부 플랜트 시설 계획안을 토대로 지하공간 기본설계(안) 도출
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■ M복합 유기성 폐자원(슬러지, 음식물류 폐기물) 수열탄화 계절별 성상모니터링 및 공정조건 최적화■ 수열탄화 시스템 단위공정 해석을 통한 기초설계 인자 도출■ 수열탄화 열전달 효율향상 모듈개발■ 생물학적 폐수처리 70%비용 저감 위한 암모니아회수 최적조건 도출■ 수영(친수)용수 사용수준 소화액 폐수처리를 위한 공정 조건 확립■ 기 보유 연소설비(900Mcal/hr급)의 산소부화 및 배가스 재순환장치 기본설계 ■ 460 Mcal/hr급 연소배기가스 응축열 회수시스템 개념 설계■ 맞춤형 악취관리 및 처리 시스템 설계를 위한 특성 평가 및 데이터 구축■ 고등기술연구원 보유 플랜트 활용 기본설계 및 실시설계인자 도출(통합공정 물질수지 도출)■ 전기 도금 기술을 이용한 센서 코팅 및 제작■ 고감도 전기화학 검출 기술 (SWASV) 확보■ 회분식 실험을 통한 마이크로 센서 특성 평가■ 미생물 센싱 및 혐기성 소화조 내 거동 조사■ 미생물 발광도 측정기기 및 중금속 센서 설계■ 통합 센싱 시스템을 이용한 실시간 모니터링 체계 설계 ■ 유기성폐기물(하수슬러지, 음식물류폐기물 등) 발생량, 성상 및 메탄생산퍼텐셜(BMP) 분석■ Pilot 규모 수평형 혐기소화조(유효용적 100L) 운전 및 운전인자(pH, VFA, 알칼리도, 유기물부하율 등) 도출■ 열화학적 가용화 생성물 고액분리 특성 연구■ 고압필터프레스 여과포 기공 유지 기술 개발■ 에너지 저소비형 산소부화 생산시스템 개발 및 기본설계■ 복합연료 산소부화공기 연소 실증플랜트 개념설계 ■ 기 보유 연소설비 이용 산소부화공기/배가스재순환 설비 설계인자 도출 ■ 지하 기초 환경시설 관련 사례 및 관련 정책/제도 분석■ 국내외 폐기물/에너지 인프라 시장 동향 조사■ 국내 Test Bed 대상지 현황 분석■ 갈등요인 구조화 및 사업 필요성 공감대 형성 위한 시나리오 워크샵 기법 개발 ■ 기준플랜트(비교군) 온실가스 배출량 분석 및 지하 복합플랜트 온실가스 모니터링 계획 수립-복합플랜트의 공간 활용도를 극대화하기 위한 지하 대공간 개념설계-플랜트 지하 구조물/벽체 건전도 평가기술 비교-평가기술 상호비교 및 우수성 검토-플랜트 지하공간 후보부지의 기존 자료 검토-플랜트 지하공간 예비조사 및 검토-벽체 및 주변지반 보강 재료 및 방법 검토-지하공간 격자형 설계를 위한 선행연구 조사 및 분류-고성능 합성지보재 설계 검토-버력처리 시스템 모듈화를 위한 구성 검토-1세부 플랜트 시설 계획안을 토대로 지하공간 기본설계(안)도출
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
- LNG 대체에 따른 CO2 감축효과 : 2,934 tCO2eq/year (2022년) → 88,794 tCO2eq/year (2040년) - 에너지 절감효과 : 1,831 TOE (2022년) → 32,961 TOE (2040년) - 고용 창출효과 : 6명(2020년) → 167명(2022년) → 650명(2040년) - 대기오염물질 저감효과 : LNG 기반 집단에너지시설과 유사한 수준의 대기오염 배출 (Dust: 3,376→7.5 mg/Sm3, SOx: 120→1.5ppm, NOx: 166→20.5 ppm, HCl: 360→4.5 ppm)-지하공간 활용 기술, 플랜트 O&M 기술 개발을 통해 기술 경쟁력 강화-벽체 혹은 주면부 평가를 통한 요소별 위험인자 분석 기술 확보 : 다양한 조건에 따른 평가분석을 통해 벽체의 결함이나 주면부의 유실 및 지하수 영향 평가가 가능하며, 요소별 위험인자를 감지할 수 있는 정확도 향상-지하 돔형 대공간 테스트배드 구축-지하 복합플랜트의 실용성 검증을 위해 구축된 지하 돔형 대공간 테스트배드는 본 연구에서 개발한 평가 기술을 실증할 수 있는 공간으로 활용도가 높을 것으로 예상
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| 사회 경제적 파급효과 |
사회적 파급효과1. 환경기초시설의 지화화에 따른 민원(NIMBY)문제 해소 2. 지상공간 녹지 및 주민 편의 시설 확보를 통한 사회적 편익 증대경제적 기대효과1. 도시 복합폐기물 100톤/일 처리 기준 경제성 평가 분석결과 기존 기초 환경시설(개별 시설 설치)은 NPV: -105,267백만원, IRR: -%를 나타내어 민간투자에 의한 사업성이 전혀 없으나, 지하복합플랜트 경제성 분석결과 NPV: 16,060백만원, IRR: 11.1%, Payback: 8년 4개월로 민간투자에 의한 SPC 설립이 가능한 분석결과를 나타냄. 이를 통해 지하공간 활용 복합플랜트는 민간 투자사업을 통한 운영사업이 가능한 사업임.2. 본 사업의 사업화 모델인 ① 기존 환경기초시설의 노후와 및 용량 한계 극복을 위한 기존 시장 대체와 ② 도시화에 따른 신규택지 개발지구의 환경에너지기초시설 필요성에 따른 시장을 구분하여 목표 시장을 산출한 결과 ① 기존시설 대체 시장규모는 약 7조 3천억원, ② 신규 도시 보급 시장규모는 약 1,600억원의 시장이 형성될 것으로 기대됨. 이에 따라 본 제안 과제의 사업화 비즈니스 모델을 구축하기 위한 시장규모는 매우 큼으로 사업화 전망은 매우 밝음.3. 본 사업 모델을 적용하여 경제성분석을 도출하면, 도시 복합폐기물 100톤/일 처리 규모 100개소를 설치할 경우 1개소 당 순이익은 약 20억/년 정도가 발생되며, 총 100개소에 대한 순이익은 200억/년이 발생되는 수익구조를 가지고 있음. 이에 따라 본 제안과제 사업화로 인한 경제적 기대효과는 매우 큼.-신사업 모델 창출로 도시기반 에너지·환경 인프라 시설의 경쟁력 확보-재해발생 이전 결함 탐지로 인한 경제적 피해 최소화 : 재해위험여부 파악을 통한 인명 피해 방지하고 실시간 모니터링 시스템을 통해 신속한 유지보수를 통해 결함의 확대를 예방하여 경제적 손실을 최소화할 수 있음-복합 모듈 기술이전을 통한 국내외 진출화 사업 추진 : 개발된 센서모듈 혹은 평가시스템은 산학연계 및 실용화의 수단으로 활용될 수 있으며, 국내외 기술 진출을 통해 국제 시장참여 기반을 확보할 수 있음-복합 센서모듈 개발에 따른 전문인력 양성 및 고용증대 : 개발 평가시스템에 대해 이해도가 높고 설계할 수 있는 전문인력을 양성할 수 있으며, 기존 탐사법과의 비교분석 및 데이터베이스 구축을 위한 일자리 창출이 기대됨
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| 활용방안 |
■ 본 연구를 통해 개발된 지하복합플랜트는 열에너지와 순수, 수영장용수가 생산됨에 일정거리 내 열배관 및 순수, 수영장용수를 공급할 수 있는 수요처가 중요함 ■ 이에 한국지역난방공사 열공급 현황도를 바탕으로 인근 폐기물소각시설 (지자체 및 민간사업자) 및 음식물류 폐기물 자원순화시설을 확인하였음. ■ 한국지역난방공사 열공급 현황도를 중심으로 지하복합플랜트 구축 후보군을 아래와 같이 정리함？ 후보군 1) 서울시 “강남 자원회수시설” ● 서울시 강남 자원회수시설은 일일 900톤의 생활폐기물 소각용량을 2017년 폐기물 처리용량은 일일 약 800 톤임. 에너지 발생량은 546 MGcal이며, 75 MGcal는 자체적으로 활용하고 약 470 MGcal는 외부 공급으로 사용함. ？ 후보군 2) 인천시 “송도자원순환센터” ● 인천시 송도 자원순환센터는 일일 420 톤의 생활폐기물 소각시설을 보유하고 있으나, 인천 송도의 인구증가로 일일 약 490 톤의 생활폐기물을 처리하고 있음. ？ 후보군 3) 인천시 “인천환경관리공단 청라사업소”● 인천환경관리공단 청라사업소는 도시 생활폐기물을 감량화, 감용화 및 위생적인 소각처리를 진행하고 있음. 일일 420 톤의 생활폐기물 처리가 가능한 소각시설로 2017년 통계자료에 의하면 약 376톤을 처리함.(1) 각 기관별 활용 가능한 연구 성과물에 대해 활용방안 수립(한국건설기술연구원/에스코컨설턴트/이가에이씨엠건축사무소)-지하 대공간 굴착 후 복합플랜트 건설 및 공간활용에 적합한 최적배치 가능-상부 지지하중분배 소프트웨어 개발로 지하복합플랜트 상부 부지의 다양한 활용 가능-지하공간 설계 엔지니어링사를 통한 사업화 추진(고려대학교/희송)-센서 모듈 기술이전을 통한 산학연계-기존 탐사장비 데이터베이스와 연계-휴대성을 지닌 소형 평가장비는 지하대공간 개발국가에 효율적 제공이 용이(엘티삼보)-구조물 유지관리 보수 사업 추진-정부기관과의 업무 연계를 통한 지반침하 보강기술 확대 적용-해외진출화 사업 추진(실크로드)-합성지보재의 성능을 기준으로 기존 지하구조물 분야 지보재 시장 진입 추진(코템)-터널, 광산 등 버력 및 골재 처리 분야의 시장 진입 추진(2) 각 기관별 사업화 전략을 수립하여 연구 종료 후 투자 및 상용화 추진-급속보강 기술의 이전 또는 직접시공을 통한 상용화-3차원 지반 분포 특성 분석-설계 노하우 및 실적-지하공간 격자 설계 BIM 어플리케이션 및 라이브러리 개발-고성능 숏크리트와 박층 멤브레인을 포함한 지보재-버력운반설비
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