• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제41권6호
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• pp.594-605
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• 2013

목질계 바이오매스는 폐기물 다음으로 가장 경제적이고 온실가스 감축 잠재력이 높은 것으로 알려진 신재생에너지원으로서 이를 이용해 개발된 바이오에너지 중에서 수송과 이용이 편리하고 발열량이 높은 목재 펠릿은 아직 가격이 다소 높지만 유럽과 일본에서는 이미 높은 보급률의 신재생에너지로 활용되고 있다. 기존 화석연료의 목재 펠릿 등 목질 바이오매스로의 연료전환을 통하여 온실가스 감축사업으로 활용하는 경우는 일본의 JCDM에서 활성화되어 있으나, 우리나라는 아직 그 기준 및 방법론 등이 정립되어 있지 않아 현재 LNG로 전환되는 사업이 활성화 되어있고 목질바이오매스 전환 사업은 등록되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구를 통해 JCDM에 등록된 목질 바이오매스 연료전환 사업을 분석하고, 2012년 KVER에 등록된 중소기업의 LNG 연료전환 사업을 기본 데이터로 하여 시나리오로 가정한 목재 펠릿으로의 연료전환 사업과 JCDM 사업, KVER의 LNG 연료전환 사업과의 비교 분석을 통하여 펠릿 연료 전환시 투자비 대비 연간 온실가스 감축효과, 연료 단가 차익으로 인한 수익과 온실가스 감축 이득 등의 수익을 비교 분석함과 동시에 온실가스 감축효과와 경제성을 분석하였다.

• 한국기후변화학회지
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• 제4권1호
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• pp.41-49
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• 2013

기후변화를 유발하는 원인물질로는 주로 화석연료의 연소에 의해 발생하는 '온실가스'가 대표적이었으나, 최근 연구를 통해 블랙카본 또한 기후변화에 기여하는 것으로 알려지고 있다. 주로 숯가마, 화목난로, 폐기물 노천소각 등 생물성 물질의 불완전연소에 의해 발생하는 블랙카본은 눈과 얼음의 표면에 붙어 알베도를 감소시키고, 태양복사에너지 흡수율을 증가시켜 눈과 얼음이 녹는 속도를 가속화 한다. 그러나, 바이오매스 연소로 발생하는 블랙카본의 배출 특성은 아직 정확하게 밝혀진 바가 없다. 본 연구에서는 이러한 블랙카본의 배출 특성을 살펴보기 위하여 화목난로를 대상으로 연소실험을 진행하였다. 연소 실험 결과, 블랙카본은 연소 온도가 낮고, 연소용 공기 공급량이 적은 조건에서 더 많이 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 블랙카본 배출계수는 벽난로에서 목재연료 A를 연소하였을 때가 1.01 g-BC/kg-Oak, 목재연료 B가 0.37 g-BC/kg-Oak, 목재연료 C가 0.29 g-BC/kg-Oak으로 산정되었고, 소형난로에서 목재연료 A를 연소하였을 때 0.25 g-BC/kg-Oak으로 산정되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.401-408
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• 2021

에너지 분권 및 신재생에너지 정책에 따라 연료용 목재칩 보급도 증가하고 있는 추세이다. 본 연구는 연료용 목재칩(Wood chip)을 이용하여 농촌지역에 난방에너지를 공급하는데 필요한 기술적 방법을 제시하는데 목적이 있다. 따라서 본 연구에서는 10톤의 목재칩을 적재할 수 있는 간이 자연환기건조장을 설치하여 8개월 동안 자연건조의 효과를 파악하고 이를 바탕으로 연료용 목재칩 품질기준을 충족하기 위한 자연건조 방법을 도출하고자 하였다. 연구결과 농촌지역에서 쉽게 조달할 수 있는 재료로 자연환기건조장을 갖춘다면 약 90일간의 건조 기간을 거쳐 함수율 20% 이하의 고품질 연료용 목재칩을 생산할 수 있음을 확인하였다. 또한 규격에 부합하는 흡기 및 배기 시스템을 갖출 경우 목재칩 품질에 영향을 주는 곰팡이의 번식과 발효의 효과적인 차단이 가능하였다. 이와 같은 연구결과는 고비용 강제건조 설비를 도입하지 않더라도 농촌지역의 여건에 부합하는 저비용의 자연건조시스템을 통해서도 품질기준을 충족하는 양질의 목재칩 생산이 가능함을 증명한다. 따라서 미이용 산림바이오매스를 활용한 연료용 목재칩 자연건조기술 개발사업, 농촌보급용 소규모 자연건조장의 성능 및 설계기준 등과 관련한 정책수립이 요구된다.

• 에너지공학
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• 제24권2호
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• pp.120-128
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• 2015

본 연구에서는 목재펠릿보일러의 연료공급 장치에 따른 연소특성의 분석을 위해, 낙엽송을 주요 구성성분으로 하는 1급 목재펠릿 연료 및 연소시스템인 목재펠릿보일러를 이용하여, 연료공급 장치(feeder)의 유형 및 형태에 따른 버너의 온도 및 배기가스($O_2$, $CO_x$, $NO_x$)의 농도 등이 측정, 비교, 분석되었다. 스프링 연료공급 장치가 실험 조건으로 적용된 경우의 버너의 평균 온도는 약 $821.76^{\circ}C$, 배기가스 산소 농도는 약 8.88%, 일산화탄소 농도는 약 93.35ppm, 이산화탄소 농도는 약 12.15%, 질소산화물의 농도는 약 139.83 ppm으로 측정되었으며, 이는 스크류 형태의 연료공급 장치가 설치된 실험조건에 비해 완전연소 조건에 도달하였으며, 배기가스의 평균농도가 허용 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 스크류 피치의 증가에 따른 연소효율이 증가하는 것으로 나타났다. 목재 펠릿의 완전연소를 위한 조건에 근접, 조성하기 위해서는 연료의 투입량 조절과 더불어 투입되는 공기의 양을 제어하는 연구가 요구된다.

• 유기물자원화
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• 제20권2호
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• pp.15-19
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• 2012

폐목재를 자원화하는 방법은 물질재활용과 에너지재활용으로 분류된다. 물질재활용은 폐목재를 원료로 파티클보드 또는 MDF를 생산하는 것 등이 포함되며 분리배출 및 수집을 통해 수차례 재활용이 가능한 장점이 있다. 에너지재활용은 칩을 제조하여 열병합발전 또는 보일러의 원료로 에너지를 생산하는 것을 말한다. 화석연료를 사용하는 발전소, 보일러 등에서 기존의 연료(석유, 화석연료 등)를 폐목재로 대체하면 화석연료 구입비용과 폐목재를 폐기물로서 처리하는 비용을 절감할 수 있다. 본 연구는 폐목재를 원료로 하여 파티클보드 생산공정과 열병합 에너지 생산공정을 전과정평가의 방법으로 지구 온난화에 미치는 영향을 분석하였다. 폐목재 1톤을 사용하여 파티클보드 생산공정은 112kg의 온실가스 를 배출하며, 열병합에너지공정은 382kg의 온실가스를 배출하는 것으로 분석되었으며, 분석조건은 파티클보드의 평균수명 14년과 재활용회수 16회를 가정하였고, 이때 임시적 탄소저장능을 고려하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.247-247
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• 2010

본 연구는 주류 제조과정에서 발생하는 생전분발효 부산물을 펠릿(pellet)연료로 전환하는 과정에서 효율적인 방법에 대해 기술한다. 술을 정제하는 과정에서 발생하는 주박을 펠릿화하고 재생청정에너지인 폐자원의 효율성을 높이기 위한 방법을 제안한다. 술을 정제하고 남은 지게미를 주박(酒粕, 술지게미)이라 하고 흔히 부드러운 것을 단단하게 뭉친 알갱이를 펠릿이라 한다. 현재 펠릿화는 폐목재를 분쇄후 성형, 가공하여 목재펠릿을 만들어 상용화하고 있다. 목재펠릿은 성형, 가공하는데 비용이 주박보다 많이 들고 열량도 더 낮음을 확인하였다. 목재소에서 나온 나무(톱밥)와 주박을 열량측정기를 이용하여 측정한 결과로 나무는 약 1850 Kcal이고 주박은 약 1989 Kcal가 측정되었다. 나무는 일반 목재소 세 곳에서 채취한 것이고 주박은 막걸리, 약주 및 청주의 술지게미를 실험에 사용한다. 주류업체에서도 술을 정제하고 남은 주박을 처리하는데 많은 곤란과 비용이 든다. 또한 주박을 해양에 투척하여 처리해 왔으나 2012년부터 해양투기가 금지되어 더욱 처리에 곤란을 겪게 된다. 최근 주박을 토양개량제(비료)로 개발하여 사용하기도 하나 본 연구에서 제안하는 장점은 농산물을 재배해서 주류제조시 발생되는 주박을 펠릿화하여 연료로 사용하고 남은 재를 토양개량제로 사용하는 장점이 있다. 제품의 전체 라이프 사이클을 통해 환경으로 방출되는 모든 것을 가능한 한 0(zero)으로 하는 활동인 제로-이미션(zero-emision)이 된다. 이는 단순히 배출량만을 줄이는 것이 아니라 폐기물을 유용한 자원으로 활용한다는 측면이 가장 큰 이점이 된다. 주박의 효율성을 높이기 위해 주박을 종류별로 주박과 목재를 섞는 방법으로 열량을 측정하였다. 먼저 열량이 높은 순서로 막걸리 주박과 약주 주박의 비율을 1:1, 1:0.5, 1:0.2, 두 번째 막걸리 주박과 청주 주박의 비율을 1:1, 1:0.5, 1:0.2, 세 번째 막걸리 주박과 나무 톱밥의 비율을 1:1, 1:0.5, 1:0.2로 섞어서 열량을 측정하였다. 열량이 높은 순서는 세 번째(2015Kcal), 두 번째(1995Kcal), 첫 번째(1868Kcal)의 순이었다. 가장 열량이 높은 막걸리 주박과 나무 톱밥을 섞은 것이 가장 효율성이 높다. 주박 펠릿의 장점은 친환경적인 소재이고 지속적으로 재생이 가능한 에너지원이다. 더욱이 주박 펠릿은 발열량이 높고 다른 바이오매스 원료에 비해 청정하다는 큰 장점을 지니고 있다. 또한 사용에 소요되는 유지 관리비용을 최소화할 수 있고 자동화가 가능하여 사용에 편리하다. 가격면에서 화석연료에 비해 안정적이고 체적 또한 작아 이송의 큰 장점을 가지고 있다. 현재 펠릿의 경우는 목재펠릿이 제품화되어 있지만 주박을 이용하여 제품의 펠릿화를 통한 연료원으로 사용하는 경우는 전 세계 전무한 상태로 폐자원을 재사용하는 효율성이 제시된다. 향후 과제로 주박을 이용한 펠릿 연료원의 기술이 개발되고 기계적인 시스템을 개발하면 저탄소 녹색성장 신재생에너지 연료의 획기적인 미래형 에너지시스템이 될 것이다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제45권8호
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• pp.22-31
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• 2016

• 한국산림과학회지
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• 제111권1호
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• pp.177-185
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• 2022

이 연구의 목적은 산림바이오매스를 이용한 에너지 시설의 경제적 타당성을 검토한 것이다. 산림청 산림에너지자립마을 사업의 자료를 이용하여 에너지 시설의 운영 수지를 분석하였다. 에너지 시설은 열병합 발전기와 목재칩 보일러로 구성되며 목재칩을 연료로 사용한다. 목재칩은 목재펠릿보다 발열량이 낮지만 가격도 낮다. 시설 운영의 수입은 전기, 열, REC로 구성되며 추가로 화석연료 대체에 의한 탄소배출권을 고려하였다. 비용에는 연료비용과 고정비용이 포함되며, 초기 시설투자는 매몰비용으로 간주하였다. 가동률 55%, 목재칩 가격 95,000원/톤의 조건에서 에너지 시설의 연간 순수입은 양으로 나타났다. 시설 운영의 중요한 요소는 가동률과 연료비용이다. 두 요소를 조정하면서 시뮬레이션한 결과 가동률 50%, 목재칩 가격 100,000원/톤의 조건에서 연간순수입은 음으로 나타났다. 운영 수지를 개선하기 위해 가동률을 올리거나 연료 가격을 낮추는 노력이 필요하다. 탄소배출권을 판매한다면 시설 운영의 수익성을 개선한다. 또, 산림바이오매스의 에너지 이용을 촉진하기 위해 재생에너지로 공급한 열에 가격 보조를 할 필요가 있다.

• 유기물자원화
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• 제21권1호
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• pp.76-84
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• 2013

본 연구에서는 RDF와 목재펠릿 그리고 폐목재, 폐섬유, 폐비닐 각각 폐기물로 반응속도를 분석하기 위해 열중량 감량 분석, 비등온 실험, 삼성분, 화학적 조성 분석, 발열량, 활성화 에너지(E) 기울기를 실험하고 값을 구하였다.고형연료의 각각의 삼성분을 비교하였을 때 RDF가 목재펠릿 보다 수분함량이 적게 나왔으며 발열량을 통해 각각의 폐기물 고형연료에서 연소반응 속도을 비교하여 보면 폐비닐의 연소반응이 제일 크게 나타났다. RDF와 목재펠릿을 비교해보면 회분의 차이는 목재펠릿이 좋다는 것을 알 수 있지만 활성화에너지로 비교하게 되면 RDF의 효율이 다른 4가지의 연료보다 좋다는 것을 알 수 있다. RDF는 승온 속도에 따라 차이가 있지만, $320{\sim}720^{\circ}C$ 사이에서 반응이 일어나는 것을 확인 할 수 있다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제19권3호
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• pp.597-632
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• 2010

지구온난화의 주요 원인이 되는 온실가스 증가는 화석연료의 사용과 세계 각 지역에 분포된 산림의 벌채 및 파괴에 주로 기인하고 있다. 화석연료의 연소는 대기에 탄소를 증가시키는 반면에 산림자원과 더불어 화석연료 소비의 감소를 초래하는 연료용 목재의 사용은 대기의 탄소를 일정하게 유지하는 역할을 수행한다. 특히, 목조 주택과 목조구조물, 그리고 산림을 구성하는 나무는 지하에 매장된 화석연료처럼 대기로부터 탄소를 흡수하여 저장하는 기능을 한다. 따라서 본 연구는 지구온난화의 완화를 위해 산림자원이 기여하는 현안들을 논의하기 위해 목재시장, 화석연료시장, 탄소순환 과정을 결합한 통합모형을 개발하였다. 본 연구는 이산시간 적정제어이론을 사용하여 통합모형에 포함된 내생변수들의 적정시간경로와 운동방정식, 그리고 정상상태에서의 해를 도출하였다. 본 연구는 이 결과를 바탕으로 대기에 축적되는 탄소를 줄이기 위해 규제당국이 교부하거나 부과할 보조금 및 조세의 적정규모를 규명하였다. 아울러 본 연구는 대기에 축적되는 탄소로 인해 발생하는 사회적 비용의 증가가 내생변수들에 미치는 영향을 분석하기 위해 시뮬레이션을 시도하였다. 그 결과 본 연구는 기존연구들이 제안한 연구결과와는 달리 사회적 비용의 증가가 산림자원의 적정수확기간에 미치는 영향이 매우 미약하다는 사실을 발견하였다.