• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제43권3호
• /
• pp.381-389
• /
• 2015

본 연구에서는 반탄화된 낙엽송 칩을 분쇄한 후 그 입자를 이용한 펠릿성형에서 함수율과 입자크기의 영향을 반탄화 조건($220^{\circ}C$-50분, $250^{\circ}C$-50분, $250^{\circ}C$-120분)에 따라 조사하였다. 반탄화 후 함수율은 0.69~1.75%로 반탄화 처리전의 5.26%보다 낮았으나, 회분이나 발열량은 증가하였다. 또한 반탄화에 의한 중량감소율은 크게 증가하였는데 이는 헤미셀룰로오스의 분해가 활발하게 일어났기 때문으로 생각된다. 반탄화 낙엽송 칩에 포함된 탄소함량은 반탄화 처리 전 낙엽송 칩과 비교하여 증가하였으며 수소와 산소함량은 감소하였다. 반탄화 낙엽송 칩에 포함된 리그닌과 글루칸 함량은 반탄화 정도가 증가할수록 증가하였으며 헤미셀룰로오스는 감소하였다. 반탄화 칩을 분쇄하여 입자크기분포를 비교한 결과 높은 반탄화 조건은 낮은 반탄화 조건에서보다 1 mm 이하의 미세분 함량이 높았고 $500{\AA}$ 이상의 macropore가 생성되었다. 반탄화 분쇄 입자를 이용한 펠릿성형 과정에서 입자크기와 관계없이 반탄화 분쇄 입자의 함수율이 증가할수록 투입된 반탄화 분쇄 입자가 받는 압력은 감소하였으며 펠릿길이는 증가하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제51권4호
• /
• pp.465-469
• /
• 2013

본 연구는 반탄화된 OPF(oil palm fronds)의 연료로써 이용가능성을 알아보았다. OPF는 200, 250, 300, $350^{\circ}C$에서 각각 1시간과 2시간 동안 반탄화를 진행하였다. 반탄화된 OPF는 온도가 높아짐에 따라 그리고 반탄화 시간이 증가됨에 따라 발열량이 증가하였다. 또한, 반탄화 시간보다는 반탄화 온도가 더 중요한 요소였다. 하지만 반탄화 온도가 높아질수록 반탄의 수득률이 감소함으로 적절한 반탄화 온도가 요구되었다. $250^{\circ}C$에서의 반탄화로는 헤미셀룰로오스의 분해가 상당히 진행되고 $300^{\circ}C$에서는 셀룰로오스의 분해까지도 거의 진행됨을 OPF의 열분해 거동으로부터 알 수 있었다. 또한, 반탄화된 OPF는 바이오매스의 grindability를 향상시킴으로 분쇄에 소모되는 에너지를 감소시킴을 예측할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제52권5호
• /
• pp.672-677
• /
• 2014

반탄화는 $200{\sim}300^{\circ}C$의 불활성분위기에서 바이오매스를 전처리하는 열처리공정이며 이러한 반탄화 공정은 바이오 매스에 함유된 섬유질성분의 분해온도에 크게 영향을 받은 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 사탕수수 부산물의 반탄화 특성에 관한 연구를 수행하였으며 반탄화 온도 및 반탄화 시간에 따른 에너지 수율, 발열량 및 발생가스 그리고 가연분과 회분의 관계에 중점을 두었다. 또한 본 연구에서는 TGA(Thermogravimetric Analyzer)를 이용한 사탕수수 부산물의 반탄화 반응에 대한 활성화 에너지의 변화도 함께 고찰하였다. 본 연구로부터 반탄화 온도에 따라 회분 및 발열량은 증가하였으나 가연분 및 에너지 수율은 감소하였으며 또한 산소성분을 함유한 일산화탄소가 탄화수소 화합물, $C_xH_y$ 보다 더 낮은 온도에서 분해되기 시작하는 것을 확인할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제56권5호
• /
• pp.725-731
• /
• 2018

바이오매스의 탄화 반응에서 촉매의 영향을 살펴보기 위하여 열중량분석기에서 탄화 반응 실험을 하였다. 사용된 바이오매스는 대나무와 소나무이었고, 사용 촉매는 K, Zn 금속화합물이었다. 질소 분위기에서 상온에서 $850^{\circ}C$까지 승온속도 $1{\sim}10^{\circ}C/min$에서 탄화 실험이 행하여졌다. 또한 석탄과의 혼소를 위한 바이오매스 반탄화 공정에서의 촉매의 영향 실험이 가열속도 $5^{\circ}C/min$, 반탄화 온도 220, 250, $280^{\circ}C$에서 30분간 등온 조건을 유지하면서 행하여졌다. 반탄화 시료에 대한 비등온 연소반응 특성 실험이 $200{\sim}850^{\circ}C$ 구간에서 행하여졌다. 바이오매스가 탄화 되기 시작하는 탄화 개시 온도($T_i$)와 최대탄화속도가 나타나는 온도($T_{max}$)는 촉매량이 증가할수록 낮아졌다. $400^{\circ}C$까지 열분해 되지 않고 남은 잔여 촤 성분은 촉매량이 증가할수록 증가되는 경향성을 보였다. 따라서 촉매 첨가 시 탄화에너지를 감소시키고 생성 촤의 발열량을 개선할 수 있다. 반탄화 조건에서 K촉매가 담지 된 경우 무촉매 바이오매스의 최적조건인 $250^{\circ}C$ 보다 낮은 $220^{\circ}C$까지 반탄화 조건을 완화시킬 수 있었다. K촉매 함유 반탄화 바이오매스의 연소반응에서 활성화에너지는 25.1~27.0 kJ/mol 범위로 무촉매 바이오매스 46.5~58.7 kJ/mol보다 낮게 나타났다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제43권1호
• /
• pp.122-134
• /
• 2015

본 연구는 낙엽송을 이용한 반탄화 펠릿의 제조 가능성을 확인하기 위하여 수행하였다. 낙엽송 칩을 230, 250, $270^{\circ}C$ 및 30, 50, 70분의 조건에서 반탄화 처리를 각각 실시하였으며, 반탄화 낙엽송 칩의 함수율, 수분흡착률, 발열량, 회분을 측정하여 각 조건에 대한 반탄화 조건의 영향을 분석하였다. 또한 반탄화 낙엽송 칩의 표면을 광학현미경, FE-SEM, SEM-EDXS를 이용하여 관찰하였다. 낙엽송 시편의 리그닌 함량은 반탄화 온도 및 시간 증가와 함께 증가한 반면, 전섬유소 함량은 감소하였다. 함수율은 반탄화 처리하지 않은 칩과 비교하여 급격히 감소하였으며, 수분흡착률은 반탄화 온도가 높을수록 감소하였다. 낙엽송의 발열량 및 회분함량은 반탄화 온도가 높아짐에 따라 증가하였으나, 반탄화 낙엽송 펠릿의 내구성은 무반탄화 낙엽송 펠릿과 비교하여 현저히 낮았다. 낙엽송 칩의 단면을 광학현미경 및 FE-SEM으로 관찰한 결과 반탄화 조건이 강해질수록 재색의 농색화 및 세포벽의 부분적 붕괴를 확인할 수 있었으며, SEM-EDXS 분석을 통하여 반탄화에 따른 리그닌의 분포 확산 및 양의 증가가 확인되었다. 결과를 종합하면, 연료적 특성의 측면에서 $270^{\circ}C$/50분이 낙엽송의 최적 반탄화 조건인 것으로 판단되나, 낙엽송 반탄화 펠릿의 내구성 결과에 따르면 $230^{\circ}C$/30분과 같이 반탄화 처리조건이 강하지 않은 경우에 대하여 고려할 필요성이 있을 것으로 생각한다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제53권2호
• /
• pp.224-230
• /
• 2015

본 연구는 반탄화 처리한 낙엽송 및 백합나무 칩을 이용하여 제조한 펠릿의 내구성에 대한 영향 인자를 조사하기 위하여 펠릿 제조 및 내구성 측정, 그리고 제조된 펠릿의 현미경 관찰을 수행하였다. 또한 반탄화 펠릿의 내구성 향상을 위하여 수분 및 바인더를 첨가하여 펠릿을 제조하고, 이에 대한 내구성을 측정하여 수분 및 바인더가 펠릿의 내구성에 미치는 영향을 분석하였다. 반탄화 낙엽송 및 백합나무 목분으로 제조한 펠릿의 내구성은 무반탄화 펠릿과 비교하여 낮았으며, 반탄화 펠릿의 내구성은 $230^{\circ}C$/30분의 조건에서 가장 높았다. SEM-EDX를 이용한 펠릿의 관찰에서 무반탄화 펠릿의 표면에는 리그닌이 광범위하게 분포하고 있었으며, 반탄화 펠릿에서는 리그닌이 국부적으로 응집하여 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 펠릿 제조시 목분에 수분 첨가는 반탄화 낙엽송 펠릿의 내구성 향상에 기여하였으나, 반탄화 백합나무 펠릿의 내구성은 수분 첨가와 함께 감소하였다. 한편 반탄화 펠릿의 내구성은 바인더의 첨가와 함께 향상되었으며, 리그닌과 단백질이 전분보다 내구성 향상에 효과적인 것으로 조사되었다. 결과를 종합하면, 반탄화 낙엽송 및 백합나무를 이용한 펠릿 제조시 $230^{\circ}C$ 이하의 온도와 30분 이하의 조건에서 반탄화 처리하는 것이 펠릿의 내구성 유지를 위한 적절한 반탄화 조건이라 판단된다. 또한 반탄화 처리한 고비중의 목재를 펠릿의 원료로 이용할 경우 내구성 향상을 위하여 원료에 대한 적절한 함수율 조절이, 그리고 저비중 목재는 함수율 조절보다 반탄화 처리 조건의 조절을 통하여 펠릿 제조용 원료로 이용하는 방안이 효과적일 것으로 생각한다.

• 공업화학
• /
• 제25권5호
• /
• pp.510-514
• /
• 2014

본 연구에서는 고형연료로써의 에너지 잠재성을 평가하기 위하여 하수슬러지의 기본특성에 대한 반탄화의 영향을 고찰하였으며, 이를 위하여 $150{\sim}600^{\circ}C$의 온도조건에서 하수슬러지의 반탄화 실험을 수행하였다. 반탄화된 하수슬러지는 에너지 수율, 회분, 가연분 및 고위발열량에 의하여 분석되었으며, 반탄화 과정에서 발생되는 가스성분 또한 분석하였다. 또한 본 연구에서는 하수슬러지의 반탄화 반응에 대한 속도론적 해석을 위하여 열중량 분석을 수행하였다. 본 연구로부터 반탄화 온도가 증가함에 따라 회분함량은 증가하는 반면에 에너지 수율, 고위발열량 및 가연분은 감소하는 것으로 나타났으며, 또한 $300^{\circ}C$에서 하수슬러지 내에 함유된 가연성 성분의 열분해로 인하여 일산화탄소 및 탄화수소 가스가 발생하기 시작함을 확인할 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제41권6호
• /
• pp.497-506
• /
• 2013

유칼립투스(Eucalyptus globulus)의 반탄화 최적조건을 탐색하기 위하여 반응표면분석법을 이용하였다. 반탄화 바이오매스의 탄소함량은 반탄화 정도를 나타내는 severity factor (SF)에 따라 증가하였으며 바이오매스에 포함된 수소와 산소의 함량은 감소하였다. 반탄화 바이오매스의 발열량은 조건에 따라 20.23~21.29 MJ/kg을 나타냈으며 처리 전 바이오매스와 비교하여 1.6~6.9% 에너지함량이 증가한 것으로 나타났다. 바이오매스의 중량감소율은 SF 증가에 따라 증가하였다. 에너지수율에서 반탄화 온도는 중요한 인자로 작용하였으며 상대적으로 반응시간에 대한 영향은 낮았다. 최대 에너지수율은 낮은 SF에서 반탄화를 수행하였을 때 얻을 수 있었다.

• 유기물자원화
• /
• 제23권4호
• /
• pp.86-94
• /
• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제51권6호
• /
• pp.739-744
• /
• 2013

본 연구에서는 낙엽송의 연료특성 향상을 위해 반탄화를 수행하였으며 반응표면분석에 의해 반탄화 최적조건을 탐색하였다. 반탄화는 반응온도($220{\sim}280^{\circ}C$)와 반응시간(20~80분)에 따라 수행하였다. 반탄화 온도가 증가할수록 처리된 바이오매스의 탄소함량은 49.36%에서 56.65%로 증가한 반면, 수소와 산소의 함량은 각각 5.56%에서 5.48%, 37.62%에서 31.67%로 감소하였다. 반탄화 처리 후 바이오매스의 중량감소율 및 발열량은 반탄화 정도(SF)에 따라 증가하였다. 가장 높은 반탄화 정도(SF 7)에서 26.58%의 중량감소율을 나타났으며, 발열량은 22.30 MJ/kg으로 처리 전 바이오매스와 비교하여 20.41% 증가하였다. 에너지수율은 반탄화 정도(SF)가 높아질수록 감소하는 경향을 나타냈으며, 높은 발열량 증가와 낮은 중량감소율에서 가장 높은 에너지수율을 나타냈다(SF 5.72).