Earticle

In Korea, the daily waste production in 2015(excluding specified waste) was 404,812 tons, ofwhich household waste accounted for 12.7%(51,247 tons/day). Total household food andvegetable waste amounted to 1,120 tons/day; of this, 70% of was ultimately used as feed orfertilizer and 30% was buried. In this study, a drying unit was developed to enable theproduction of solid refuse fuel using high-moisture food waste, and its performance wasexamined through an experiment. Thus, a laboratory pyrolysis system with a drying capacity of500 kg/hr was manufactured. Food wastes were collected from a company cafeteria and fromChangwon City and used for experiment. The drying characteristics of the food waste wereexamined depending on the input temperature of the drying air. The results of the food wastedrying experiment showed that the total required drying time was approximately 20 hours, andthe drying speed was approximately 2.90 %/hr. The drying time was five hours longer than theresearch target value(15 hours per batch). However, the time was approximately 16 hours whenthe preheating and cooling times required for the input and output were excluded, which wasclose to the research target value. The drying time did not show a large difference dependingon the temperature of the input drying air. Drying time was 21 hours at 155℃, and thus dryingoperation would be possible without the use of high-temperature air(more than 200℃) whenwaste heat is utilized in the future. It is thought that rather than the temperature of the inputair, it is the contact area between the input air and the food waste that has a significant effecton reducing the drying time.

2012년 국내 총 폐기물(지정폐기물 제외) 발생량은 382,009 톤/일 으로 이 중 12.8%를 차지하는 생활폐기물 중 음식물 채소류폐기물 발생량은 13,209 톤/일 으로 이중 음식물 폐기물은 탈수 후 사료 제조 또는 매립 처리되고 있다. 본 연구에서는 고수분 음식물 쓰레기를 재활용한 고형연료 제조에 필요한 건조장치를 개발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 본 연구를 위해 건조용량 500 kg/hr인 실험실용 열분해장치를 제작하였다. 회사 구내식당 및 창원시에서 수거된 음식물 쓰레기를 실험 원료로 사용하였다. 건조공기 투입 온도에 따른 음식물 쓰레기의 건조 특성을 파악하였다. 음식물 쓰레기 건조실험 결과, 총 건조소요시간은 약 20시간 정도로 나타났으며, 건조속도는 약 2.90 %/hr로 나타났다. 건조시간은 연구 목표치인 1회당 15시간보다 5시간 소요된 것으로 나타났으나 투입 및 배출에 소요되는 예열 및 냉각 시간을 제외하면 약 16시간으로 연구목표치에 근접한 것으로 판단된다. 투입건조공기 온도에 따른 건조시간은 큰 차이를 보이지 않았으며, 특히 $155^{\circ}C$에서 21시간으로 나타나 향후 폐열 활용 시 $200^{\circ}C$ 이상의 고온의 공기를 사용하지 않아도 건조작업이 가능함을 확인하였다. 건조시간 단축을 위해서는 투입공기의 온도보다는 투입공기와 음식물 쓰레기의 접촉 면적이 큰 영향을 끼치는 것으로 판단된다.

2013년 국내 시설(비닐, 유리 온실)에서 재배되는 토마토, 풋고추, 파프리카의 생산량은 총 632,315 톤으로 잎, 줄기 등 발생되는 부산물은 수확량의 약 30%에 해당되는 189,695 톤으로 추정되며 대부분 노지에 방치 유실되거나, 소각 처리된다. 본 연구에서는 이처럼 단순 폐기되는 농업폐기물을 재활용한 고형연료 제조에 필요한 건조장치를 개발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 연구를 위해 건조용량 100 kg/hr인 실험실용 건조기를 제작하였다. 경상남도 진주시 농업기술원 온실에서 재배되는 파프리카, 토마토, 딸기, 가지, 고추 등의 부산물을 실험원료로 사용하였다. 원료성상, 원료이송방식, 송풍량, 건조온도, 건조시간에 따른 부산물 건조특성을 파악하였다. 원료를 비교적 짧게 절단하고 열풍이 배출되는 다공판위를 견인형 컨베어로 이송시키는 형태의 경우 건조실험 결과 세절된 원료에서 추출된 내부 수분이 외부로 유출되어 원료들 사이의 공극을 채워 건조공기가 원료층을 통과하지 못하게 하고, 특히 $100^{\circ}C$ 이상 고온에 노출되는 경우 원료표면에 잔류하는 유출 수분이 건조되면서 막을 형성하여 내부 원료들은 전혀 건조가 되지 못하는 현상이 관측되었다. 이러한 원료내부의 공극형성 불량으로 국부적으로 공기가 통과되는 부분만 집중적으로 급격한 건조가 진행되고 공급된 건조공기 대부분이 이 부분으로 유출되어 효과적인 건조가 전혀 진행되지 못하였다. 피건조물 사이의 공극형성을 위해 원료를 절단하지 않고 수행한 건조실험 결과 건조 풍량 및 온도에 따라 건조속도 및 처리용량이 다르게 나타나는 것을 알 수 있다. 특히 송풍량과 압력을 증가 시킨 건조 결과로 건조 상하층 간 불균일 건조 해소 및 건조속도, 건조능력에서 연구목표 치를 상회하는 결과를 보여준다. 특히 건조공기온도 $150^{\circ}C$ 이하에서 풍량을 증가시켜서 원하는 건조작업 수행이 가능함을 확인할 수 있었다.

2013년 국내 시설(비닐, 유리 온실)에서 재배되는 토마토, 풋고추, 파프리카의 생산량은 총 632,315톤으로 잎, 줄기 등 발생되는 폐기물은 수확량의 약 30%에 해당되는 189,695 톤으로 추정되며 대부분노지에 방치 유실되거나 소각 처리된다. 본 연구에서는 이 처럼 단순 폐기되는 농업폐기물을 재활용한고형연료 제조에 필요한 건조 장치를 개발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 연구를 위해건조용량 100kg/hr인 실험실용 건조기를 제작하였다. 경상남도 진주시 농업기술원 온실에서 재배되는파프리카, 토마토, 딸기, 가지, 고추 등의 부산물을 실험원료로 사용하였다. 원료성상, 원료이송방식,송풍량, 건조온도, 건조시간에 따른 부산물 건조특성을 파악하였다. 원료를 비교적 짧게 절단하고 열풍이 배출되는 다공판위를 견인형 컨베이어로 이송시키는 형태의 경우 건조실험 결과 세절된 원료에서 추출된 내부 수분이 외부로 유출되어 원료들 사이의 공극을 채워 건조공기가 원료 층을 통과하지 못하게하고, 특히 100℃ 이상 고온에 노출되는 경우 원료표면에 잔류하는 유출 수분이 건조되면서 막을 형성하여 내부 원료들은 전혀 건조가 되지 못하는 현상이 관측되었다. 이러한 원료내부의 공극형성 불량으로 국부적으로 공기가 통과되는 부분만 집중적으로 급격한 건조가 진행되고 공급된 건조공기 대부분이이 부분으로 유출되어 효과적인 건조가 전혀 진행되지 못하였다. 피건조물 사이의 공극형성을 위해 원료를 절단하지 않고 수행한 건조실험 결과 송풍량 및 온도에 따라 건조속도 및 처리용량이 다르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 특히 송풍량과 압력을 증가시킨 건조 실험결과 건조 상하층 간 불균일 건조해소 및 건조속도, 건조능력에서 연구목표치인 100kg/hr, 60%/hr를 상회하는 결과를 보였다. 특히 건조공기온도 150℃ 이하에서도 송풍량을 증가시켜서 원하는 건조작업 수행이 가능함을 확인할 수 있었다. 결론적으로 시설농업폐기물 같은 산물밀도가 작은 초본계 원료도 컨베이어형 원료이송 형태로 연속식 열풍건조가 가능함을 확인하였다.

In 2015, the production of tomato, green pepper and paprika grown in facilities is 705,506tons. The amount of wastes derived from the whole production is estimated 189,695 ton andmost of the wastes is abandoned or burned. To manufacturing of solid fuel by reuse of thewastes, the drying unit which have 100 kg/hr of drying capacity was developed andexperimented. The paprika, tomato, strawberry, eggplant and green pepper grown in facilities ofGyeongsangnam-do Agricultural Research & Extension Services were used for the experimentsand investigated of the heated-air drying characteristics as the formation of raw materials, conveying type, flow rate, drying air temperature and drying time. As the drying result of thecut materials which was conveyed by drag type, the materials were not dried at all because thedrying air could not pass through the inside of the materials which had no void. Especially,over 100℃ of drying air condition, the dried wall made of outflow water from the cutmaterials have prohibited from drying. By the poor formation of the void inside of the cutmaterials, drying process could not be carried out effectively. To improve the void formation ofthe materials, the uncut raw materials were used for experiments. Drying speed and dryingcapacity of the uncut materials were varied with flow rates and drying air temperatures. In caseof increasing the flow rate and static pressure, ununiform drying between upper and bottomdrying layer was solved and it showed over 100 kg/hr of drying capacity and 60%/hr of dryingspeed. Below 150℃ of drying air temperature, the drying capacity and speed can beaccomplished by increasing the flow rate. The wastes grown in facilities with low bulk densitycan be dried continuously by conveyor type of material conveying in conclusion.

본 연구에서는 기존의 전통적인 다짐관리방법의 문제점을 보완하고자 TDR(Time Domain Reflectometry)을 이용하여 지반의 함수비와 건조단위중량을 측정하는 연구를 수행하였다. Flat TDR 시스템은 지반의 교란을 일으키기 않는 장비로써 측정값을 검증하기 위하여 주문진표준사 외 7개소의 현장대상 지반의 시료에 대하여 건조밀도와 함수비를 측정하였다. 함수비구간은 3, 6, 9, 12, 15, 18%의 6개 구간으로 나누어 측정을 하였으며 실험결과는 통일분류법에 따라 확인하였다. 실내실험 결과, 함수비는 SP시료의 경우 약 0.7%, SM시료의 경우 약 1.3%의 오차를 보였다. 또한 건조단위중량은 SP시료의 경우 약 7%, SM시료의 경우 약 5%의 오차를 확인하였다. 이는 점토나 자갈을 제외한 모래 또는 실트질 모래 지반에서는 안정적인 값을 도출함을 확인할 수 있었다. 실험 결과를 통하여 Flat TDR 시스템의 측정값이 기존의 전통적인 다짐관리방법과 유사한 값을 도출하는 것을 확인할 수 있었고 이는 빠른 시공성과 경제성을 필요로하는 건설현장에서 Flat TDR 장비가 적합하다는 것을 판단할 수 있었다.

In this study was conducted to measure the water content and dry unit weight of the ground using TDR (Time Domain Reflectometry) in order to supplement the problems of the conventional compaction management method. The Flat TDR system is a device that does not cause ground disturbance, and in order to verify the measured values, the dry density and water content were measured for samples of the ground subject at 7 sites other than Jumunjin Standard Temple. The water content section was divided into 6 sections of 3, 6, 9, 12, 15, and 18%, and the experimental results were confirmed according to the unified classification method. As a result of the indoor experiment, the water content showed an error of about 0.7% for the SP sample and about 1.3% for the SM sample. In addition, the dry unit weight confirmed an error of about 7% for the SP sample and about 5% for the SM sample. It was confirmed that stable values were derived in sandy or silty sandy ground except for clay or gravel. Through the experimental results, it was confirmed that the measured values of the flat TDR system derive similar values to the existing traditional compaction management method, and it was determined that the flat TDR equipment was suitable for construction sites that require quick constructability and economic feasibility.