• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제46권1호
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• pp.48-59
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• 2018

본 연구는 커피 생산 폐기물인 커피박의 효율적인 처리 및 재자원화 방안의 일환으로 목분과 혼합하여 고체 바이오 연료인 펠릿을 제조하고자 수행하였다. 먼저 펠릿 제조에 사용된 커피박의 화학적 조성과 연료적 특성을 조사하여 커피박의 펠릿 원료화 가능성을 조사하였다. 또한 다양한 조건에서 낙엽송 목분과 함께 펠릿을 제조한 후, 최적 펠릿 제조조건을 제시하였다. 커피박은 전섬유소, 단백질, 지방/오일로 구성되었으며, 0.7% 정도의 회분을 함유하고 있었다. 회분에 대한 정성분석 결과, 칼슘, 나트륨, 칼륨, 마그네슘 순으로 조사되었다. 커피박의 용이한 건조 특성으로 인한 낮은 함수율과 높은 발열량 그리고 커피박/낙엽송 펠릿의 연료적 특성(함수율, 회분 함량, 겉보기밀도, 내구성)이 국립산림과학원에서 고시한 목재펠릿 품질기준의 1급을 상회하여 커피박의 펠릿 원료화 가능성을 확인할 수 있었다. 그러나 원소분석 결과, 커피박의 높은 질소 및 유황 함량으로 고등급의 펠릿 제조용 원료보다는 $NO_x$ 및 $SO_x$를 효과적으로 제거할 수 있는 포집장치를 보유한 열병합발전소용 펠릿 원료로 적당할 것으로 생각한다. 그러나 커피박 및 낙엽송을 이용하여 1급 기준을 만족하는 펠릿을 제조하기 위하여 91 wt%의 낙엽송 목분과 9 wt%의 커피박이 필요할 것으로 추산된다. 이 조건에서 제조한 펠릿의 질소함량은 0.298% 그리고 유황 함량은 0.03%로 1급 기준을 만족하며 나머지 펠릿의 품질 항목에서도 모두 1급 기준을 상회할 것으로 예상된다. 마지막으로 커피박과 낙엽송의 구매가 및 각 등급의 목재펠릿 수요에 따라 펠릿 내의 커피박과 낙엽송 목분 양을 적절히 조절하여 펠릿을 제조할 경우, 생산비용의 절감 외에 폐기물의 이용에 따른 재자원화와 쓰레기 감량을 통한 환경부담 완화에도 일조할 것으로 생각한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.660-667
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• 2018

본 연구에서는 천안시 병천 하수종말처리장의 '열건조물'로 고형연료를 제조하기 위하여 유중건조 공정의 최적 조건을 선정하는 연구를 수행하였다. 연구결과물의 특성을 평가하기 위하여 $130^{\circ}C$, $160^{\circ}C$, $190^{\circ}C$의 온도조건에서 '유증발량 측정실험' 및 '열건조물의 유중건조 실험'을 수행하였으며, 칼로리미터와 TGA 장비를 이용하여 고형연료의 성능을 측정하였다. 또한 휴대용 복합악취측정기를 이용하여 유중건조 중 복합악취, 암모니아, 황화수소 및 총 휘발성 유기화합물의 발생농도를 측정하고, EDS 장비를 이용하여 성분분석 연구를 수행하였다. 대량생산을 고려하여 기름과 열건조물의 무게비를 임의의 비율인 4:1로 고정하였고, $130^{\circ}C$에서는 일부 내부수의 순간적인 건조 이후 기름과 열건조물의 물리적인 혼합만이 진행된다고 판단된다. 환경 친화적인 측면을 고려하였을 때, $160^{\circ}C$와 $190^{\circ}C$의 건조효율에 큰 차이가 없으므로 $160^{\circ}C$의 건조온도에서 5분 이내로 처리하는 것을 최적 조건으로 선정하였다. 본 연구에서 재조한 고형연료의 신뢰성을 확보하기 위해 화력발전소 현장연료와의 성능비교 연구를 진행한 결과 발열량 4,449kcal/kg, 함수율 2%, 회분함량 34%로 현재 사용 중인 현장연료보다 대체로 우수한 성능을 나타내었으므로 기존의 목재펠릿 뿐만 아니라 석탄에너지 또한 충분히 대체할 수 있을 것이라 판단된다.

• 에너지공학
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• 제20권3호
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• pp.231-235
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• 2011

목질계 등 유기성 바이오매스는 탄소중립(Carbon Neutral) 특성으로 인해 이산화탄소 배출이 없고, 기존의 석탄화력 혼소시에도 별도의 설비개조 없이 연료로 사용이 가능하며 연료 수급에도 안정성을 유지할 수 있다. 이러한 목질계 바이오매스를 석탄화력발전소에서 혼소하여 생산한 전력을 계통망에 공급하는 사업에 대해 CDM사업을 추진할 경우, AM0085 방법론을 적용할 수 있으며, kWh당 연료비도 유연탄보다 상대적으로 높아 경제적 추가성 입증이 가능하다. 그리고 바이오매스의 탄소중립 특성으로 목질계 바이오매스를 이용하여 생산 한 전력은 석탄을 통해 생산한 동일한 전력에 비해 1 MWh 당 $0.6737tCO_2$의 온실가스 저감효과가 존재한다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권4호
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• pp.46-53
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• 2021

바이오매스는 자연에서 얻어진 화학적 에너지로 활용할 수 있으며 곡물, 식물, 동물과 미생물 등의 모든 유기체를 말한다. 별도의 처리과정을 거치지 않아도 재생 및 재활용이 가능하여 친환경적이며 주변에서 쉽게 얻을 수 있다는 이점이 있다. 한편, 바이오매스는 열분해 또는 발효 과정을 거쳐 바이오에너지 연료로 활용할 수 있다. 따라서 화석 연료의 고갈과 환경 영향 등의 문제 해결을 위한 대체 에너지 중 하나로 평가되고 있다. 본 연구에서는 바이오매스의 반탄화 처리가 가능한 523~573K의 온도 및 불활성 분위기 조건에서 다양한 바이오매스(톱밥, 볏짚, 쌀겨, 커피박, 폐목재) 내 탄소 함량을 높이는 공정을 진행하였다. 그리고, 반탄화한 바이오매스를 탄소 농도, 연소 거동 등을 조사하여 철강 산업 등에 활용할 수 있는 고체 연료로서의 가능성을 검토하였다.

• 공업화학
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• 제20권4호
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• pp.391-395
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• 2009

폐목재의 에너지 전환을 위하여 2톤/일 규모의 고정층 가스화기($0.9m{\times}2.4m$)를 제작하여 실험하였다. 고정층 가스화 설비는 3~5 cm의 목재칩을 이용하였으며 하부에는 회전식 스토커가 설치되어있다. 목재칩 연료 투입은 다단 나이프밸브 방식으로 되어 있으며 관성력 집진설비, 가스냉각용 열교환기, ID Fan 및 Cooling tower 등으로 구성되어져 있다. 가스화기는 $700{\sim}1000^{\circ}C$ 사이에서 조업하였으며 CO: 25~40 vol%, $H_2$: 7~12 vol%, $CH_4$: 2~4 vol%, $CO_2$: 12~24 vol%의 조성을 가지는 합성가스가 생성되었다. 합성가스 발열량은 $1100{\sim}1500kcal/Nm^3$으로 나타나 공업로의 적용이 가능하였다. 또한 합성가스의 가스 엔진을 통한 전력 생산도 가능하여 1~4 kW의 전력을 생산하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권7호
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• pp.461-468
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• 2014

바이오차(biochar)는 산소가 제한된 환경에서 바이오매스를 열분해를 시켜 얻을 수 있는 고체물질을 말한다. 원료가 되는 바이오매스는 에너지작물, 임업부산물, 농업부산물 등의 폐기물을 사용할 수 있으며, 토양으로 적용 시 기후변화 완화, 화석연료 소비저감, 폐기물 처리비용저감 등의 장점이 있다. 본 연구에서는 폐목재를 원료로 바이오차를 생산하는 시스템을 대상으로 전과정평가 기법에 의해 환경에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 폐목재 1톤을 기능단위로 하였을 때 생산되는 바이오차를 토양에 적용하는 시나리오를 구성하고 지구온난화에 미치는 영향을 중심으로 환경영향을 분석한 결과, 파쇄 및 건조의 전처리 공정에서 4.048E-01 kg, 가스화 열분해공정에서 4.579E-01 kg, 토양살포 공정에서 9.070E-02 kg의 온실가스를 발생하여 총 9.534E-01 kg의 온실가스가 발생하는 것을 확인하였다. 바이오차의 토양적용 시 탄소저장효과는 252 kg으로 분석되어 251 kg의 탄소 네거티브 효과를 보였다.

• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제25권1호
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• pp.75-84
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• 2009

This study was conducted to investigate the physical properties of wood chip for fuel processing with woody biomass. Seven species are selected and processed for testing physical properties by 3-type wood chippers which are commonly used in Korea. Wood chips produced by self-propelled drum chipper and fixed type wood chipper equipped with separator were uniform in size and shape. It was shown that the bulk density of produced wood chips was decreased with increasing the wood chip layer thickness, and oak chips prepared by self-propelled drum chipper and fixed type wood chipper showed the highest bulk density.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.71-73
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• 2008

Different biosolid fuel (wood pellet) properties between trunk and root of pine (Pinus densiflora) biomass were investigated. Trunk has more organic solvent extracts and Klason lignin content which has higher heating values than root biomass component. In root biomass, polysaccharides content was higher than trunk biomass. Based on Higher Heating Value (HHD) analysis and ash content, trunk biomass showed better solid fuel characteristics than root biomass. But pine root biomass had lower HHD than trunk biomass, its HHD values were higher than other hardwood or annual plant lignocellulosic biomass.

• 한국유기농업학회지
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• 제22권4호
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• pp.531-547
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• 2014

This study analyzed the effect of Greenhouse of wood pellet fuel conversing from Diesel. Analyzed through a life cycle assessment of greenhouse gas emissions of carbon dioxide for the environmental assessment, In evaluation of the Ministry of the Environment, analyzed through the life cycle assessment of carbon dioxide emissions of the greenhouse gas and, In the case of economic evaluation, we analyzed the investment payback period to the total revenue generated by each of the calculated incentive based on the RHI and institutions reduction projects a reduction of costs associated with the reduction of fuel costs.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.443-450
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• 2019

본 연구에서는 유중건조 공정으로 커피찌꺼기 고형연료를 제조하기 위한 최적 조건을 선정하는 연구를 수행하였다. 유중건조 장비를 실험실 규모에서 파일럿 규모로 확장하여 효율을 비교 분석하였으며, 최적 조건을 선정하기 위하여 커피찌꺼기와 기름의 비율 선정, 세팅 온도, 비율별 시간에 따른 온도변화 및 함수율을 측정하였다. 또한 연구결과물(커피찌꺼기 유중건조물)의 특성분석을 위하여 칼로리미터와 TGA, 연소 장비, 연소 가스 측정기를 이용하여 생산한 고형연료의 특성분석을 하였다. 그 결과 기름과 커피찌꺼기의 비율은 4:1이었고 세팅 온도 $300^{\circ}C$로 설정 시 20분 이내에 함수율 10wt.% 이하에 도달하였다. 또한 6,273kcal/kg의 높은 발열량을 보였으나 커피찌꺼기의 경우 목재와 비슷한 성분을 지니고 있어 높은 휘도를 보이며 연소 가스에서 많은 CO를 생성하였다. 이로 인하여 화력발전소, 캠핑용 연료로는 부적합하다고 판단되나 초기 착화속도가 빠르며 발열량이 높아 현재 사용 중인 불쏘시개용 연료를 대체할 수 있을 것으로 판단된다.