• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권2호
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• pp.264-270
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• 2016

음식물류폐기물의 에너지 잠재량은 2,206 천TOE 임에도 대부분 사료화와 퇴비화로 약 85.5%가 재활용 되고 있으며, 해당 시설에서 생산된 제품 중 사료화는 72%, 퇴비화는 61%가 무상판매되고 있다. 이에 본 연구는 음식물류폐기물을 반탄화 반응을 이용하여 연료화하고자 한다. 하지만 음식물류폐기물만 단독으로 연료화 할 경우 연료적 가치가 낮아짐을 예방하고자 하수슬러지를 일정 비율로 혼합하여 진행하였다. 음식물류폐기물과 하수슬러지의 혼합비율은 10:0, 8:2, 6:4, 5:5로 하였다. 실험 결과 혼합 비율에 상관없이 반응온도 $240^{\circ}C$이상에서 함수율 10% 이하로 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 고정탄소의 경우 반응온도가 높아질수록, 하수슬러지의 비율이 높아질수록 증가하였으며, 초기 1.1%에서 최대 약 36% 로(혼합비율 6:4, 반응온도 $270^{\circ}C$) 측정 되었으며, 발열량의 경우 반응온도 $240^{\circ}C$부터 고형연료제품기준인 3,000Kcal/Kg 이상에 만족하는 발열량을 나타내었으며, 초기시료보다 약 6배 정도 증가한 발열량을 얻을 수 있었다. Van krevelen Diagram이 Lignite 범위까지 이동하였으며, 슬러지 혼합비율이 높아질수록 높은 연료비와 5,500Kcal/kg 이하의 연소성지수를 얻을 수 있었다. 하수슬러지 혼합 비율이 높아질수록 발열량은 감소하지만, 고정탄소 함량 증가, 연료비 개선 등으로 음식물류폐기물만 단독 고형연료화 한 것 보다 연료로써의 품질이 좋아지는 것을 확인 할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.79-84
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• 2021

본 연구에서는 도장 공정에서 사용된 폐활성탄을 원통형 카트리지에 충진하여 저온 가스에 의한 탈착 특성을 파악하였다. 폐활성탄의 탈착유량을 결정하기 위하여 활성탄의 톨루엔 흡착 및 탈착 실험을 진행하였다. 실험결과에서 1, 2, 4 ㎥ min-1의 유량으로 탈착을 하였을 때 높은 THC 농도와 탈착시간에 의하여 2 ㎥ min-1이 적절하다고 판단하였다. 폐활성탄은 탈착시간 초기에 가스성분에서 비점이 낮은 2-butanone과 MIBK (methyl isobutyl ketone)가 높은 비율로 발생되었고, 그 이후에는 THC의 농도가 감소하면서 BTX계열이 상대적으로 높은 비율로 탈착되었다. 폐활성탄의 탈착시간 동안 발생되는 가스 성분의 총 열량은 316 kcal kg-1으로 나타났다. 폐활성탄을 이용하여 톨루엔으로 5회 반복 재생한 결과에서는 요오드가 및 비표면적이 신탄에 비하여 상대적으로 낮은 것으로 분석되었다. 원통형 카트리지 2개를 직렬로 연결한 탈착실험에서는 최대 THC농도가 약 470 ppm으로 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제24권4호
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• pp.49-57
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• 2016

본 연구에서는 열가수분해 기술을 이용하여 AI 발생으로 인해 살처분된 가금류 사체를 처리하고 연료화 가능성을 판단하고자 하였다. 실험결과 가금류 사체는 일부 모래를 제외하고 모두 액상화 되었으며, 운전온도 $190^{\circ}C$, 운전시간 60분에서 최적효율을 나타냈다. 열가수분해 후 발생한 액상생성물은 탄소 함유량과 발열량이 높고 회분의 함량이 낮아 연료화 하기에 좋은 조건을 가지고 있는 것으로 나타났다. 또한 별도의 보조연료 투입 없이 연소 시 발생하는 폐열만을 활용해 열가수분해 설비를 운전하는 것이 가능하였으며, 연소 시 발생하는 배출가스는 대기에 미치는 영향은 적은 것으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제24권4호
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• pp.339-347
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• 2018

화석연료로 인한 환경문제 및 기후변화 대응을 위해 신재생에너지 공급비중은 매년 증가하고 있으며 현재 폐기물 에너지는 신재생에너지 생산량의 60% 가량을 차지하고 있다. 그러나 폐기물은 화석연료에 비해 낮은 발열량을 가지고 여러 유해물질이 포함되어 있어 발전용 보일러에 적용 시 다양한 문제를 발생시킨다. 특히 연료 내 염소성분은 보일러 열교환부에 슬래깅 및 파울링을 증가시켜 열효율 감소와 고온부식의 주요 원인이 되며 설비 가동률을 낮추고 운전비용을 증가시킨다. 본 연구에서는 염화알칼리에 의한 과열기 소재의 부식특성 분석을 위해 과열기용 주요 금속소재(ASME SA213/ASTM A213 T2, T12 and T22 합금)를 대상으로 고온부식 실험을 수행하고 무게 감량법과 주사전자현미경 에너지분산분광기(SEM-EDS)를 활용해 다양한 조건에 따른 부식특성을 분석하였다. 실험 결과 온도 및 염화물 함량이 높을수록 부식이 증가하였으며 NaCl보다 KCl의 부식성이 더 높음을 확인하였다. 또한 소재의 크롬함량이 높을수록 염화알카리에 대한 내부식 특성이 우수하게 나타났다.

• 유기물자원화
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• 제26권3호
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• pp.55-61
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• 2018

본 연구에서는 D시 내의 바이오매스와 폐플라스틱을 적정 비율로 혼합하여 고형연료제품(SRF) 품질기준을 만족하는지 분석하기로 하였다. 수분함량의 경우 바이오매스 구성비가 약 40% 이하일 때부터 9.81% 이하로 분석되었다. 회분함량의 경우 최대 4.19%로 분석되었고, 원소분석 추정식(Steuer, Dulong) 및 발열량계에 근거한 저위발열량은 최소 4,851, 4,181 및 3,847kcal/kg로 나타났다. 원소분석 결과 황(S)과 염소(Cl)는 0.05% 이하로 측정되었고 중금속(Hg, Cd, Pb, As) 함량 또한 기준치 이하를 나타냄으로써 SRF 품질기준치를 만족하였다. 이러한 결과를 바탕으로, 현재 적절하게 활용되지 못하고 산림에 버려져 있는 임목부산물을 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 수분에 약한 목재의 물리적 특성을 플라스틱으로 보완할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 플라스틱 소각 시 고온으로 인한 소각로의 수명문제도 비교적 완화시킬 수 있을 것으로 판단하였다.

• 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.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제45권3호
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• pp.258-267
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• 2017

리기다소나무와 신갈나무 목분에 낙엽송 수피 또는/그리고 인공건조시 발생하는 폐액을 첨가제로 사용하여 펠릿을 제조하고, 이에 대한 연료적 특성의 분석을 통하여 고등급 목재펠릿 제조를 위한 원료 및 제조조건을 제공하고자 본 연구를 수행하였다. 첨가제에 대한 화학적 조성을 조사한 결과, 수피는 90% 이상의 전섬유소와 리그닌으로 구성되어 있었으며, 건조폐액은 대부분 당 성분이라 추정되는 0.1%의 고형분을 가지고 있었다. 신갈나무 목분은 수피의 포함으로 회분 함량(2.2%)이 높았으며, 수피와 건조폐액도 4% 이상의 회분을 가진 것으로 조사되었다. 목분 및 첨가제의 발열량은 모두 국립산림과학원(NIFOS)에서 고시한 "목재제품의 규격과 품질기준"의 목재펠릿 1급 기준(18.0 MJ/kg) 보다 높았다. 피스톤형 펠릿성형기로 제조한 펠릿은 첨가제의 양이 2 wt%인 관계로 회분함량과 발열량에 영향을 미치지 않았다. 내구성의 경우, 대부분의 제조 조건에서 첨가제의 사용에 의하여 증가하였다. 한편 첨가제로 수피 그리고 목분의 함수율 조절을 위하여 건조폐액을 함께 첨가하여 제조한 펠릿의 내구성은 첨가제없이 제조한 펠릿과 차이가 없었으며, 수피 또는 건조폐액을 각각 첨가제로 사용하여 제조한 펠릿보다 낮았다. 그러나 펠릿 제조비용 측면에서 건조폐액은 폐수처리에 따른 수익이 가능한 관계로 수피와 건조폐액을 공동으로 펠릿 제조에 사용하는 것이 유리할 것으로 생각한다. 피스톤형 펠릿성형기로 제조한 펠릿의 연료적 특성 측정 결과를 토대로 파일럿 규모의 평다이펠릿성형기로 리기다소나무 및 신갈나무 펠릿을 제조하였다. 제조된 펠릿의 함수율은 목분 및 첨가제의 사용과 상관없이 NIFOS 1급 기준($${\leq_-}$$10%)을 모두 만족하였다. 이에 대한 겉보기밀도와 내구성 측정결과를 종합하면, 첨가제의 사용은 리기다소나무의 경우 목분 함수율을 10%로 조절하고 수피나 건조폐액을 사용하는 것이 그리고 신갈나무의 경우 12%의 목분 함수율에 수피를 사용하는 것이 각각의 최적 목재펠릿 제조 조건이라 생각한다. 신갈나무 펠릿의 회분 함량을 제외하고 이 조건에서 제조한 목재펠릿의 품질은 NIFOS 목재펠릿 1급 기준을 크게 상회하는 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제25권1호
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• pp.103-106
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• 2014

생활폐기물 소각시설에서 발생하는 바닥재는 높은 염소함량과 불순물 때문에 재활용에 한계가 있다. 하지만 종량제봉투의 도입과 음식물폐기물의 직매립 금지, 생산자책임제도의 도입 등 다양한 제도의 개선을 통해 성상이 변화되고 있다. 최근의 생활폐기물은 수분함량과 염소함량이 낮고 발열량이 높은 특성을 보이는데 이는 음식물폐기물의 분리배출, 폐기물의 전처리를 통한 불연물의 분리, 염소 등이 함유된 PVC 분리 등에 기인한 것으로 볼 수 있다. 본 연구의 목적은 이러한 제도, 특히 음식물폐기물의 분리배출 등의 정책 도입에 따른 생활폐기물 소각시설의 바닥재 성상변화 특성을 분석하고 이를 토대로 바닥재의 재활용 가능성을 평가하는 것이다. 바닥재에 함유된 다양한 성분 중 시멘트 클링커의 주요 성분인 CaO는 2001년 26.7%에서 2006년 34.0%로 증가하였고, 염소성분은 2001년 1.84%에서 2006년 0.00655%로 큰 폭으로 감소하였는데 이는 석탄 화력발전소에서 발생하는 비산재의 특성에 근접하는 것으로서 시멘트 클링커의 원료물질 등 재활용 가능성을 가지게 된 것으로 판단할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.479-482
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• 2008

Since late of 2000, KIER has developed a novel pyrolysis process for production of fuel oils from polymer wastes. It could have been possible due to large-scale funding of the Resource Recycling R&D Center. The target was to develop an uncatalyzed, continuous and automatic process producing oils that can be used as a fuel for small-scale industrial boilers. The process development has proceeded in three stages bench-scale unit, pilot plant and demonstration plant. As a result, the demonstration plant having capacity of 3,000 tons/year has been constructed and is currently under test operation for optimization of operation conditions. The process consisted of four parts ; feeding system, cracking reactor, refining system and others. Raw materials were pretreated via shredding and classifying to remove minerals, water, etc. There were 3 kind of products, oils(80%), gas(15%), carbonic residue(5%). The main products i.e. oils were gasoline and diesel. The calorific value of gas has been found to be about 18,000kcal/$m^3$ which is similar to petroleum gas and shows that it could be used as a process fuel. Key technologies adopted in the process are 1) Recirculation of feed for rapid melting and enhancement of fluidity for automatic control of system, 2) Tubular reactor specially-designed for heavy heat flux and prevention of coking, 3)Recirculation of heavy fraction for prevention of wax formation, and 4) continuous removal & re-reaction of sludge for high yield of main product (oil) and minimization of residue. The advantages of the process are full automation, continuous operation, no requirement of catalyst, minimization of coking and sludge problems, maximizing the product(fuel oil) yield and purity, low initial investment and operation costs and environment- friendly process. In this presentation, background of pyrolysis technology development, the details of KIER pyrolysis process flow, key technologies and the performances of the process will be discussed in detail.

• Environmental Engineering Research
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• 제23권3호
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• pp.250-257
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• 2018

We developed new composites by combining the solid waste from Low-Density Polyethylene in the form of plastic bag (PB) and biomass from rice husk (RH),in the form of $(RH)_x(PB)_{1-x}$ (x = (1, 0.9, 0.7, 0.5)), as alternative fuels for electrical energy sources, and for providing the best solution to reduce environmental pollution. Elemental compositions were obtained by using proximate analysis, ultimate analysis, and X-ray fluorescence spectroscopy, and the thermal characteristics were obtained from thermogravimetric analysis. The compositions of carbon and hydrogen from the ultimate analysis show significant increases of 20-30% with increasing PB in the composite. The activation energy for RH is 101.22 kJ/mol; for x = 0.9 and 0.7, this increases by 4 and 6 magnitude, respectively, and for x = 0.5, shows remarkable increase to 165.30 kJ/mol. The range of temperature of about $480-660^{\circ}C$ is required for combustion of the composites $(RH)_x(PB)_{1-x}$ (x = (1, 0.9, 0.7, 0.5)) to perform the complete combustion process and produce high energy. In addition, the calorific value was determined by using bomb calorimetry, and shows value for RH of 13.44 MJ/kg, which increases about 30-40% with increasing PB content, indicating that PB has a strong effect of increasing the energy realized to generate electricity.