The utilization of renewable energy will be an inevitable situation in the future because of the acceleration of climate change and depletion of fossil fuels. Waste and biomass are major sources of renewable energy. In the near future, biomass will become the main resource of renewable energy in the world. However, in case of Korea, obtaining a stable supply of biomass is difficult. To overcome this problem, we need to import biomass from other countries. Palm empty fruit bunch (EFB) is known to be a good biomass resource, which is treated by either landfill or incineration in Indonesia and Malaysia. EFB could be used as feedstock for gasification for energy recovery as a gas fuel. Generally, biomass gasification has more stable operation than waste gasification. Nevertheless, biomass gasification generates lots of tar in syngas because of the lignin content in biomass, which may cause problems for gas engines and other processes. In this study, gasification experiments as well as qualitative analysis were conducted for determining syngas characteristics with tar content. Tar sampling and analysis were performed under various conditions by changing the flow rate, sampling time, and sampling gas flow. Measuring the tar content in syngas during the gasification process was also proposed

국내 RDF(Refuse Derived Fuel)와 관련한 ‘자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률이 2013년 1월 개정되면서 국내에서는 RDF가 SRF로 종류가 변경되었으며, 이와 더불어 종전 RPF(Refuse Plastic Fuel), RDF, TDF(Tire Derived Fuel), WCF(Wood Chip Fuel)로 구분되던 것이 SRF와 BIO-SRF로 개정되었으며, 고형연료 제품에서도 성형과 비성형제품으로 구분되게 되었다. 이에 따라 기존 성형SRF제품들에 비해서 비성형 SRF제품의 수분함량의 기준이 15%차이가 나게 되었다. 본 연구에서는 생활폐기물로 생산되는 비성형 SRF의 가스화 반응을 활용하여 고부가 가치의 연료 및 원료를 생산하기 위한 고정층 및 유동층에서의 가스화 특성을 파악하고자 한다. 실험조건은 운전온도 900℃, ER(Equivalent Ratio)조건 0.2, 0.4, 0.6에서의 가스화 반응을 실시하였으며, 고정층반응기에서는 ER비가 증가함에 따라 수소비율이 감소하는 것으로 나타났으나, 유동층반응기에서는 ER 0.4일 때 수소비율이 최저로 나타났다.

전 세계적으로 지속적인 천연자원의 사용으로 인해 고갈 시점이 다가옴에 따라 신재생에너지 및 신에너지 사용이 불가피한 상황에 이르렀다. 이러한 신재생 에너지 중에서 국내의 경우 약 70% 이상을 차지하는 폐기물에 대한 에너지화 기술 및 처리 기술 연구는 지속적으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 ‘전기･전자제품의 재활용 및 자동차의 자원순환에 관한 법률’에 의해 관리되어 지고 있는 전기･전자 제품 중 주로 재활용되지 못하고 전량 위탁 소각되고 있는 폐 우레탄과 펠렛화를 통해 고형 연료로 만들어진 RPF 혼소 시 발생하는 배가스 특성에 대해 파악하고자한다. 혼소 대상 물질인 폐 우레탄과 RPF의 경우, 모두 고발열량 시료로써, 소각에 활용 시 높은 열 회수율을 기대 할 수 있다고 판단된다. 실험 조건의 경우, 고정층 반응기에서 실험을 진행하였으며, 혼소 비율은 각각 우레탄 30%, 50%, 100%로 하였다. 특히, 소각에서 가장 중요한 운전요인중 하나인 공기비는 기존 소각 시설에서 1.5에서 2.0사에서 운전되지만, 본 연구에서는 2.0과 3.0에서 진행하였다. 이것은 반응기 가 실험실 규모의 반응기로 산화제와 대상 시료간의 접촉이 원활히 일어나지 않는 이유에서 기존 소각 시설에서 운전되는 공기비 보다 높게 산정하였다. 배가스 조성의 경우에는 산소(O2), 일산화탄소(CO) 그리고 이산화탄소(CO2)를 실시간 가스 분석기를 사용하여 측정을 실시하였다. 마지막으로 가스상 오염물질은 폐 우레탄의 원소 분석 결과, 질소(N) 함유량이 높아 소각 및 열처리 공정에 적용시 질소화합물 배출이 많이 될 것으로 판단하여 질소화합물인 NOx, NH3, HCN에 대하여 분석을 실시하였다. 위 가스상 오염물질은 대기오염공정시험법을 참고하여 습식법으로 진행되었으며, 샘플링 된 흡수액은 IC(Ion Chromatography) 분석을 통해 농도 계산을 할 수 있었다.

Waste electrical and electronic equipment (WEEE) has been received much attention recently due to rapid changes in materials and shorter replacement of consumer products. Most of WEEEs are collected and recycled at the designated recycling centers in Korea, and final residues after recycling, sorting and shredding them to separate valuable and recyclable parts in series are left as forms of shredded plastic mixtures, which would be a problem to be resolved. By further plastics separation the polyurethane foams are mostly remained and becomes waste to be treated by appropriate methods. Gasification to produce syngas and incineration to recover energy for such polyurethane foam waste could be utilized instead landfill presently treated. In this study the experiment was conducted to evaluate such performance characteristics of thermal processes. Pelletized solid refuse fuel (SRF) was fabricated to feed into the test furnace even though it was light with low density. Thermogravimetric analysis, proximate analysis and higher heating value were made. During gasification and incineration, gas composition with gaseous pollutants were measured. Due to nitrogen content in polyurethane, nitrogen containing gaseous substances such as NH3 and HCN were observed with varying equivalent air ratios (ERs). The assessment of polyurethane waste foam to energy using incineration and gasification was made with finding out the optimal condition of air injection to emit less pollutants in both operations. Produced syngas could be utilized as energy fuels by lowering pollutants emission.

Due to a world trend on renewable energy, biomass that is one of renewable energy resources has to be applied at thermochemical process, actively. However, in commercial plant, one of many problems is an agglomeration production at biomass thermochemical process, because it leads to disturb continuous operation on thermochemical process. Thus, in this study, the EFB (empty fruit bunch), one of palm oil industry by-products was used as a biomass fuel, and washed by water and nitric acid solution (0.1wt.%) with different total washing times for resolving this problem at biomass thermochemical process. After washing, ash content was decreased from 5.9wt.% to 1.53wt.% using all of the washing treatments, and the Alkali & Alkaline Earth Metallic (AAEM) was removed over 80wt.% of total AAEM, such as potassium, magnesium, calcium and sodium. Additionally, SEM with XRD was analyzed to confirm the characteristics of produced agglomeration, and the agglomeration production ratio was measured: it revealed that the ratio was resulted in decrease over half, in the case of using all of washed EFBs.

팜 오일 산업에서 fresh fruit bunch(이하 FFB)는 팜 오일을 만드는데 사용되며, 오일 생산 과정에서 부산물인 empty fruit bunch(이하 EFB)가 약 20 wt. %이상 배출된다고 보고되고 있다. 한편, 우리나라는 신･재생에너지 공급 의무화 제도에 따라 신･재생에너지원의 확보와 이에 대응할 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다. 따라서, EFB를 바이오매스로써 활용한다면 신･재생에너지원 확보와 청정기술개발에 이바지 할 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 EFB는 배출방식에 의해 회분 함량이 높고, 문헌에 따르면 이는 균질한 바이오오일을 생산하고 열화학공정에서의 효율을 증가시키기 위해 제거해야 한다고 제안한다. 또한, 바이오매스에 함유된 알칼리 금속은 바이오 오일의 품질에 악영향을 미친다고 보고된 바 있다. 따라서, 본 연구에서는 EFB를 일반 수돗물, 증류수와 질산용액(0.1 wt. %)을 이용하여 세척한 후, 공업분석과 ICP분석을 통해 회분과 알칼리금속의 제거효과를 정량화 하고자 하였다. 세척한 EFB는 24시간 건조 후에 공업분석으로부터 회분의 함량변화를 분석하였고, ICP 분석을 통해 EFB와 세척한 EFB들 간에 알칼리금속 함량도 비교･분석하였다. 비교 결과, 회분은 5.9 wt. %에서 1.53 wt. %로 감소하였고, 알칼리금속은 총 양의 80% 이상 제거되었다. 경제적 효율성을 고려하여 일반 수돗물(1일)과 질산용액(2일)으로 처리한 EFB를 실험에 이용하였다. 열분해실험 결과, 일반 수돗물로 세척한 EFB를 500℃ 조건에서 실험했을 때 가장 높은 수율(48 wt. %)을 얻을 수 있었다. 추가로, 바이오 오일의 특성변화를 확인하기 위해 GC-MS 분석, 원소분석, 디지털 현미경으로 균질성 분석을 수행하였다.

석유, 석탄, 원자력, 천연가스 등 화석 연료의 고갈문제가 대두됨에 따라, 전 세계적으로 신･재생에너지에 대한 인식이 점차 증대되고 있으며, 이에 다양한 연구가 개발되고 있다. 신재생에너지 공급 비중은 2012년 기준으로 폐기물(67.77%), 바이오매스(15.08%), 수력(9.21%), 태양광(2.68%), 풍력(2.18%), 해양(1.11%), 연료전지(0.93%), 지열(0.74%), 태양열(0.30%)의 분포를 나타내고 있으며, 특히 이들 중 폐기물과 바이오매스가 80 %이상을 차지하고 있다. 한편, 국내의 경우, 폐기물은 가연분 함량이 높아 SRF (Solid Refuse Fuel)로 재생산하여 보조연료로 활용하고 있으며, 이미 기존 폐기물 소각로로부터 열을 회수하여 지역난방 또는 발전을 도모하는 용도로도 활용되어왔다. 그러나 앞선 통계에서 나타낸 바와 같이, 바이오매스는 국내에서 수급하는데 제한적이므로 신･재생에너지원으로 활용하기엔 공급량이 충분하지 못한 실정이다. 이에 본 연구에서는 팜 오일 산업이 활성화 되어 있는 말레이시아, 인도네시아와 같은 동남아시아 국가를 중심으로 배출되는 해당산업의 부산물을 바이오매스로써 활용하여 부족한 공급량을 충족하고자 EFB (Empty Fruit Bunch)를 이용하였다. 이에 대한 선행연구로부터 열화학반응공정에서의 효율 증가를 위해서는 EFB에 다량함유되어 있는 회분을 제거하여 균질하게 만들어 주는 공정과 바이오매스 가스화 공정에서는 원활한 연속운전을 위해 ‘Agglomeration’ 에 대한 적절한 제어가 필요하다는 것을 확인하였다. 이는 바이오매스 내 알칼리금속이 원인이 되는 것으로 알려져 있어, 이를 위해 본 연구에서는 EFB를 일반 수돗물과 질산용액을 이용하여 세척하여 총 3가지(raw EFB, washed EFB by tap water, washed EFB by nitric acid solution)로 나누어 공업분석과 ICP분석을 수행하였고, 이에 따라 회분 및 알칼리금속 제거 효과를 확인하였다. 이 후, 선행 연구를 통해 도출된 EFB의 가스화 최적조건에 적용하여, 랩 규모(1 kg/hr)의 기포유동층 반응기에서 가스화실험을 수행하였다. 이로부터 합성가스 수율변화, dry gas yield, 냉가스효율 등 가스화 특성변화를 평가하였고, 바닥재를 회수하여 최종적으로 ‘Agglomeration’ 의 저감효과를 정량화하였다.

현대 사회의 대량 소비문화와 신제품 출시의 기간의 간격 폭이 작아지면서 폐 가전제품의 발생이 지속적으로 증가하고 있는 추세이다. 현재 우리나라에서 발생하는 폐 냉장고에서는 1대당 약 10%의 폐 우레탄이 포함되어 있고, 2007년부터 최근까지 제도권 내에서의 폐 냉장고 수거현황을 조사한 결과 증가 추세인 것으로 나타났으며, 이에 따라 폐 우레탄의 발생률 또한 지속적으로 증가하고 있는 것으로 추정된다. 냉장고에서 발생하는 우레탄은 타 생활폐기물보다 비교적 발열량이 높고, 염소, 황 등의 유해물질 함유량이 적어 연료로써의 가치가 높은 것으로 알려져 있다. 또한, 현재 우레탄의 재활용 가능 기술로는 재생폴리올 생산, 층간 흡음재 적용 기술 등이 있으나 완전한 상용화 기술은 개발되지 않은 실정이며, 자체 선행연구로기술성, 연속성, 경제성, 사업성, 환경성 등의 지표기준을 설정하여 전문가 설문조사를 실시한 결과 고형연료화 기술이 가장 타당한 것으로 분석되었다. 고형연료 제조기술은 국내외에서 매우 활성화 되어 사용되는 기술이나, 국내에서는 우레탄은 그 자체가 부피가 매우 크고 밀도가 낮기 때문에 고형연료화 되어 RPF(Refuse Plastic Fuel)로써 사용된 사례는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 폴리우레탄의 적정 연소 조건을 확인하고, 이 때 발생되는 배가스를 분석하여 고형연료로의 사용가능성에 대하여 평가하였다.