[표지] 1
제출문 3
요약문 4
Executive Summary 6
목차 8
제1장 연구개요 13
1. 개념 및 목표 13
1.1. 개념 13
1.2. 최종 연구목표 15
1.3. 당해연도 연구목표 16
2. 추진배경 및 필요성 17
제2장 연구개발 수행과정 및 수행내용 21
1. 차별성 21
1.1. 기술 차별성 21
2.2. 과제 차별성 24
2. 수행과정 25
2.1. WBS 이행결과 25
2.2. 추진전략 28
2.3. 당해연도 추진체계 32
3. 수행내용 33
3.1. 유기성 폐기물 유래 고농도 악취 고도처리 기술 개발 33
3.2. 유기성 폐기물 유래 복합폐수 고도처리기술 개발 33
3.3. 가스정제용 고강도 중공사 세라믹 분리막공정 개발 34
3.4. 고효율·저비용 바이오가스 습식 정제 및 활용기술 개발 35
제3장 연구개발 수행결과 및 목표달성 정도 37
1. 유기성 폐기물 유래 고농도 악취 고도처리기술 개발 37
2. 유기성 폐기물 유래 복합폐수 고도처리기술 개발 43
3. 가스정제용 고강도 중공사 세라믹 분리막공정 개발 49
4. 고효율·저비용 바이오가스 습식 정제 및 활용기술 개발 55
4.1. 바이오가스 습식 정제기술 55
4.2. 바이오가스 활용기술 66
5. 연구개발 성과 70
5.1. 정성적 목표 70
5.2. 정량적 목표 71
제4장 활용방안 및 기대효과 181
1. 활용방안 181
1.1. 바이오가스 습식 고도정제기술 고도화 181
1.2. 바이오가스 습식 고도정제 기술연계 CO₂-free 청정수소생산 184
1.3. 바이오가스 직접 활용 세라믹 연료전지시스템 기반 에너지생산 185
2. 기대효과 186
2.1. 과학기술적 기대효과 186
2.2. 사회적 기대효과 187
2.3. 경제적 기대효과 188
제5장 결론 189
1. 유기성 폐기물 유래 고농도 악취 고도처리기술 개발 189
2. 유기성 폐기물 유래 복합폐수 고도처리기술 개발 189
3. 가스정제용 고강도 중공사 세라믹 분리막공정 개발 190
4. 고효율·저비용 바이오가스 습식 정제 및 활용기술 개발 191
4.1. 바이오가스 습식 정제기술 개발 191
4.2. 바이오가스 활용기술 개발 192
참고문헌 193
서지자료(Bibliographic Data) 194
판권기 196
[표 1.1] 주요 재생에너지 발전기술 비교 19
[표 1.2] 바이오가스 고품질화 공정 비교 19
[표 1.3] '유기성 폐자원을 활용한 바이오가스의 생산 및 이용 촉진법' 주요 내용 20
[표 3.1] 기존 유기성 폐기물 유래 악취처리플랜트 현황 38
[표 3.2] 주요 악취처리 기술의 연간 운영비용 비교 38
[표 3.3] 전해수세정 기술의 하수처리장 탈취설비 적용 시 약품비용 절감량 산출결과 39
[표 3.4] 기존 유기성 폐기물 유래 폐수처리플랜트 현황 43
[표 3.5] 기존 바이오가스 건식 고도정제플랜트 현황 49
[표 3.6] 기존 바이오가스 습식 고도정제플랜트 현황 55
[표 3.7] 메탄정제율 가스크로마토그래피 분석결과('22년 10월 18일) 64
[표 3.8] 바이오가스 습식 고도정제 Pilot 플랜트 운전일지 65
[표 3.9] 기존 바이오가스 에너지화플랜트 현황 66
[표 4.1] 바이오가스 습식 고도정제 관련 KICT 보유기술 182
[표 4.2] 2050 탄소중립 시나리오 목표 187
[그림 1.1] 연구방향 13
[그림 1.2] KICT 바이오가스 자원·에너지 재생패키지시스템 구성 14
[그림 1.3] KICT R&R 연관성 17
[그림 2.1] 고양바이오매스 에너지시설 : (좌) 견학현장, (우) 마이크로버블 부상조 28
[그림 2.2] 일산수질복원센터 : (좌) 탈황설비, (중) 수송관 역화방지장치, (우) 보일러 29
[그림 2.3] KICT 제막 인프라 30
[그림 2.4] 바이오가스 습식 정제조 유동해석 결과 : (좌) 체적, (중) 속도, (우) 압력 30
[그림 2.5] 바이오가스실험분석실 활용현황 31
[그림 2.6] 바이오가스실험분석실 환기시스템 31
[그림 2.7] 바이오가스 습식정제 파일럿 플랜트 업그레이드 36
[그림 3.1] 약액세정 기술의 약품 및 폐액처리비용 발생경로 37
[그림 3.2] Pilot 전해수세정 시스템 구성 40
[그림 3.3] Pilot 전해수세정 시스템 현장구축 현황 40
[그림 3.4] 2종 악취물질 혼합 시 전기산화 반응특성 41
[그림 3.5] Pilot 전해수세정 시스템 운용결과(3개월) 42
[그림 3.6] (좌) 전극 가속수명시험 결과, (우) 모델예측 결과 42
[그림 3.7] 오존-부상 공정구성 44
[그림 3.8] BOD 증가율 45
[그림 3.9] 유기질소 제거율 46
[그림 3.10] 오존-UV 연계처리 시 유기탄소 제거율 변화 46
[그림 3.11] 오존-세라믹 공정에 따른 분해성 유기물 지표(CODMn)[이미지참조] 47
[그림 3.12] 오존-세라믹 공정에 따른 난분해성 유기물 지표(CODCr)[이미지참조] 47
[그림 3.13] 오존-세라믹 공정에 따른 생분해도 48
[그림 3.14] 오존-세라믹 공정에 따른 암모니아성 질소 분율 48
[그림 3.15] (좌) 세라믹 표면개질 PSf 분리막, (우) 3단 가스분리막 시스템구성 50
[그림 3.16] 건식 가스분리막 제막장비 51
[그림 3.17] 3단 가스분리막 Pilot 시스템 51
[그림 3.18] PES 제막 조건별 분리막 단면형상 52
[그림 3.19] PSf 제막 조건별 분리막 단면형상 53
[그림 3.20] PI, PSf, Ce-PSf 분리막 메탄순도 및 투과도 평가 53
[그림 3.21] Ce-PSf 분리막 모듈 형태 및 사양 54
[그림 3.22] Pilot 플랜트 설치 부지(일산수질복원센터 내) 56
[그림 3.23] 바이오가스 습식 고도정제 Pilot 플랜트 주요설비 57
[그림 3.24] 메탄 및 이산화탄소 정제조 58
[그림 3.25] (좌) 메탄회수조, (우) 가스제어부 58
[그림 3.26] 바이오가스 습식 고도정제 Pilot 플랜트 P&ID 58
[그림 3.27] 메탄정제조 압력에 따른 메탄/이산화탄소 분율 60
[그림 3.28] L:G 비에 따른 메탄정제율 61
[그림 3.29] L:G 비에 따른 이산화탄소포집율 61
[그림 3.30] 메탄분율(메탄정제조 유출, 유입 바이오가스) 및 유입 Balance gas 분율 62
[그림 3.31] 이산화탄소분율(이산화탄소정제조 유출, 유입 바이오가스) 62
[그림 3.32] L:G 비에 따른 메탄/이산화탄소 분율(콤프레샤 단독가압) 63
[그림 3.33] L:G 비에 따른 메탄/이산화탄소 분율(콤프레샤 가압 및 인젝터 주입·교반) 63
[그림 3.34] 메탄정제율 분석기 측정결과 : (좌) '22년 8월 9일, (우) '22년 8월 12일 64
[그림 3.35] 고분자연료전지 기반 바이오가스 에너지화시스템 구성 67
[그림 3.36] 세라믹연료전지 기반 바이오가스 에너지화시스템 구성 67
[그림 3.37] 저온형 세라믹연료전지 구조 68
[그림 3.38] 저온형 세라믹연료전지 기반 바이오가스 에너지화시스템 구성 68
[그림 3.39] 저온형 세라믹연료전지의 연료별 출력성능 : 수소, 건조/가습 개질가스 69
[그림 3.40] 가습 개질가스에 대한 저온형 세라믹연료전지 탄소피독 양상 69
[그림 4.1] 환경기초시설 에너지화 사례(홍천에너지타운) 182
[그림 4.2] 통합관리시스템 구현예시 183
[그림 4.3] 바이오가스 활용 CO₂-free 청정수소 생산공정 차별성 184
[그림 4.4] 바이오가스 활용 중·저온형 세라믹연료전지 기반 에너지화 차별성 185