• 유기물자원화
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• 제28권2호
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• pp.49-57
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• 2020

하수 슬러지는 수분 함량이 높고, 발열량이 낮아 하수 슬러지를 에너지원으로 사용하는데 어려움이 있다. 이런 하수 슬러지 특성을 개선하고, 화석 연료를 대체하기 위해 하수 슬러지와 목질계 바이오매스를 혼합한 바이오 고형연료를 생산하는 연구를 행하였다. 열중량 분석은 석탄과 5%, 10%, 15%의 바이오 고형연료를 각각 혼합하여 혼소할 경우 발생되는 특징을 연구하는 데에 활용되었다. 이 분석은 10℃/min씩 25℃에서 900℃까지 내부 온도를 올리는 비등온 조건하에서 수행되었다. 석탄 단일 시료를 석탄과 바이오 고형연료가 혼합된 시료와 비교하였을 경우 연소개시온도는 약간 변화가 일어났다. 하지만, 연소최대온도와 연소종료개시온도는 변화가 거의 없었다. 연소개시는 200 ~ 315 ℃에서 이뤄졌으며, 중량변화가 급격히 일어나는 열분해는 350 ~ 700 ℃에서 이뤄졌다. 혼소 반응속도 분석 결과 활성화 에너지는 혼합율이 높아질수록 낮아졌다. 그러므로 화력발전소에서 석탄과 바이오 고형연료를 혼소하는 것이 가능할 수 있을 것이다.

• 기계저널
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• 제55권7호
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• pp.32-36
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• 2015

최근 화석 연료의 과다 사용에 따른 에너지 자원 고갈 및 환경오염에 대한 우려가 증가함에 따라 비화석연료 기반의 재생가능하고 지속가능하며, 환경친화성이 높은 에너지에 대한 관심이 급증하고 있다. 농산폐기물, 폐목재, 에너지작물, 도시고형폐기물, 미세조류, 거대조류 등 육상 및 해상에서 발생하는 바이오매스는 재생가능한 에너지원으로서 화석원료와는 달리 사용 후 발생하는 이산화탄소를 다시 흡수하는 탄소중립(carbon-nutral)의 특성을 갖고 있어 전세계적으로 많은 주목을 받고 있다. 바이오연료 중 당질계원료를 이용하는 바이오에탄올 및 식물성유지를 이용하는 바이오디젤은 현재 상업적인 생산이 이루어지고 있으나, 이들 1세대 바이오연료는 식량자원과의 경쟁이라는 원천적인 한계를 가지고 있고, 분자구조식에 산소를 포함하고 있기 때문에 기존 화석원료에서 출발하는 가솔린, 항공유 및 디젤과 비교하였을 때 에너지 함량이 낮은 단점이 있다. 따라서 기존 1세대 바이오연료에서 탈피하여, 식량자원과 경쟁이 없으며, 또한 분자구조식에 산소를 적게 포함하거나 아예 포함하지 않는 바이오연료("drop-in" 바이오연료) 생산에 많은 관심이 집중되고 있다. 이 글에서는 최근 그린공정으로 대표되는 초임계 유체를 이용한 "drop-in" 바이오연료를 제조하기 위한 바이오매스 액화의 기술동향을 소개하고자 한다.

• 청정기술
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• 제17권4호
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• pp.336-345
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• 2011

우리나라는 산림총면적이 전 국토의 64.2%로 목재자원은 지속적으로 생산가능한 중요한 자원이지만 현재 재활용 가능한 폐목재가 분리, 수거되지 않고, 불법매립 및 소각 처리되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 폐목재에 바이오매스자원인 왕겨와 저품위 무연탄을 혼합 압축하여 고형연료를 제조하였으며, 고형연료 제조 시 바인더와 첨가제의 바인딩효과를 분석하였다. 이때, 고형연료의 물리, 화학적 특성을 분석하였으며, 연료기준치와의 비교를 통해 적합성을 판단하였다. 실험결과 무연탄 20%, 왕겨 10%에서 최적의 밀도를 보였으며, P.V.A. (Polyvinyl alcohol), 구아검, 당밀 20 wt.%, 전분 10 wt.% 첨가 시 가장 우수한 것으로 나타났다. 대부분의 샘플이 연료 품질기준 4등급인 저위발열량 3,500 kcal/kg을 만족하는 것으로 나타났으며, 아스팔트 첨가 시 12.9%의 내구성 향상이 나타났고, NaOH 5% 쌀겨 첨가 시 최대 5.8%의 내구성이 향상되는 것으로 나타났다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.119-119
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• 2017

부레옥잠은 대량 재배 및 수확이 가능한 수질정화용 식물로 생활하수, 축산폐수, 공장폐수 등의 수질정화 기능이 뛰어나고, 수확물은 건조 및 발효과정을 거쳐 가축 사료, 유기질 비료, 버섯 배지로 사용이 가능하고, 별도의 공업적 처리를 거치면 고부가가치의 바이오 연료, 연소용 연료로 사용이 가능한 친환경 농업 생산물로 본 연구에서는 부레옥잠의 고형연료 제조를 위한 수면에서 수확장치 개발을 위한 견인 특성을 파악하고 장치개발 가능성을 파악하고자 하였다. 부력구조물 부력, 부레옥잠 견인력, 부력을 측정하기 위한 실험 장치를 제작하여 부레옥잠 중량, 견인방식, 견인속도에 따른 견인력을 측정하였고, 경남 거제시에 위치한 저수지에서 실제 견인실험을 수행하였다. 실험결과 견인중량 및 견인 속도가 증가할수록 견인력은 증가하였으며 인력으로 부레옥잠을 견인하는 경우 부레옥잠 중량당 견인력은 약 $0.9{\sim}1.39kg_f$로 나타났으며 이는 향 후 부레옥잠 견인장치를 설계할 경우 부레옥잠 견인중량에 따른 견인력 산정 시 참고 자료로 매우 유용하게 활용 가능할 것으로 판단되었다. 저수지에서 견인실험 결과 견인속도 증가에 따른 유속저항으로 경운기에 의한 견인작업은 불가능하였으며 인력에 위한 견인 실험결과 부레옥잠 단위중량당 견인력은 견인바 3 m의 경우 1.5 ~ 2.6 N/kg, 견인바 6 m의 경우 2.1 ~ 5.4 N/kg로 비교적 크기로 나타났으나, 견인용 바에 따른 요인을 고려한 경우는 0.36 ~ 0.91 N/(kg-m)로 비교적 일정한 값을 보였다. 견인용 바 6 m, 무부하에서 인력과 경운기로 견인하는 경우 견인력은 39.24 N, 153.03 N으로 인력으로 견인하는 경우가 견인력이 작게 측정되었음. 이는 속도증가에 따라 물의 저항력이 증가함으로 나타난 결과로 부레옥잠 견인 시 견인속도는 0.36 m/s가 가장 적합한 것으로 판단되었다.

• 청정기술
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• 제26권4호
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• pp.239-250
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• 2020

바이오매스는 풍부한 신재생에너지로 화석연료에 의한 온실가스 배출을 줄일 수 있는 자원으로 활용될 수 있다. 인도네시아에서는 경제성이 우수한 대량의 조림지 부산물과 팜 부산물이 발생된다. 일반적으로 바이오매스들은 낮은 열량 및 연소 효율에 의해 연료로서 사용하기 어려운 경우가 많다. 최근 이러한 바이오매스를 고품위 연료로 전환하는 반탄화 기술 개발이 활발하며, 유럽을 중심으로 다수의 생산 설비가 상용화되었다. 우리나라는 현재 ~ 2 million ton yr-1 이상의 혼소용 우드팰릿을 동남아시아에서 수입하고 있다. 하지만 반탄화 연료 시장은 아직 열리지 않았고, 추후 국내 기술 및 시장 환경 성숙에 따라 도입되리라 예상된다. 인도네시아 현지 혼소용 연료로서 반탄화된 조림지 부산물은 신재생에너지 확대 정책(feed-in-tariff, FIT) 하에서 경제성 확보 가능하다. 하지만 팜 부산물인 EFB (empty fruit bunch, EFB)를 혼소용 연료로 사용하기 위해서는 알카리 금속 제거에 따른 경제성 저하 극복 방안이 강구되어야 한다. ETS (emission trading system, ETS)와 CDM (clean development mechanism, CDM)제도의 지원을 받는 경우 EFB는 연료 민감성이 낮은 시멘트 소성로에서 기존 석탄을 대체할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2023년도 가을학술발표대회논문집
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• pp.115-116
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• 2023

In this study, it was confirmed whether kaolin can play a role as a bed materials and a role in reducing clinkers by using kaolin with a bed materials for the purpose of removing clinkers such as slagging and fouling generated in circulating fluidized bed combustion furnaces using solid fuel.

• 유기물자원화
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• 제31권2호
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• pp.45-52
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• 2023

가축분뇨는 2020년 기준 139,753톤/일 발생하였다. 가축분뇨의 대부분은 퇴비(75.3%)와 술(11.7%)로 이루어지며 농지에 살포된다. 이러한 많은 가축분뇨의 퇴·액비는 수질오염을 일으키는 주요 원인이 된다. 따라서 가축분뇨를 자원화에서 에너지화로의 전환이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 이유로 수열 탄화 기술을 적용하여 물리적, 화학적 특성을 평가하여 우분의 고형연료에 대한 특성을 평가하였다. 가축분뇨 중 우분을 사용하였으며, 수열탄화를 통해 원료 3,101 kcal/kg의 LHV(Kcal/kg)가 220℃ 이상에서 약 3,800 kcal/kg 이상으로 상승함을 확인하였다. 이 결과는 O/C와 H/C 비율이 감소하는 뚜렷한 경향을 통해 탄화의 영향을 받은 것으로 판단된다. 연구 결과 우분의 수열 탄화를 통해 Bio-SRF의 가치를 평가하였으며, 염소를 제외한 나머지 항목은 모두 만족스러운 결과를 보였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.106.2-106.2
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• 2010

동식물성 기름과 메탄올의 전이에스테르화 반응에 의해 생산되는 바이오디젤은 환경친화성과 지속가능성이 인정됨에 따라 그 생산량이 급격히 증가하고 있어 대두유, 유채유, 팜유 등의 원료유 부족과 가격 상승, 수급 불안정 등의 문제가 대두되고 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로 유리지방산 함량이 높은 저가유지 자원(폐식용유, 폐돈지, 폐우지, soapstock, trapped grease)과 새로운 오일 작물을 이용한 생산 기술 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 비활용 해외 열대작물 씨앗에서 착유한 식물성 오일을 정제하여 바이오디젤 원료유를 생산하는 과정에서 발생하는 폐기물(폐유, 폐수)의 경제적 처리 방안으로 유화유 제조 원료(벙커C유, 물)와 유화유 제조 첨가제(무기계, 유기계)로 활용 가능성을 검토하였다. 열대작물 오일의 물성 분석 결과 고형물, 수분, 인지질(phospholipid), 유리지방산(free fatty acid) 함량이 기존 원료유보다 매우 높게 나타났다. 인지질은 바이오디젤 제조 반응후 에스테르와 글리세린의 층분리를 방해하고 유리지방산은 염기촉매와 결합하여 지방산염을 생성해 생산 수율을 감소시킨다. 고형물과 수분 역시 촉매반응에 악영향을 가지나 여과와 감압증발에 의해 쉽게 제거가 가능하다. 유리지방산은 산촉매 에스테르화 반응에 의해 제거가 가능하다. 인지질은 탈검(degumming) 과정을 통해 제거하며 탈검은 수용성 탈검, 산 탈검, 세정 공정으로 구성된다. 착유한 원료유의 고형물을 제거 후 물과 수세하여 수용성 인지질을 수화하여 층 분리해 제거하고 상층의 오일은 추가적인 산 탈검을 수행한다. 그 뒤 세정을 통해 사용된 탈검제인 산과 추가적으로 수화된 인지질을 제거하게 된다. 이러한 3단계의 탈검 과정에서 하층으로 오일과 물이 폐기물로서 배출되며 본 연구에서는 배출 폐기물을 다시 층분리하여 오일층과 물 층으로 구분하여 유화유 제조에 사용되는 벙커C유, 물, 그리고 기존 유기계 및 무기계 유화제의 대체 가능성을 조사하였다. 유화 연료유는 기름과 물을 균일한 분산상으로 혼합한 연료유로 연소시 오일계 성분의 미연분을 감소시켜 연료 효율 제고와 배출가스 성상을 개선하기 위해 개발되어 왔다. 본 발표에서는 다양한 종류의 상용 첨가제 및 바이오디젤 원료유 생산 폐기물을 활용해 유화 연료유를 제조하였으며 각 유화유의 장시간의 상(phase) 안정성을 비교하였다. 바이오 폐기물 중에는 천연 계면활성제(surfactant)인 인지질이 다량 함유되어 있어 기존의 무기계 및 유기계 유화제보다 상 안정성이 우수하게 나타났으며 바이오디젤 원료유 생산 공정의 폐기물인 폐유과 폐수의 활용이 가능한 것으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제23권4호
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• pp.86-94
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• 2015

반탄화 공정은 약 $250^{\circ}C$정도의 온도에서 진행되는 열화하적 반응으로, 본 반응에 의하여 바이오매스 중에 포함된 헤미세루로스가 분해되고, 휘발성 가스를 생성하여 분리되는 과정이 진행된다. 바이오매스를 반탄화하는 중요한 이유로는 반탄화에 의하여 에너지 집적도(바이오매스 단위 중량에 포함된 열량)가 증가하게 되어 수송 등에 필요한 열량이 감소하는 장점이 있는 반면, 반탄화의 결과로 생산된 반탄화물은 화재 및 분진 폭발의 위험이 높아지는 단점이 있다. 본 연구에서는 바이오매스 연료 중 목질류로서 자연 건조된 폐목재와 초본류로서는 볏짚을 대상으로 약 $200^{\circ}C{\sim}300^{\circ}C$범위의 온도에서 반탄화 실험을 실시하여 반탄화 후 결과물의 연료적 특성을 평가하였다. 특히 C/H(탄소와 수소 비) 및 C/O(탄소와 산소비)는 연료적 특성 중 생물학적 안정성 및 연소시 오염물질(특히 수트, Soot)과 관계되는 요소로서 중요하다. 실험 결과 반탄화에 의하여 C/H는 약 2배 증가하였으며, C/O는 약 3배 증가하였다. 이는 생물학적 안정성은 감소하여 자연적으로 분해(생분해)가 진행되는 어려운 상태로 변화되었으나, 연료 중 수소의 감소에 의하여 휘발성 가스의 생성은 감소할 수 있는 것을 나타낸다. 한편 탄화된 바이오매스의 TGA(Thermogravimetric Analysis)를 실시한 결과, 저온에서의 진행되는 열분해 부분이 상대적으로 감소하였으며, 이는 단순 바이오매스 연료에 비하여 석탄과 연소 특성이 유사할 수 있는 것으로 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.523-531
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• 2018

축산부문 유기성 폐자원의 자원화사업은 퇴 액비화, 사료화, 바이오가스화, 고형연료화 등이 진행되고 있다. 본 논문의 목적은 축산부문 유기성 폐자원 자원화 정책의 우선과제 및 시사점을 도출하는 것이다. 이를 위해 관련 전문가를 대상으로 축산부문 유기성 폐자원의 자원화방안에 대하여 리커트 5점 척도의 중요도-만족도를 조사하였다. 축산 유기성 폐자원의 자원화에 대한 중요도와 만족도의 평균은 각각 3.63, 3.04점이며, 크론바하 알파값은 모두 0.7 이상으로 높은 신뢰성을 보이고 있다. 중요도와 만족도에 따른 가축분뇨 자원화 사업의 우선 시행순위는 퇴 액비화, 사료화, 바이오가스화, 고형연료화 순으로 나타났다. 가축분뇨 자원화 방안에 대한 IPA 분석결과 사료 품질 개선, 퇴 액비 수요처 확대, 지역단위 재활용시스템 구축, 생산비 절감 기술 개발, 수요자 연계 강화, 액비 품질인증 기준 제정 등은 중요도와 만족도에서 모두 높은 점수를 얻어 현 상태를 계속 유지해야 하는 것으로 나타났다. 악취저감기술 보급 촉진, 가축분뇨 바이오매스와 기타 바이오매스 통합 관리 등은 집중적인 지원이 필요한 것으로 나타났다. 발전차액지원제도 부활, 농부산물 사료화 촉진, 고형연료화 전과정 관리기준 설정, 위생안전기준 법제화, 에코비즈 개발 및 사료화 촉진 등은 중장기 대책으로 전환할 필요가 있다. 축산 부문 유기성 폐자원의 자원화 촉진을 위해 악취저감기술개발 지원 강화, 관련 부처간 협의기구 마련, 환경친화적 고형연료화 기술개발 및 정책적 지원, 신재생에너지 공급인증서 지원문제 해결을 위한 제도 정비 등이 요구된다.