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자료명/저자사항
폐자원에너지 발전방안 및 중장기 연구 로드맵 수립 = Establishing a long-term research road map and development plan of wasted to energy / 국립환경과학원 [편] 인기도
발행사항
인천 : 국립환경과학원, 2017
청구기호
333.7938 -18-7
자료실
[서울관] 서고(열람신청 후 1층 대출대)
형태사항
xvi, 207 p. : 삽화, 도표, 서식 ; 30 cm
총서사항
연구과제보고서 ; 2017
NIER-SP ; 2017-208
제어번호
MONO1201845174
주기사항
연구기관명: 공주대학교 산학협력단
연구책임자: 오세천
부록: 폐자원에너지 발전방향 설문조사표
참고문헌: p. 201-203
원문
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제출문

요약문

목차

I. 연구의 개요 19

1. 연구의 배경 및 필요성 19

1.1. 연구의 배경 19

1.2. 연구의 필요성 37

1.3. 연구의 목적 38

II. 연구내용 및 방법 39

1. 연구내용 39

2. 연구방법 39

3. 연구추진체계 40

III. 연구결과 및 고찰 41

1. 폐기물 관리 동향 41

1.1. 국외 폐기물 관리 동향 41

1.2. 국내 폐기물 관리 동향 65

1.3. 유해폐기물 관리 동향 75

2. 폐자원 에너지 및 처리기술 동향 84

2.1. 열화학적 공정 84

2.2. 생물학적 공정 97

2.3. 폐기물 고형연료 109

2.4. 폐자원에너지 기술개발 동향 119

2.5. 유해폐기물 관련 연구 동향 128

3. 폐자원 에너지 산업 동향 132

3.1. 국외 폐자원 에너지 산업 동향 132

3.3. 국내 폐자원 에너지 산업 동향 161

4. 폐자원에너지 관련 재생에너지 국제동향 174

5. 폐자원에너지 발전방안 및 중장기 연구로드맵 187

5.1. 수요자 중심 설문조사 187

5.2. 폐자원 에너지 발전방안 191

5.3. 폐자원 에너지 중장기 연구로드맵 194

IV. 결론 214

V. 기대성과 218

VI. 참고문헌 219

VII. 부록 222

Table 1-1. 2012년 생활 및 사업장폐기물 소각시설로부터 생산된 에너지 현황 26

Table 1-2. 국내 폐기물 고형연료 제품별 생산현황 27

Table 1-3. 국내 고형연료제품 관련시설 현황 27

Table 1-4. 시설별 바이오가스 생산 및 이용량(2014년 기준) 28

Table 1-5. 전 세계 대륙별 폐기물 관리시장의 투자 전망 31

Table 1-6. 유럽의 중소형 폐기물 소각 발전시설 32

Table 1-7. 유럽 MBT플랜트업체 및 설치실적 33

Table 1-8. 미국의 폐기물 에너지화 시설현황 34

Table 1-9. 미국의 고형연료화 및 전용 발전시설의 현황 35

Table 1-10. 캐나다의 폐기물 에너지 시설 사례 35

Table 1-11. 일본의 폐기물 에너지화 시설의 보급현황 36

Table 3-1. 전 세계 지역별 MSW의 발생량 예측 41

Table 3-2. MSW 증가량 상위 20개국의 현황 43

Table 3-3. 세계 시장별 예상 고형 폐기물 관리 비용(2012년) 50

Table 3-4. 국가별 재생에너지 목표율 현황(2014년) 53

Table 3-5. 국내 생활폐기물의 발생 및 처리현황 66

Table 3-6. 국내 사업장폐기물의 발생 및 처리현황 67

Table 3-7. 국내 사업장폐기물 중 건설폐기물의 발생 및 처리현황 67

Table 3-8. 국내 사업장폐기물 중 배출시설계 폐기물의 발생 및 처리현황 67

Table 3-9. 국내 사업장폐기물 중 지정폐기물의 발생 및 처리현황 67

Table 3-10. 폐기물관리법의 주요제도 68

Table 3-11. 국내 폐기물관리관련 정책의 변화 70

Table 3-12. 고형연료제품의 국내 생산량 및 수입량 현황 74

Table 3-13. 자원순환기본법의 주요제도 75

Table 3-14. 바젤협약의 폐기물의 배출에 따른 유해폐기물의 분류(부속서 I) 76

Table 3-15. 바젤협약의 폐기물의 구성성분에 따른 유해폐기물의 분류(부속서 I) 76

Table 3-16. 유럽연합에서 규정하고 있는 유해특성 77

Table 3-17. 미국의 유해특성인자 79

Table 3-18. 일본의 유해폐기물 종류 81

Table 3-19. 지정폐기물의 종류별 발생현황 83

Table 3-20. 지정폐기물의 연도별 처리현황 83

Table 3-21. 폐기물에너지 기술의 상용화 및 세계시장 현황 84

Table 3-22. 전 세계의 소각시설의 현황 개요 86

Table 3-23. 소각기술의 개요 87

Table 3-24. 주요 유럽국가의 바닥재 재활용 현황 92

Table 3-25. 폐기물 소각시설의 발전효율 92

Table 3-26. 대표적인 폐기물 열분해 처리시설 94

Table 3-27. 폐기물에너지 기술별 대상 폐기물과 최종 생산되는 에너지의 유형 95

Table 3-28. 폐기물 별 바이오가스 생산 잠재력 98

Table 3-29. 적용 기술별 바이오가스의 발전효율 100

Table 3-30. 기존 소화조에서 바이오가스 생산량을 증가시키는 방법 101

Table 3-31. 유럽 및 미국의 매립가스의 에너지 회수 현황 105

Table 3-32. 매립가스 시장과 정책의 연계성 106

Table 3-33. 유럽의 매립가스의 1차 에너지 회수현황 106

Table 3-34. 유럽연합의 SRF관련 주요지침 110

Table 3-35. 유럽연합의 SRF관련 주요규격 110

Table 3-36. 유럽연합의 SRF 품질등급 규격(EN 1539 : 2011) 111

Table 3-37. 독일 및 유럽연합의 SRF 품질인증 관련 차이점 111

Table 3-38. 독일의 RAL 중금속 기준 112

Table 3-39. RDF 연료의 분류기준 112

Table 3-40. MBT시설에서 처리된 RDF 품질기준 113

Table 3-41. 미국의 ASTM에 의한 RDF의 등급별 기준 113

Table 3-42. 일본의 RDF 등급분류 기준 114

Table 3-43. 유럽연합의 SRF/RDF의 잠재적 수요 114

Table 3-44. 고형연료제품과 관련된 주요 법령 115

Table 3-45. 일반 고형연료제품(SRF)의 품질기준 116

Table 3-46. 바이오 고형연료제품(Bio-SRF)의 품질기준 116

Table 3-47. 국내외 고형 연료제품 관리 기본체계 비교 117

Table 3-48. 국내외 고형 연료제품 품질규격 체계 비교 118

Table 3-49. 국내외 품질등급 및 품질기준 범위 비교 119

Table 3-50. 국외 폐기물 고형연료 전용 발전기술의 개발 사례 120

Table 3-51. 국외 폐기물 가스화기술의 대표적인 기술개발 사례 121

Table 3-52. 국외 폐기물 열분해 유화기술의 대표적인 기술개발 사례 121

Table 3-53. 주요 국가별 유기성 폐기물 에너지 관련 정책 현황 122

Table 3-54. 국내 고형연료 전용 발전기술의 기술개발 사례 124

Table 3-55. 국내 열분해 유화기술의 기술개발 사례 124

Table 3-56. 정부 부처별 바이오가스, 연료에 대한 투자현황(2001~2010) 125

Table 3-57. 수은관련 국내 연구 동향 129

Table 3-58. BFRs 관련 국내 연구 동향 129

Table 3-59. 납, 카드뮴 관련 국내 연구 동향 130

Table 3-60. 소득 수분에 따른 폐기물의 발생 및 조성 132

Table 3-61. 유럽 MBT플랜트업체 및 설치실적 138

Table 3-62. 유럽의 혐기성 소화 시설을 이용한 에너지 회수 현황 141

Table 3-63. 매립 가스의 회수개선을 통한 온실가스 배출량 감소 예상량 143

Table 3-64. 일본의 폐기물 소각시설 현황 154

Table 3-65. 2014년 일본의 재생에너지 현황 158

Table 3-66. 2016년 일본의 바이오매스에너지에 대한 가격동향 159

Table 3-67. 중국의 도시 고형폐기물의 발생 및 처리와 폐기물에너지 시설용량 현황 160

Table 3-68. 2006년부터 2011년 동안 중국에서 계획된 신규 폐기물에너지 시설의 현황 160

Table 3-69. 신재생에너지원별 1차 에너지 생산량의 비중과 증감률 164

Table 3-70. 신재생에너지원별 발전량의 비중 및 증감률 165

Table 3-71. 신재생에너지원별 발전설비 용량의 누적 증감률 및 기여도 166

Table 3-72. 신재생에너지원별 발전설비 용량의 신규 증감률 및 기여도 166

Table 3-73. 2016년 폐자원에너지의 생산량 및 발전량 현황 167

Table 3-74. 2016년 기준 신재생에너지 원별 산업현황 167

Table 3-75. 국내 소각시설의 현황 170

Table 3-76. 국내 생활폐기물 소각사설의 연도별 설치형황 170

Table 3-77. 사업장폐기물 처리업체 소각시설의 연도별 설치현황 171

Table 3-78. 국내 고형연료제품 관련 시설 현황 171

Table 3-79. 국내 고형연료제품의 제조 및 사용량 현황 172

Table 3-80. 국내 고형연료제품의 시설 종류별 사용현황 172

Table 3-81. 2015년도 국내 바이오가스 시설 및 생산 현황 173

Table 3-82. 국가별 폐기물 재생에너지 관련 현황 186

Table 3-83. 국립환경과학원의 폐자원에너지 관련 업무 항목별 설문의견 190

Table 3-84. 폐자원 에너지 관련 정책 방향 192

Table 3-85. 폐자원 에너지 및 폐기물 처리 발전방안 193

Table 3-86. 폐자원 에너지 및 폐기물 처리 발전방안 194

Table 3-87. 폐자원 에너지 및 폐기물 처리시설의 각 분야별 연구사업 목록 194

Table 3-88. 연구사업 주요 추진 내용 196

Fig. 1-1. 전 세계 폐기물 발생량에 대한 대륙별 발생비율 및 전망 19

Fig. 1-2. 경제수준에 따른 국가별 폐기물 처리방법의 경향 20

Fig. 1-3. 폐자원 에너지의 가치사슬 21

Fig. 1-4. 전통적 폐기물 에너지화 기술과 최신 열적 폐기물 에너지화 기술의 비교 22

Fig. 1-5. Global renewable energy use in 2030 23

Fig. 1-6. 유기성 폐기물 및 바이오매스의 메탄화 공정 24

Fig. 1-7. 국내 폐기물 처리방법별 변화추이 25

Fig. 1-8. 국내 폐기물 고형연료 생산현황(2009 ~ 2014) 26

Fig. 1-9. 전 세계 폐기물관리 시장 전망 29

Fig. 1-10. 전 세계 폐기물에너지 시장 전망 30

Fig. 1-11. 전 세계 폐기물관리 시장의 투자전망 30

Fig. 1-12. 유럽의 폐기물 에너지화 비율 31

Fig. 1-13. 미국의 폐기물 에너지화 시설의 연도별 경향 34

Fig. 1-14. 2015년 에너지원별 신재생에너지 발전량 37

Fig. 1-15. 타운별 에너지 대상 폐자원 물량 38

Fig. 3-1. 전 세계 지역별 MSW의 발생량 예측 42

Fig. 3-2. 전 세계 지역별 MSW 발생량의 점유율 예측 42

Fig. 3-3. 국가별 MSW의 구성 비율 44

Fig. 3-4. 국가별 소득차이에 따른 폐기물의 구성 성분 45

Fig. 3-5. 지역별 도시인구의 고령자 인구비율: 1950~2030 46

Fig. 3-6. 국민 총소득(GNI)과 1인당 폐기물 발생량의 상관관계 46

Fig. 3-7. MSW관리의 가치사슬 47

Fig. 3-8. 도시 경관을 고려한 개방형 폐기물 재활용 시설의 설계 예 49

Fig. 3-9. 폐기물의 관리 계층 51

Fig. 3-10. MSW 관련 기술의 전망 54

Fig. 3-11. 전 세계 지역별 관리 대상 MSW 55

Fig. 3-12. MSW 관리 시장의 수익률 전망 56

Fig. 3-13. 분야별 MSW 관리 기술 시장 동향 57

Fig. 3-14. 수집 분야의 MSW 관리 기술 시장 동향 57

Fig. 3-15. 처리 분야의 MSW 관리 기술 시장 동향 58

Fig. 3-16. 에너지 회수 분야의 MSW 관리 기술 시장 동향 59

Fig. 3-17. 최종 처분 분야의 MSW 관리 기술 시장 동향 59

Fig. 3-18. 지역별 MSW 관련 시장규모 전망 60

Fig. 3-19. 아시아 태평양 지역의 연간 MSW 관련 시장의 동향 61

Fig. 3-20. 서유럽 지역의 연간 MSW 관련 시장의 동향 63

Fig. 3-21. 북아메리카 지역의 연간 MSW 관련 시장의 동향 64

Fig. 3-22. 국내 폐기물 관리정책의 우선순위 65

Fig. 3-23. 국내 및 독일의 소각시설 에너지회수 현황 비교 69

Fig. 3-24. 미국의 유해폐기물 분류체계 79

Fig. 3-25. 일본의 유해폐기물 분류체계 80

Fig. 3-26. 국내 지정폐기물의 분류체계 및 종류 82

Fig. 3-27. 지역별 에너지 회수 소각시설의 세계 시장 점유율 85

Fig. 3-28. 전형적인 소각시설의 예 87

Fig. 3-29. 화격자 소각로 형식의 폐기물에너지 시설 사례 88

Fig. 3-30. 유동층 소각로 형식의 폐기물에너지 시설 사례 89

Fig. 3-31. 킬른형 소각로의 전형적인 구조 90

Fig. 3-32. PECK 공정의 Block Diagram 91

Fig. 3-33. 폐기물의 열적처리 기술 종류별 개념도 93

Fig. 3-34. MSW를 대상으로 하는 일본의 가스화 시설 분포 96

Fig. 3-35. 혐기성 소화공정의 기본개념 97

Fig. 3-36. 음식물 폐기물의 대규모 혐기성 소화시설(SESA, Italy) 98

Fig. 3-37. 바이오가스 열 소비의 현재 추세와 NREAP 로드맵 비교 99

Fig. 3-38. 재생 가능한 천연가스의 세계 시장 동향 101

Fig. 3-39. 유럽 국가들의 유기성 폐기물 원천 분리 현황 102

Fig. 3-40. 혐기성 소화시설의 최적화 예 103

Fig. 3-41. 매립가스 회수 분야에 사용되는 용어의 정의 104

Fig. 3-42. 전 세계 매립지 메탄가스의 배출 추세 104

Fig. 3-43. 유럽 및 미국의 매립가스의 에너지 회수 현황 105

Fig. 3-44. 유럽의 바이오 가스의 1차 에너지 생산량 107

Fig. 3-45. 미국의 매립가스 회수 사업 현황 108

Fig. 3-46. 바이오가스를 이용한 매립지 침출수 증발 개념도 109

Fig. 3-47. 국내 고형연료 및 가스화 기술의 개발 사례 123

Fig. 3-48. 가연성 폐기물 에너지 기술개발 로드맵 126

Fig. 3-49. 유기성 폐기물 에너지 기술개발 로드맵 127

Fig. 3-50. 페자원 에너지 기술개발 로드맵 128

Fig. 3-51. 국내 유해폐기물 관련 연구 로드맵(2006 ~ 2010년) 130

Fig. 3-52. 국내 유해폐기물 관련 연구 로드맵(2008 ~ 2012년) 131

Fig. 3-53. 국내 유해폐기물 관련 연구 로드맵(2008 ~ 2012년) 131

Fig. 3-54. 전 세계 총 폐기물의 발생강도 132

Fig. 3-55. 전 세계 도시폐기물의 발생강도 133

Fig. 3-56. 전 세계 도시폐기물의 소각비율 133

Fig. 3-57. 바이오매스 및 폐기물을 이용한 전기생산 강도 134

Fig. 5-58. 유럽의 폐기물 관리 현황 135

Fig. 5-59. 유럽의 도시폐기물 처리 현황(2011년) 135

Fig. 5-60. 2001년과 2011년의 유럽 폐기물 처리방법별 변화 136

Fig. 3-61. 소각을 통한 에너지 회수 능력을 갖춘 유럽 내 6개 국가의 수입능력 137

Fig. 3-62. 온실 가스 감축 목표에 대한 폐기물에너지 기설의 기여 137

Fig. 3-63. 유럽 내 국가별 혐기성 소화시설의 처리용량 현황 139

Fig. 3-64. 독일의 혐기성 소화 시설의 현황 140

Fig. 3-65. 네덜란드의 퇴비 시설과 혐기성 소화 시설의 통합 운영 사례 140

Fig. 3-66. 유럽의 국가별 매립가스의 잠재력 변화량 142

Fig. 3-67. 유럽의 매립지 메탄가스의 생성 및 회수 현황 143

Fig. 3-68. 유럽의 국가별 매립 가스 회수 현황(EEA 온실 가스 인벤토리 2010) 143

Fig. 3-69. EEC의 폐기물 관리계층 144

Fig. 3-70. 미국의 폐기물에너지 회수를 위한 소각시설 현황 145

Fig. 3-71. 2012년 미국의 폐기물 소각처리량 및 순 발전량 145

Fig. 3-72. 미국의 연도별 소각기술을 이용한 고형폐기물의 처리량과 발전량 현황 146

Fig. 3-73. 미국의 각 주별 소각에 의한 폐기물에너지 시설의 현황 147

Fig. 3-74. 미국의 폐기물에너지의 재생에너지 관련 정책 현황 147

Fig. 3-75. 미국의 각 주별 폐기물에너지에 대한 재생에너지 관련 정책 현황 148

Fig. 3-76. LCA에 의한 폐기물에너지시설의 온실가스 감축효과 148

Fig. 3-77. 폐기물 에너지 시설을 운용하는 지역사회와 각 주 평균 물질 재활용률 비교 149

Fig. 3-78. 미국의 물질재활용 현황 150

Fig. 3-79. 2010년 세계 주요국가의 매립가스 배출량 현황 150

Fig. 3-80. 미국의 각 주별 폐기물의 처리현황 151

Fig. 3-81. 미국의 각 주별 물질 재활용 및 폐기물에너지 비율 152

Fig. 3-82. 연도별 일본의 폐기물 발생현황 153

Fig. 3-83. 일본의 폐기물 처리방법별 현황 154

Fig. 3-84. 일본의 운영개시 연도별 에너지를 회수하는 소각시설의 수와 시설규모 155

Fig. 3-85. 일본의 운영개시 연도별 소각시설의 발전 및 수요처 현황 155

Fig. 3-86. 일본의 운영개시 연도별 발전이외 열에너지 회수 소각시설 및 수요처 현황 156

Fig. 3-87. 일본의 소각시설로부터 생산된 전력의 외부 공급현황 157

Fig. 3-88. 일본의 소각시설로부터 생산된 열에너지의 외부 공급현황 157

Fig. 3-89. 2014년 일본의 에너지 생산현황 158

Fig. 3-90. 일본의 바이오매스를 이용한 전력생산량 159

Fig. 3-91. 1차 에너지 대비 신재생에너지 생산량 증가 추이 162

Fig. 3-92. 2015년 원별 신재생에너지 생산량 비중 및 전년대비 생산량 비교 162

Fig. 3-93. 총발전량 대비 신재생에너지 발전량 증가 추이 163

Fig. 3-94. 2015년 원별 발전량 비중 및 전년대비 발전량 비교 163

Fig. 3-95. 신재생에너지원별 기업체수 현황 168

Fig. 3-96. 신재생에너지원별 고용인원 현황 168

Fig. 3-97. 신재생에너지원별 매출액 현황 169

Fig. 3-98. 신재생에너지원별 투자액 현황 169

Fig. 3-99. 2015년 세계 1차 에너지 총 소비량 및 재생에너지 비율 174

Fig. 3-100. 2015년 세계 재생에너지의 원별 현황 175

Fig. 3-101. 1990년부터 2015년까지의 세계 재생에너지의 연평균 성장률 175

Fig. 3-102. 2015년 세계 지역별 고체 바이오 연료 및 수력의 공급현황 176

Fig. 3-103. 2015년 지역별 1차 에너지 공급 대비 재생에너지의 비중 176

Fig. 3-104. 2015년 세계 재생에너지 소비영역 현황 177

Fig. 3-105. 2015년 세계 전기 생산량의 에너지원별 비중 178

Fig. 3-106. 2016년 OECD국가 1차 에너지 생산의 에너지원별 비중 178

Fig. 3-107. 2016년 OECD 국가의 재생 에너지원별 비중 179

Fig. 3-108. 1990년부터 2016년까지의 OECD 국가 총 재생에너지 연간 증가율 179

Fig. 3-109. 연도별 OECD 국가의 재생에너지 성장률 변화 180

Fig. 3-110. OECD 국가의 지역별 재생에너지 공급량 현황 181

Fig. 3-111. OECD 국가의 재생에너지 소비영역 현황 181

Fig. 3-112. 2016년 OECD 국가의 총 전력 생산현황 182

Fig. 3-113. 1990년부터 2016년까지의 OECD 국가들의 재생 에너지를 이용한 발전량 증가율 183

Fig. 3-114. 2016년도의 OECD 국가들의 재생 에너지를 이용한 발전량 현황 183

Fig. 3-115. OECD 국가들의 지역별 재생 에너지 생산의 점유율 184

Fig. 3-116. 환경부의 폐자원에너지 정책 인지도 187

Fig. 3-117. 사업 및 R&D의 환경부 정책 연계성 187

Fig. 3-118. 사업 및 R&D의 관계부처 연계성 187

Fig. 3-119. 사업 및 R&D 수행의 장애요인 187

Fig. 3-120. 폐자원에너지 기술 분야별 중요도 188

Fig. 3-121. 폐자원에너지 기술별 개발의 시급성 188

Fig. 3-122. 선진기술 대비 기술격차 188

Fig. 3-123. 에너지 수입대체 효과 188

Fig. 3-124. 폐자원에너지 기술별 파급효과 188

Fig. 3-125. 폐자원에너지 기술별 시장 성장성 189

Fig. 3-126. 폐자원에너지 기술별 수출제품 가능성 189

Fig. 3-127. 국립환경과학원의 폐자원에너지 관련 업무 중요도 189

Fig. 3-128. 폐자원 에너지 및 폐기물 처리시설의 중장기 연구로드맵 195

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