• 에너지공학
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• 제23권3호
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• pp.211-220
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• 2014

본 연구에서는 목재펠릿의 연소 시 발생되는 타르, 재, 클링커의 생성 특성 분석과 더불어, 1등급 목재펠릿의 함수율에 따른 목재펠릿보일러의 성능 분석이 수행되었다. 타르는 목재펠릿이 연소됨에 따라 생성되어 연소실 전열면에 부착되었고, 전열면에 부착되거나 배기가스와 함께 배출되지 못한 재의 경우, 바닥면에 축적되었으며, 클링커는 3등급 목재펠릿의 연소 중에 버너부에서 생성, 고형화되는 것으로 나타났다. 목재펠릿의 등급이 결정되는 요인으로써 함수율은 중요한 요인으로 작용된다. 벌채부산물을 이용한 목재펠릿은 불균일한 함수율로 인해, 연소 생성물의 발생량이 증가되는 경향을 나타내었으며, 이에 따른 연소시스템에서의 효율 저하, 시스템 작동 오류 등의 문제점이 발생되었다. 특히, 목재펠릿의 함수율에 따른 목재펠릿보일러의 성능 분석에서, 1등급 목재펠릿의 함수율이 6.6%p 증가하였을 때, 보일러효율이 약 27.08%p 감소되는 것으로 나타났다.

• 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.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.246.2-246.2
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• 2010

본 연구는 저탄소 녹색성장의 국가 정책에 맞추어 주류 제조과정에서 발생하는 생전분발효 부산물인 주박(酒粕, 술지게미)을 펠릿화(pellet) 하는 것이 목적이다. 주류 제조과정에서 발생하는 주박을 100g당 물 100ml 비율로 섞어 충분히 반죽 후 녹즙기로 압축 성형화 하는 과정을 대신 하여 주박을 뽑았다. 이 주박을 온열 건조기에서 20시간이상 건조 시키면 완성이 된다. 주박펠릿은 폐기물을 재활용한 것이기 때문에 열량-가격대비를 비교해 보았을 때 등유 8950kcal-1000원/L, 경유 9050kcal-1433원/L, 면세경유 9050kcal-821/L, 우드 1812kcal-400원/kg, 주박 1989kcal-200원/kg으로 훨씬 저렴하며 열량도 높다. 주류업체에서 주박을 폐기물 처리하므로 가격 책정은 어렵다. $CO_2$ 발생량도 적어 온실가스를 절감시킬 수 있는 친환경적인 청정연료이다. 또한 연료로서 운송, 저장 및 보관이 편리하다. 주류업체도 주박 처리로 인해 연간 12억 정도 사용된다. 폐기물을 에너지화 함으로써 타 신재생에너지에 비해 초기 투자 비용이나 연료비가 저렴하다. 그리고 태우고 남은 회분은 토양개량제로 다시 재활용 되기 때문에 무해백익하다. 현재 폐목재를 사용한 우드펠릿은 원료를 수입해야 한다는 점과 삼림자원의 부족시 문제가 발생할 수 있다. 그리고 폐목재를 분쇄한 후 가공 및 성형을 해야 하기 때문에 주박이 효율성이 좋다. 현재 세계에서 가장 많이 사용되고 있는 석유나 화석연료의 매장량이 고갈 되어가고 있다. 하지만 주박은 술이 사라지지 않는 한 계속적으로 발생하기 때문에 무궁무진하게 사용이 가능하다. 또한 주류 제조시 발생하는 주박은 바로 성형 및 가공이 용이하다. 현재 주박으로 만든 펠릿은 전 세계적으로 전무하다. 막걸리 및 전통술의 특화사업으로 주박량은 더욱 증가하고 있다. 더욱이 2012년부터 해양 투기 금지로 주박 폐기물 처리가 힘들어진다. 주박 폐기물을 펠릿화해서 에너지원으로 사용하면 해결이 된다. 주박의 에너화를 통해 재생산의 열원으로 사용되고 펠릿을 연료원과 더불어 기계적인 시스템을 개발한다면 저탄소 녹색성장인 국가 정책과 부합된 미래형 에너지가 될 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 제17회 워크샵 및 추계학술대회
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• pp.307-319
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• 2005

인류에게 있어 가장 중요한 연료의 역할을 충실히 해왔던 임산자원이 화석계 에너지원의 고갈과 환경오염 문제의 급부상으로 임산자원의 신재생에너지원으로서의 잠재력이 다시 관심의 대상이 되고 있다. 본 연구에서는 임산자원의 에너지화와 그 산업적 응용을 위하여 원료의 수급체계를 검토, 확립하는 한편, 폐목질자원을 펠릿화한 목재펠릿 연료의 제조공정을 국내 환경을 고려하여 고효율화하는 동시에 본 연료를 효과적으로 이용할 수 있는 시스템을 개발하고자 하였다.

• 농촌지도와개발
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• 제25권3호
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• pp.149-160
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• 2018

This study aimed to analyze the replacement investment of the diesel fuel system with the pallet fuel system in the Korean farming sector. Equivalent annual annuity approach was used to resolve a discrepancy of useful life in capital goods and to facilitate investment analyses in an independent perspective. Data was obtained from previous studies on economic analysis of greenhouse tomato, paprika and cucumber. Results showed that the replacement with the pallet fuel system was acceptable irrespective of the remaining period of useful life for the diesel fuel system. In addition, sensitivity analysis with government support level, repair cost, and light and heat energy cost show ed robustness in the possibility of replacement with the pallet fuel system while the speed of replacement was accelerated with an increase in the amount of diesel fuel used and price of diesel fuel, and a decrease in price of the pallet fuel. The result implied that the replacement investment rather than a new investment was appropriate for existing greenhouse farmers and the pallet fuel system was acceptable to replace existing diesel fuel system in producing greenhouse tomato, paprika and cucumber.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2012년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.451-456
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• 2012

This study was carried out to evaluate thermal performance of the renewable hybrid heat supply system with solar thermal system and wood pellet boiler for Zero Carbon Green home of apartment houses. The hybrid heat supply system was set up at Korea Institute Energy Research in 2011. The system was comprised of the wood pellet boiler unit with heat capacity designed as 20,000 kacal/hr, a evacuated tubular solar collector 3.74 $m^2$ of aperture area at the $20^{\circ}$ install angle, a 0.3 $m^3$ hot water storage tank, a 0.15 $m^3$ hot water storage tank for space heating. Thermal performance tests for one-house of apartment house were carried out by hot water load and heating load in winter season through the hybrid heat supply system. As a result, hot water energy supplied by the hybrid heat supply system was 11kWh in a day. Solar thermal energy portion was 2.99kWh which is 27% of the total hot water energy supply. wood pellet boiler supply portion was 8.017kWh which is 73% of the total hot water energy supply.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제32권6호
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• pp.53-59
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• 2012

This study was carried out to evaluate thermal performance of the renewable hybrid heat supply system with solar thermal system and wood pellet boiler for Zero Carbon Green home of apartment houses. The hybrid heat supply system was set up at Korea Institute Energy Research in 2011. The system was comprised of the wood pellet boiler unit with heat capacity designed as 20,000kcal/hr, a $0.15m^3$ hot water storage tank for space heating, a evacuated tubular solar collector $3.74m^2$ of aperture area at the $20^{\circ}$ install angle, a $0.3m^3$ hot water storage tank. Thermal performance tests for one-house of apartment house were carried out by hot water load and heating load in winter season through the hybrid heat supply system. As a result, hot water energy supplied by the hybrid heat supply system was 11kWh in a day. Solar thermal energy portion was 2.99kWh which is 27% of the total hot water energy supply. wood pellet boiler supply portion was 8.017kWh which is 73% of the total hot water energy supply.

• 자원리싸이클링
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• 제31권5호
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• pp.67-76
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• 2022

가구 산업은 부가가치 창출의 가능성이 높고 중소기업이 주축이 되어 있는 산업 특성상 일자리 창출 여력이 크다. 그러나, 최근 사용 후 가구의 처리 동향을 살펴보면 재사용 가치가 충분한 사용 후 가구마저도 파쇄되어 고형연료(SRF)로 활용되고 있는 사례가 많으며, 폐기물 처리업체는 지속적으로 감소하면서 폐목재 적체 현상으로 이어지고 있다. 이 같은 문제를 해결하기 위한 방안으로, 순환이용효율성이 높은 사용 후 가구 재제조 비즈니스 모델을 제안하고자 한다. 재제조는 자원 및 에너지 절감 효과가 크고, 고용창출 효과가 높다는 점에서 사용 후 가구에 적용 시 산업경제적 파급효과가 클 것으로 사료된다. 이에 본 연구에서는 해외의 사용 후 가구 재제조 과정을 분석하여 그 특성을 파악하고 이를 바탕으로 경제성 및 환경성 분석을 수행하였다. 경제성 분석 결과, 1인 사업장 기준으로 사용 후 가구 재제조를 통한 연간 예상수익은 약 104백만원, B/C 분석결과는 30으로 높은 사업성을 확보하는 것으로 나타났다. 이는 우리나라 1인 근로자 가구 연평균 소득의 3.11배(연평균 소득은 33백만원)에 달하는 수준이며, 같은 중량의 SRF로 재자원화할 경우의 수익 325천원보다 320배 높은 수준이다. 또한, 환경성 분석결과, 기존의 목재펠릿으로 가공하는 재자원화보다 재제조함으로써 얻을 수 있는 연간 온실가스 저감효과는 연간 2.2 tCO₂-eq.이며, 이는 소나무 937그루 또는 신갈나무 622그루가 연간 흡수하는 온실가스의 양과 유사한 수치이다. 이러한 연구결과는 폐기단계에서 경제적 환경적 효과를 고려한 재자원화 방법을 우선 적용하는 것이 중요함을 시사해준다.