• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.190-199
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• 2017

Air-blown Gasification of coal and torrefied biomass mixture is conducted on fixed-bed gasifier. The various ratio (9:1, 8:2, 7:3) of coal and torrefied biomass mixture are used. The contents of $H_2$, CO in the syngas were increased with gasification temperature. Carbon conversion tend to increase with temperature and equivalence ratio (ER). However, cold gas efficiency showed maximum point in ER range of 0.26-0.36. The torrefied biomass showed highest cold gas efficiency of 67.5% at $934^{\circ}C$, ER 0.36. Gasification of 8:2 mixture showed the highest carbon conversion and cold gas efficiency and synergy effect.

• 청정기술
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• 제23권1호
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• pp.73-79
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• 2017

기후 변화 대응을 위한 온실가스 감축 측면에서, 석탄화력발전소에서 바이오매스 사용량은 계속하여 증가되어 왔다. 파리 협정 이후 온실가스 감축 목표치가 더욱 구체화되면서 바이오매스 사용은 급격히 더 많아질 것으로 예상된다. 미분탄 석탄 화력발전에서 바이오매스 혼소시 가장 큰 문제점 중 하나는 바이오매스의 미분성이 석탄에 비해 훨씬 낮다는 것으로, 이를 해결하기 위해 가장 먼저 바이오매스의 미분성 측정 방법을 확립하는 작업이 필요하다. 석탄의 경우 HGI (hardgrove grindability index)측정 장치를 통해 분쇄도 측정이 가능하여 이를 표준으로 삼고 있지만, 바이오매스의 경우 표준 측정 방법이 확립되어있지 않다. 본 연구에서는 볼 밀과 입자 크기별 분포량을 이용한 석탄과 바이오매스의 분쇄 실험을 진행하였다. 실험에는 석탄 1종과 바이오매스 6종을 사용하였다. 분쇄시간에 따른 입자 분포량을 비교하고, $75{\mu}m$ 이하 입자 분포량으로 분쇄도를 평가하였다. 실험결과 반탄화 바이오매스 TBC (torrefied biomass chip)와 TWP (torrefied wood chip)는 발전용 사용적합 기준에 대해 대략적으로 70%의 값을 나타냈다. 다른 바이오매스들의 경우 반탄화 바이오매스와 비교했을 때 분쇄성이 훨씬 더 낮은 결과를 보였다. TBC와 TWP는 수분이 감소하고 섬유질 구조가 분해되는 반탄화 과정을 통해 분쇄가 향상되었다. 또한 분쇄도가 높은 반탄화 바이오매스가 소모전력이 낮게 측정되었다. 본 연구를 통해 바이오매스의 석탄화력발전 적용을 위한 표준화 작업의 기초 자료들을 확보할 수 있다.

• 펄프종이기술
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• 제48권2호
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• pp.34-45
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• 2016

Global warming and climate change have been caused by combustion of fossil fuels. The greenhouse gases contributed to the rise of temperature between $0.6^{\circ}C$ and $0.9^{\circ}C$ over the past century. Presently, fossil fuels account for about 88% of the commercial energy sources used. In developing countries, fossil fuels are a very attractive energy source because they are available and relatively inexpensive. The environmental problems with fossil fuels have been aggravating stress from already existing factors including acid deposition, urban air pollution, and climate change. In order to control greenhouse gas emissions, particularly CO2, fossil fuels must be replaced by eco-friendly fuels such as biomass. The use of renewable energy sources is becoming increasingly necessary. The biomass resources are the most common form of renewable energy. The conversion of biomass into energy can be achieved in a number of ways. The most common form of converted biomass is pellet fuels as biofuels made from compressed organic matter or biomass. Pellets from lignocellulosic biomass has compared to conventional fuels with a relatively low bulk and energy density and a low degree of homogeneity. Thermal pretreatment technology like torrefaction is applied to improve fuel efficiency of lignocellulosic biomass, i.e., less moisture and oxygen in the product, preferrable grinding properties, storage properties, etc.. During torrefacton, lignocelluosic biomass such as palm kernell shell (PKS) and empty fruit bunch (EFB) was roasted under an oxygen-depleted enviroment at temperature between 200 and $300^{\circ}C$. Low degree of thermal treatment led to the removal of moisture and low molecular volatile matters with low O/C and H/C elemental ratios. The mechanical characteristics of torrefied biomass have also been altered to a brittle and partly hydrophobic materials. Unfortunately, it was much harder to form pellets from torrefied PKS and EFB due to thermal degradation of lignin as a natural binder during torrefaction compared to non-torrefied ones. For easy pelletization of biomass with torrefaction, pellets from PKS and EFB were manufactured before torrefaction, and thereafter they were torrefied at different temperature. Even after torrefaction of pellets from PKS and EFB, their appearance was well preserved with better fuel efficiency than non-torrefied ones. The physical properties of the torrefied pellets largely depended on the torrefaction condition such as reaction time and reaction temperature. Temperature over $250^{\circ}C$ during torrefaction gave a significant impact on the fuel properties of the pellets. In particular, torrefied EFB pellets displayed much faster development of the fuel properties than did torrefied PKS pellets. During torrefaction, extensive carbonization with the increase of fixed carbons, the behavior of thermal degradation of torrefied biomass became significantly different according to the increase of torrefaction temperature. In conclusion, pelletization of PKS and EFB before torrefaction made it much easier to proceed with torrefaction of pellets from PKS and EFB, leading to excellent eco-friendly fuels.

• 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.

• 펄프종이기술
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• 제47권1호
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• pp.24-34
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• 2015

Domestic companies supplying electricity must increase obligatory duty to use renewable energy annually. If not met with obligatory allotment, the electricity-supply companies must pay RPS (Renewable Portfolio Standards) penalty. Although the power plants using a pulverizing coal firing boiler could co-fire up to around 3 per cent with wood pellets mixed in with coal feedstock without any major equipment revamps, they recorded only about 60 per cent fulfillment of RPS. Consequently, USD 46 million of RPS penalty was imposed on the six power supplying subsidiaries of GENCOs in 2014. One of the solutions to reduce the RPS penalty is that the power supply companies adopt the co-firing of torrefied lignocellulosic biomass in coal plants, which may contribute to the use of over 30 per cent of torrefied biomass mixed with bituminous coals. Extra binder was required to form pellets using torrefied biomass such as wood chips, PKS (Palm Kernel Shell) and EFB (Empty Fruit Bunch). Instead of corn starch, 30, 50 and 70 per cent of Larix saw dusts were respectively added to the torrefied feedstocks such as Pinus densiflora chips, PKS and EFB. The addition of saw dusts led to the decrease of the calorific values of the pellets but the forming ability of the pelletizer was exceedingly improved. Another advantage from the addition of saw dusts stemmed from the reduction of ash contents of the pellets. Finally, it was confirmed that torrefied oil palm biomass such as PKS and EFB could be valuable feedstocks in making pellets through improved binding ability.

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

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.683-690
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• 2017

Wood pellet (WP), empty fruit bunch (EFB) and palm kernel shell (PKS) which are biomass fuels for power generation are selected to study the characteristics of torrefaction process. These biomass fuels are torrefied at $220^{\circ}C$, $250^{\circ}C$, and $280^{\circ}C$. The heating value of biomass fuels is increased depending on the torrefaction temperature. However, due to energy yield decline, it is not always desirable to torrefy biomass at higher temperature. Considering the mass yield and energy yield after torrefaction, the most proper temperature conditions for torrefaction of WP is $250-280^{\circ}C$ and for EFB, PKS are $220-250^{\circ}C$. Additionally, to investigate the phenomenons of chlorine release during torrefaction process, Ion Chromatography (IC) method was used. In the case of EFB and PKS torrefied at $300^{\circ}C$, the chlorine component has been reduced by 97.5% and 95.3% compared to the raw biomass, respectively. In conclusion, torrefied biomass can be used as alternative fuels in replacement of coals for both aspects of heating value and chlorine corrosion problems.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.263-263
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• 2014

Low temperature pyrolysis of woody biomass has been conducted to produce highcalorie torrefied fuel. In this experiment, to maximize the energy efficiency in heat transfer, flue gas is directly used for heat source in the torrefier. To accomplish the oxygen free environment in the torrefaction reactor, a burner has been developed and it can be runned with fuel rich state. An inner central axis rotating type of reactor was applied in experiment. To use the calorific gases produced from torrefier, another burner is developed to combust them.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.375-378
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• 2014

In this study, we carried out torrefaction experiment using PKS(Palm Kernel Shell), and Bagasse as a raw material of oversee of herbaceous biomass and using waste wood and logging residue as a raw material of domestic of woody biomass. And then, by analyzing the physical & chemical properties, we investigated the characteristics as a fuel. By using the result of thermo gravimetric analysis, the biomass residue was torrefied for 30 minutes at a temperature range of $250-350^{\circ}C$ in anaerobic condition. As a result, torrefied materials of moisture content are lower than raw, but of fixed carbon, calorific value and ash are higher than raw.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제44권1호
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• pp.96-105
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• 2016

급속 반탄화 처리한 참나무 목분의 연료 적합성을 알아보기 위해 다양한 반탄화 시간(0, 5, 7.5, 10분)으로 제조한 반탄화 목분 시료를 10, 20, $40^{\circ}C/min$의 승온속도로 비등온 열중량분석법을 이용하여 시료의 열적 특성과 활성화 에너지를 알아보았다. 반탄화 처리시간이 증가함에 따라 시료의 열분해 시작온도($T_{onset}$)가 증가하였고, 시료 내 헤미셀룰로오스 함량은 감소하고 리그닌 함량은 증가하였으며, 열분해 반응 후의 최종 잔류물 양이 증가하는 모습을 보여주었다. 활성화 에너지는 Friedman과 Kissinger의 2가지 방법을 사용하여 추정하였으며, 각각의 결정계수 결과값은 0.9를 상회하여 계산된 활성화 에너지 값의 높은 유용성을 확인하였다. 시료의 활성화 에너지 계산 값은 반탄화 처리시간이 증가할수록 감소하는 경향이 나타났으며, 7.5분간 반탄화 처리한 시료에서 관찰된 가장 낮은 활성화 에너지 값은 급속 반탄화처리 참나무 목분의 바이오 고형연료제품으로써의 높은 적용가능성을 보여주었다.