뽕따조

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 음식물류폐기물 사료화 처리 대체방안 : 수소화를 중심으로

영문 : Alternative to feed treatment of food waste : focusing on hydrogenation

과제 팀명

뽕따조

지도교수

김주식 교수님

개발기간

2020년 9월 ~ 2020년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 환경공학부 20178900** 김*진(팀장)

서울시립대학교 환경공학부 20178900** 김*민

서울시립대학교 환경공학부 20178900** 이*민

서울시립대학교 환경공학부 20178900** 이*윤

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

최근, 지속적인 아프리카 돼지 열병(ASF)의 발생으로 인해 음식물류폐기물을 재활용한 사료에 대한 안정성 문제가 대두되면서 기존 사료화 되던 음식물류 폐기물에 대해 새로운 처리방안이 필요한 상황이다. 또한, 최근 정부의 그린뉴딜 정책에서 수소차 보급을 주요 과제 중 한가지로 상정하고 있고, 이를 위해서는 수소 에너지 충전인프라 구축이 반드시 뒷받침 되어야하지만 턱 없이 부족한 실정이다. 본 설계에서는 가축사료화 시설을 수소 에너지화 시설로 바꾼 공정을 제시하고 수소에너지 생산을 증대시키고 이에 대한 경제성과 효율성을 고려해보았다. 혐기성 메탄 발효 공정의 수소발효조로 음식물류폐기물이 들어가기 전 고액분리 과정을 거쳐 음폐수를 만들고 이를 수소 혐기성 발효와 메탄 발효를 거쳐 수소를 생산하는 공정을 설계해 필요한 희석수와 설치비를 줄였다. 수소발효조로는 3기의 배치형 소화조에서 각각 2일분의 음폐수가 6일간 발효되어 연속적으로 반응이 일어나고, 계절에 따라 달라지는 음식물류 폐기물의 특성을 고려하여 1개의 예비조를 두었다. 또한, 침출수는 고농도 미생물 층이 형성돼 소화일수를 줄일 수 있는 UASB 반응기에서 0.6일간 메탄발효 되도록 설계하였다. 메탄을 개질해서 수소를 생산하는 공정은 이미 상용화된 공정이기에 반응기를 상세 설계하지는 않고, 화학 공정 시뮬레이션 프로그램인 DWSIM을 이용하여 공정의 타당성과 수율을 입증하였다. 본 설계의 목적인 수소에너지화 시설이 기존의 사료화 시설을 친환경적, 경제적, 현실적으로 대체할 수 있을지를 평가하기 위해 공정에 대한 경제성 평가인 BC분석을 진행했고, 그 결과 값으로 1.62을 얻어 사업의 경제성을 입증할 수 있었다. 이를 통해, 수소 가격을 현재 수소 생산 단가인 3099원에서 1650원까지 낮춰도 현재와 같은 경제성을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

개발 과제의 배경 및 효과

◇ 그린 뉴딜 정책에 따른 수소차 보급 확대
최근 정부가 그린 뉴딜 정책을 발표함에 따라 신재생 에너지로의 전환이 강조되고 있다. 정책의 주요 과제 중 하나는 친환경 미래 모빌리티 사업으로, 온실가스 감축 및 미래 자동차 시장 선점을 위해 전기·수소차의 보급을 늘리는 사업이다. 구체적 목표로는 전기자동차 113만대와 수소차 20만대를 보급, 충전인프라 450대 설치와 수소 생산기지 등 수소 유통기반 구축이 있다.

개발 과제의 목표와 내용

내용

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

내용

경제적 및 사회적 파급효과

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

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개념설계안

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이론적 계산 및 시뮬레이션

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조립도

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조립순서

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부품도

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제어부 및 회로설계

내용

소프트웨어 설계

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자재소요서

내용

결과 및 평가

완료작품 소개

프로토타입 사진

내용

포스터

내용

특허출원번호 통지서

내용

개발사업비 내역서

완료 작품의 평가

내용

향후평가

내용

부록

참고문헌 및 참고사이트

내용

소프트웨어 프로그램 소스

내용

뽕따조

목차