이수식 쉴드 TBM 공법에서 발생하는 부산물인 필터케이크를 유동성 채움재로의 재활용 가능성을 평가하기 위해 다양한 기초 실험을 수행하였다. 필터케이크를 굵은골재 및 잔골재와 혼합하여, 필터케이크의 함량 비율을 증가시키면서 세 가 지 배합(Case 1, Case 2, Case 3)을 구성하였다. 강도 발현을 위한 바인더로는 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하였으며, 물- 시멘트비(w/c)를 변화시켜 플로우 시험, 블리딩 시험, 압축강도 시험을 통해 유동성 채움재로서의 가능성을 평가하였다. 시험 결과, 필터케이크 함량이 증가할수록 혼합물의 유동성은 저하되었으며, 이를 보완하기 위해 혼합수의 양을 증가시 키며 적정한 범위의 유동성을 확보하도록 하였으나, 혼합수의 양이 많아질수록 압축강도가 크게 감소하는 경향을 보였 다. 특히, 필터케이크 함량이 가장 높은 Case 3에서는 이러한 현상이 두드러지게 나타났으며, 반면 필터케이크 함량이 적 은 Case 1에서는 상대적으로 높은 강도가 발현되었다. 또한, 필터케이크 함량이 적을수록 혼합물의 유동성은 혼합수량에 민감하게 변화하였다. 블리딩은 필터케이크의 혼합 비율에 영향을 받았으며, 필터케이크 함량이 가장 높은 Case 3에서 블리딩이 가장 적게 발생하였다. 이는 필터케이크의 높은 수분 흡수율이 블리딩 감소에 영향을 미친 것으로 판단된다. 즉, 유동성, 강도, 블리딩 사이의 균형을 맞추기 위한 적절한 배합비 설정을 통해 TBM 공법 부산물인 필터케이크는 유 동성 채움재로 재활용 가능성이 높을 것으로 평가하였다.

이 연구는 학교교육이 직면한 새로운 위기를 존재 가치에 대한 위기로 간주하고, 위기의 극복을 위하여 그 문제의 근원을 학교학으로부터 도출하여 해체하였다. 그 대안으로서 배움의 철학을 중심으로 학교학 패러다임의 전이를 위한 방안도 제시하였다. 학교교육의 위기는 학교학의 변질로부터 시작되었다. 학교학 은 원래 학교교육의 전문성과 공정성, 그리고 과학성을 위하여 탄생한 교육학의 일부이자 타당한 패러다 임이었다. 그러나 학교를 인간교육의 전부로 만들고자 하는 정치적 욕망 때문에 학교학은 변질하였다. 학 교학은 위선적인 자본주의, 위증적인 능력주의, 위장된 민주주의를 활용하여 학교를 지배하고자 하였다. 이를 위하여 시험과 평균, 경쟁의 논리를 이용하여 학교의 지배구조를 형성하였다. 학교는 학교학의 정치 적 지배담론 형성을 위한 절대성과 합리성, 주체의 허구에 의해 존폐의 위기를 맞이한 것이다. 본 연구는 이러한 지배담론을 사회철학적 사유체제를 적용하여 해체하고, 그 허구의 의도와 내용을 드러내었다. 더하 여 본 연구는 학교학의 패러다임 전이는 배움의 철학을 근원으로 하는 교육적 패러다임이 이루어져야 함 을 제언하였다. 배움에 근거한 학교학은 인간의 배움 본능 실현, 의미와 쓰임새 있는 지식의 전수, 뫔의 온전성을 실현하기 위한 교육이다. 배움에 근거한 학교학은 학생들의 배움에 관한 경외심을 바탕으로 단 한명의 학생도 포기하지 않는다는 결단을 내리고 행동하는 학문적 패러다임이 되어야 한다. 그렇지 않으 면 학교는 새로운 위기를 극복할 수 없음을 주장하였다.

본 연구는 사교육을 긍정적인 관점에서 탐구하여 사교육의 올바른 정체성과 주체성을 정립하고, 이를 근거로 미래 사 교육의 가능성과 잠재력을 실현할 수 있도록 함을 그 목적으로 수행되었다. 한국 사회에서 사교육은 의도적으로 이미지 화 되었다. 그 이미지화는 부정적인 인식과 문제로 형성되었다. 한국 사회에서 사교육은 필요악이며, 그림자 교육으로 취 급되었다. 그러나 사교육의 부정적 이미지는 교육권력과 학교학자들의 정치적 이념에 의해 만들어진 이미지였다. 공교육 과 사교육은 공간의 경계로 인한 차이이지 차별을 위한 경계 짓기가 아니었다. 사교육은 오히려 교육산업의 발전이라는 관점에서 에지케이션 실현을 위한 공교육보다 더 중요한 교육자본이다. 또한 공교육과 사교육은 에지케이션 실현을 위한 동반자이며, 사교육은 공교육만큼 사회 속에서 존재 가치가 높은 교육의 현상이다. 그러므로 사교육 기관은 사회적 책임 의 수행을 통해 사교육의 정체성과 주체성 정립에 노력해야 한다. 사교육 기관의 사회적 책임은 경제적, 법률적, 윤리적, 자선적 책임 이외에 교육적 책임을 각인하고 성실하게 수행해야 한다. 사교육 기관의 교육적 책임은 교육 원리에 기초한 교육의 질 향상이라는 철학을 바탕으로 교육적 선도력을 갖추어야 한다. 이를 위해 사교육 기관과 종사자들은 넓고 깊은 연구에 매진해야 한다. 반성과 성찰을 통한 사교육의 연구는 미래 한국의 교육산업 발전을 위한 중요한 초성이 됨을 명 심해야 한다.

이 연구는 학교 내 집단 괴롭힘에 관한 구조적 분석을 하여, 학교가 집단 괴롭힘의 중요한 변수이자 그 발생과 지속성의 핵심 원인이라는 것을 증명하고자 하였다. 2011년 대구의 중학생 자살 사건 이후, 정부와 학계는 종합대책을 수립하고, 학교의 집단 괴롭힘 방지를 위한 많은 노력을 하였다. 그럼에도 불구하고, 학교에서의 집단 괴롭힘 방지에는 별 효과가 없었다. 그 이유는 학교를 연구의 대상에서 제외하고, 학생들 간의 관계에서만 원인과 결과를 찾으려 했기 때문이었다. 본 연구는 학교의 집단 괴롭힘 방지를 위해 사회철학적 연구방법과 해석학적 접근을 통한 구조적 분석을 진행하였다. 그 결과 학교라는 제도가 원래의 의도와는 다르게 변질되었음을 밝혔다. 또한 교실 내에서도 학생들 간의 구조적 관계로 인하여 그들만의 사회와 질서가 생김이 집단 괴롭힘의 원인임을 밝혔다. 이로 인해 학교에서 자연스럽게 집단 괴롭힘이 발생함을 논술하였다. 본 연구에서는 집단 괴롭힘 방지를 위해 학교의 지위에 관한 구조의 해체와 교실 내의 관계 해체에 대한 방안을 제시하였다. 또한 학교가 미래 학생들의 배움 실현을 도와줄 수 있는 기관으로 개조해야함을 제시하였다.

본 연구는 현재까지 이루어진 시민교육을 사회철학적으로 분석하고, 그 문제를 찾아 해체한 후, 새로 운 패러다임으로서 안드라고지에 적용하여 정립함을 그 목적으로 하였다. 또한 안드라고지로서 시민교육 이 적용될 미래 공동체를 공락체로 규정하여 그 내용을 제시하였다. 우리의 시민교육은 가능성과 한계성 이라는 양면성을 동시에 보인다. 여기서 한계성이 발생하는 이유는 페다고지식 시민교육에 기인한다. 페 다고지식 시민교육은 내면화와 체득화를 간과하고, 텍스트의 인지만을 시민교육의 핵심으로 간주하였다. 시민교육은 내용적 우선순위에서 다른 교과에 밀리고, 연령적으로 어린이를 위한 교육이라고 개념화되어 상대적으로 어른들에게는 어색한 상황을 만들었다. 이를 극복하기 위해서는 인간 삶을 위한 교육의 원형 인 안드라고지가 필요하다. 안드라고지는 인간의 배움을 근간으로 구성된 교육 패러다임이다. 안드라고지 로서 시민교육은 연령이나 기관에 구애받지 않는 사회 구성원으로서 모든 이를 위한 교육이다 안드라고지 로서 시민교육이 추구하는 미래 공동체는 민주주의가 아닌 공락체여야 한다. 공락체는 공동체의 구성원 모두의 안녕과 행복을 추구한다. 공락체를 위한 시민교육은 자율성과 진정성, 그리고 적극성을 함양할 수 있는 배움이어야 한다. 공락체를 위한 안드라고지로서 시민교육은 미래를 위한 열쇠이자 우리 교육의 희 망이다.

본 연구는 사회철학적 분석방법을 통해 미래 고령화 사회의 평생교육을 위한 역할과 비전을 제시함을 그 목적으로 하였다. 사회철학은 인간과 사회 간의 관계, 사회 내 인간과 인간 간의 바른 관계 설정을 위 한 사유의 도구이다. 사회철학적 분석은 기존의 고령화 사회에 대한 연구가 편협하고 표면적인 것이었음 을 밝히고, 근원적인 관점에서 고령화 사회를 분석 가능하게 하였다. 그 결과 노인이라는 기표를 통하여 노인이 아닌 자들의 지배적 담론과 권력을 문제로 제기하였다. 또한 고령화 사회의 주체라고 상정된 노인들이 실은 주체가 아니었음을 밝혔다. 결국 노인들을 열등한 타자로 만든 지배담론과 그 지배담론을 통하여 노인들을 억압하던 권력의 해체, 그리고 노인이 될 사람들과 노인이 된 사람들이 주체가 되어야 함을 설명하였다. 해체된 담론들은 정당한 사회의 모습을 회복하고, 이를 위한 평생교육을 요구한다. 그 역할은 배움자산의 소유와 축적, 그리고 활용이었다. 미래 고령화 사회에서 필요한 유형자산과 무형자산을 가능하게 하는 배움자산은 인간에게 배움의 본능이 있음을 인정하고, 의미심장한 지식을 습득하며, 뫔의 온전성을 위해 개조역량과 의식소통역량, 그리고 치유역량을 갖추게 하는 핵심이다. 미래 고령화 사회의 평생교육은 전생애적으로 통생애, 공생애, 범생애적으로 이루어져야 하며, 이는 삶의 질과 결·깔을 위함이라는 사실을 또한 밝혔다.

본 연구는 학교교육을 구조주의에 기반을 두어 분석 및 비판하고 제언하여 학교현장의 문제를 해결하 고자 함을 그 목적으로 한다. 학교에서 생기는 문제들은 단순히 개인적이거나 개인들 간의 일탈적 관계에 의한 것이 아니라 구조적으로 발생하는 것이다. 이를 위하여 구조주의의 속성과 특성을 분석하여 학교교육에 적용하였다. 학교는 사회에서 구조적으로 그 역할과 의무가 결정된 기관이다. 사회화와 선발 및 분배가 그것이다. 또한 학교는 랑그로서의 사회로부터 개념화되지만, 학교 스스로가 랑그로서 성취나 공동체 의식, 그리고 규율 등의 구조소를 갖는다. 그러나 학교가 사회구조적인 관점에서 개인의 관점으로 이동되고, 사회구조의 왜곡되고 변질된 논리가 학교에 구조적으로 침투된다면 학교는 제 기능을 못하게 되고 각 종 문제를 야기한다. 그러므로 미래의 학교를 이상적인 공간으로서 사회와 분리하고, 엄격함의 논리를 따르는 사회화기관으로서, 그리고 단 한명의 학생도 포기하지 않는 기관으로 거듭나도록 해야 한다. 인간의 배움본능을 실현하고. 의미와 쓰임새가 명확한 지식을 체득화 시켜주며, 뫔의 온전성을 지켜주는 학교교육은 구조적으로 사회의 요구를 충족시켜줌과 동시에 그 어떤 문제도 생기지 않는 이상적인 공간이 될 것이다.

본 연구의 목적은 미래 다문화시대 시민교육에 관하여 배움 기반의 새로운 패러다임을 정립하고자함 을 그 목적으로 하였다. 미래 다문화시대로의 진입은 자명한 사실이다. 미래 다문화사회가 자유와 평등, 그리고 사회정의를 실현 할 수 있기 위해서는 시민교육이 그 핵심이 되어야 한다. 그러나 다양한 교육적 노력에도 불구하고 시민교육은 제대로 이루어지지 않고 있다. 그 이유는 우리의 교육이라는 행위에 배움이 없기 때문이다. 배움은 인간의 본능이자 의미심장한 작업이다. 배움을 통해 사람들은 개조와 의식소통, 그리고 치유라는 삶과 행복을 위한 핵심역량을 함양할 수 있다. 배움을 기반으로 하는다문화시대의 시민교육, 즉 다문화 시민배움은 자국민과 외국인 모두 배움의 본능을 실현하고 스스로의 삶에 의미심장 성을 직조하며, 뫔의 온전성을 유지하는 형태로 이루어져야 한다. 이를 통해 자기창조실현을 위한 개조와 구상적 공감의 의식소통, 그리고 비판적 다문화주의를 위한 치유가 이루질 수 있어야 한다. 그리고 자율성, 진정성, 적극성을 함양한 시민이 될 수 있도록 한다. 이러한 다문화 시민배움은 자국민이나 외국인 모두 통합하고 협력하여 새로운 사회로의 매시업과 국가경쟁력을 향상할 수 있는 교육적 효과가 있을 것이다.

본 연구는 학교교육의 사회화에 관하여 비판하고 배움학적 대안을 제시하고자 함을 그 목적으로 한다. 교육과 사회 간의 관계를 결정하는 중요한 핵심은 사회화이다. 사회화란 개인이 한 사회의 구성원이 되기 위해 반드시 배워야 하는 모든 과정과 내용을 의미한다. 이에 관해 구조기능주의론자들과 갈등주의 론자들은 사회화의 정당화와 보장성에 관해 경쟁하며 교육의 공헌에 관한 주장을 하여왔다. 사회화의 대 행기관으로서 가장 중요한 사회 속의 기관은 학교이다. 학교교육은 개인이 사회의 구성원이 될 수 있도록 가장 적합한 기관으로 알려져 왔다. 그러나 학교는 특정 시대의 정치적, 경제적, 그리고 문화적 계급을 재생산하거나, 사회화보다는 다른 목적으로 사용되어져 왔다. 그러나 학교교육은 사회화와 더불어 인간의 배움본능의 실현과 개조를 가능케 하도록 이루어져야 한다. 현재까지 이루어진 학교교육은 개인 을 사회화하기에 부적합한 기관이라는 것이 본 연구의 결론이다.

본 연구는 다문화인(人)으로서 다문화강사들의 한국 다문화교육에 관한 의견을 통해 현행 다문화교육의 문제점과 개선 방안을 알아보고, 이를 토대로 미래 한국 사회에 다문화교육이 제대로 정립할 수 있는 초석 자료를 마련하는데 그 목적을 두었다. 본 연구는 질적 연구 방법을 선택하였다. 다문화인(人)으로서의 다문화강사 3인과 라포(rapport) 형성을 위해 그들이 진행하는 다문화교육 현장 수업에 참여하였다. 면담법을 연구기법으로 하여 그들과의 심층면접을 진행했으며, 면담 내용을 토대로 자료수집을 하였다. 한국 다문화교육의 현황과 연구 참여자 3인 모두의 의견을 종합한 결과, 다문화인(人)으로서의 다문화강사 관점에서 분석한 한국 다문화교육의 문제점은 다문화교육의 실제와 다른 한국 사회의 현실 문제로 나타났다. 또한, 다문화교육의 개선 방안은 다문화교육의 내실화와 다문화교육 정책의 체계화로 나타났다. 본 연구의 결론은 다음과 같다. 첫째, 한국 다문화교육의 문제 개선을 위한 과제로 배움의 기회들을 적극 활용하여 문화 차이에서 기인하는 갈등을 극복하고자 하는 여성결혼이민자 본인의 노력과 가족구성원들의 노력은 당연히 필요하며, 이들을 인정하고 함께하려는 한국 사회 일반구성원들의 의식 변화, 학생·교사·학부모들과 같은 교육당사자들의 협조와 이해 등 다양한 방면에서 많은 노력이 필요하다. 둘째, 다양성·지속성·일관성이 부족한 다문화교육을 개선하는 방법으로, 다문화적 자긍심과 성취의 전형이 될 수 있는 모델들을 발굴하여 이를 교육적으로 제시할 필요가 있다. 더하여, 지금 여러 곳에서 진행 중인 ‘찾아가는 다문화교육’을 제도적으로 학교 교육(공교육 과정)에 자리 잡을 수 있도록 추진하는 것도 다문화교육의 지속성을 위한 좋은 방법이 될 것이다.

화석연료는 가격의 변동이 심하고 그 매장량이 한정되어 있고 지나친 화석연료의 사용은 환경적으로 심각한 악영향을 미칠 수 있다. 전 세계적으로 화석연료의 고갈과 더불어 지구온난화 등의 환경문제에 대한 대응방안으로 지속가능한 청정 에너지자원에 대한 필요성이 대두되고 있으며, 관련된 연구개발이 활발히 진행 중이다. 탄소 중립적 친환경에너지인 바이오에너지 분야는 최근 각광받는 신재생 에너지 분야 중 하나이다. 현재 국내 폐목재 발생량은 지속적으로 증가하여 처리 및 활용방안이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 폐목재를 활용하여 생산 된 급속열분해 오일을 가스화하여 고품질 합성가스를 생산함으로써 기존의 바이오매스 직접 가스화의 단점을 극복하고자 하였다. 바이오매스를 이용한 가스화 공정은 원료인 바이오매스의 낮은 에너지 밀도로 인하여 가스화 플랜트와 바이오매스 원산지간 거리에 따라 경제성이 감소한다. 이러한 경제성 문제를 극복하기 위한 방안으로 바이오매스 원산지에서 바이오매스를 급속열분해 하여 생산된 고 에너지 밀도의 열분해오일을 가스화 플랜트로 이송하여 에너지를 생산하는 방안이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 폐목재를 원료로하여 최적조건에서 생산 된 급속열분해 오일을 원통형 가스화기(0.1 m diameter × 1.4 m height)를 사용하여 E/R ratio, 반응온도 등을 운전변수로 하여 가스화 실험을 수행하였다. 생산되는 합성가스의 조성을 Micro GC를 이용하여 분석하여 고품질 합성가스를 생산할 수 있는 최적 조건에 대한 연구를 진행하였다.

The fast pyrolysis of biomass (larch) in a circulating fluidized bed pyrolyzer was performed and the physico-chemical characteristics of biocrude-oil was investigated. Standard sand was used for fluidizing material and various reaction temperatures from 400℃ to 550℃ was applied. Wood (larch) sample was examined thorough proximate analysis and thermogravimetric analysis (TGA). From the results of the sample test, thermal decomposition characteristics of wood (larch) was investigated. Various analyses were carried out to determine the physicochemical properties of biocrude-oil such as Higher heating value (HHV), water content, viscosity, ash content and microscopic anaysis. The maximum biocrude-oil yield was 49.9wt.% at 550℃. At this temperature, HHV and water content were 4562.0 kcal/kg and 13.8wt.%, respectively. From the study results, wood (larch) has potential as an alternative energy source.

화석연료의 고갈 및 환경오염 문제가 대두됨에 따라 전 세계적으로 지속가능한 에너지자원의 확보에 대한 필요성과 관심이 높아지고 있다. 바이오매스 및 폐기물을 에너지원으로 하여 에너지를 생산하는 바이오 에너지분야는 최근 각광받는 신･재생 에너지 분야 중 하나이다. 바이오매스로부터 전환된 바이오 에너지를 사용할 때 발생되는 이산화탄소가 바이오매스의 성장에 다시 쓰이게 되므로 탄소 중립적이며 바이오매스의 경작, 재배를 통하여 지속적으로 생산 할 수 있다는 장점을 가진다. 바이오매스는 증기 또는 산소를 산화제로 가스화하여 공기에 비해 높은 발열량을 가지는 합성가스(syn-gas) 생산이 가능하고 적절한 정제 및 조성제어 공정을 거쳐 합성천연가스, FT 디젤, 메탄올, 수소 등의 고부가 합성 연료 생산에 활용할 수 있다. 그러나 바이오매스의 에너지 밀도가 낮기 때문에 가스화 플랜트와 바이오매스 생산지역이 원거리일 경우 높은 운송비용으로 경제성이 떨어지는 단점을 지닌다. 이러한 단점 극복을 위하여 바이오매스 생산지에 급속열분해 플랜트를 건설하여 에너지밀도가 높은 바이오오일을 생산하고 가스화 플랜트로 이송하여 가스화하는 방법이 대안으로 제시되고 있다. 또한 바이오오일 가스화가 바이오매스 직접 가스화에 비하여 TCI(total capital investment)가 낮아 경제적으로 유리하며 합성가스 내 타르 농도가 낮고 수소 및 일산화탄소의 수율이 높아 고품질 합성가스의 생산이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 국산재 유래 바이오오일 가스화를 위한 기초실험으로 바이오오일의 가스화 kinetics에 관한 연구를 진행하였다. 바이오오일 시료의 무게감량을 승온 속도에 따라 측정하여 kinetics 인자들(평균반응속도, 활성화에너지)을 도출하였으며, 이를 이용하여 반응차수를 계산하였다.

최근 석유연료의 과다 사용으로 인한 지구온난화와 환경오염 등의 문제가 심각하게 대두되고 있다. 이에 따라 탄소 중립적이며 잠재량이 풍부한 바이오매스를 활용하는 바이오에너지 생산기술 연구가 친환경 대체에너지로서 주목받고 있다. 특히 우리나라의 경우 목재 수요의 증가로 인해 폐목재는 꾸준히 발생하고 있으나 신재생에너지 중 바이오매스 에너지는 약 10%일정도로 생산 측면에서의 활용은 상당히 빈약한 상황이다. 따라서 본 연구는 이미 유렵과 북미 지역을 중심으로 활발히 연구 및 상용화가 진행되고 있는 열화학적 변환 공정 중 하나인 급속열분해 공정을 채택하였다. 급속열분해 공정은 무산소 조건에서 400~600℃의 반응온도로 간접 가열하여 바이오매스를 열적으로 분해하는 공정으로서, 2초 내외의 짧은 체류시간으로 에너지밀도가 높은 액상 생성물인 바이오오일의 수율을 극대화할 수 있다는 장점을 지니고 있다. 본 실험에 사용된 원뿔형 분사층 반응기는 일반적으로 이용되고 있는 기포 유동층에 비하여 바이오매스 입자와 유동매질 간 열 및 물질전달 속도가 높고, 비교적 큰 시료 입자도 열분해 가능하기 때문에 입자 분쇄에 소요되는 에너지를 절감할 수 있으며, 내부에 분산판이 없어 압력강하량이 적은 장점을 가진다. 본 연구에서는 바이오매스의 급속열분해 운전 조건이 열분해 생성물에 미치는 영향을 확인하기 위한 폐목재의 급속열분해 실험을 수행하였다. 폐목재의 급속열분해 실험은 반응온도와 질소유량 그리고 시료의 투입속도 등 원뿔형 분사층 반응기 내부의 운전조건 변화를 통하여 진행하였으며, 실험을 통해 생산된 액상 생성물인 바이오 오일의 물리-화학적 특성을 분석하여 열분해 조건에 따른 급속열분해 특성을 고찰하였다.

This study focuses on computational particle fluid dynamics (CPFD) modeling for the fast pyrolysis of biomass in a conical spouted bed reactor. The CPFD simulation was conducted to understand the hydrodynamics, heat transfer, and biomass fast pyrolysis reaction of the conical spouted bed reactor and the multiphase-particle in cell (MP-PIC) model was used to investigate the fast pyrolysis of biomass in a conical spouted bed reactor. A two-stage semi-global kinetics model was applied to model the fast pyrolysis reaction of biomass and the commercial code (Barracuda) was used in simulations. The temperature of solid particles in a conical spouted bed reactor showed a uniform temperature distribution along the reactor height. The yield of fast pyrolysis products from the simulation was compared with the experimental data; the yield of fast pyrolysis products was 74.1wt.% tar, 17.4wt.% gas, and 8.5wt.% char. The comparison of experimental measurements and model predictions shows the model’s accuracy. The CPFD simulation results had great potential to aid the future design and optimization of the fast pyrolysis process for biomass.

The optimum design and scale-up of a fast pyrolysis reactor require a fundamental understanding of its hydrodynamics characteristics. Extensive investigations have been carried out, both theoretically and experimentally, to understand the hydrodynamic characteristics of gas-solid two-phase flow in a pyrolysis reactor, such as velocity field, solids concentration, and pressure drop. Numerical simulation can provide a promising alternative for studying the hydrodynamics of gas-solid flows in the fast pyrolysis reactor. In this study, computational particle fluid dynamics (CPFD) was used to investigate the hydrodynamic characteristics of bubbling fluidized bed (BFB) and conical spouted bed (CSB) reactors. These characteristics were analyzed in terms of pressure drop, solid distribution, and solid circulation rate. The BFB reactor was found to have a lower efficiency than the CSB reactor. The pressure drop of the CSB reactor was 25% less than that of the BFB reactor. The solid circulation rate of the CSB reactor was 68% greater than that of the BFB reactor.

The development of renewable energy is currently strongly required to address environmental problems such as global warming. In particular, biomass is highlighted due to its advantages. When using biomass as an energy source, the conversion process is essential. Fast pyrolysis, which is a thermochemical conversion method, is a known method of producing bio-oil. Therefore, various studies were conducted with fast pyrolysis. Most studies were conducted under a lab-scale process. Hence, scaling up is required for commercialization. However, it is difficult to find studies that address the process analysis, even though this is essential for developing a scaled-up plant. Hence, the present study carries out the process analysis of biomass pyrolysis. The fast pyrolysis system includes a biomass feeder, fast pyrolyzer, cyclone, condenser, and electrostatic precipitator (ESP). A two-stage, semi-global reaction mechanism was applied to simulate the fast pyrolysis reaction and a circulating fluidized bed reactor was selected as the fast pyrolyzer. All the equipment in the process was modeled based on heat and mass balance equations. In this study, process analysis was conducted with various reaction temperatures and residence times. The two-stage, semi-global reaction mechanism for circulating fluidized-bed reactor can be applied to simulate a scaled-up plant.

This study aims to investigate the behavior characteristics of solid particles within conical spouted beds depending on the inlet gas velocity. Electrical capacitance volume tomography was applied to the measurements of the instantaneous gas-solid flow structures in a conical spouted bed. The effects of inlet gas velocity on the solid volume fraction and pressure were investigated. The different inlet gas velocities showed a certain influence on the gas?solid flow behaviors in the conical spouted bed. A symmetric core-annulus structure in the conical spouted bed was observed. Solid particles in the core and annulus areas were mixed at the ratio U/Ums = 1.6. It would be efficient to operate a fast pyrolysis reactor for the high heat and mass transfer of waste woods and sand particles.

해마다 증가하는 폐타이어의 발생 및 그에 따른 처리 문제가 대두되는 현 상황에서 폐타이어의 재생에너지화 기술개발 중요성이 날로 증대되고 있다. 특히, 국내에서 폐타이어 처리는 시멘트 킬른 및 단순소각에 의한 열원으로의 이용이 대부분을 차지하는데 이는 연소 시 발생되는 오염물질로 인한 2차 환경오염 또한 야기하는 문제이므로 폐타이어의 안정적인 처리를 통한 재생에너지원으로서의 경제성 향상 및 환경오염 저감 등의 해결책에 관한 기술개발 필요성이 촉구되고 있다. 폐타이어를 자원화하기 위한 열적처리 기술 중 열분해 공정은 무산소의 조건에서 500℃ 정도 온도 조건으로 간접 가열하여 1~2초 이내로 반응시킨 후 고분자 물질을 분해하여 연료로 변환하는 공정으로서 연소 반응과는 달리 오염물질이 발생하지 않는 친환경적인 처리 기술이며, 공정을 통하여 생산되는 열분해오일, 카본블랙, 철심 등과 같은 유용자원의 회수는 부가가치의 창출을 통하여 경제성 향상에 이바지 할 수 있는 이점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 폐타이어의 다양한 급속열분해 운전 조건을 통하여 재생에너지화 연구를 수행하였다. 실험에는 유동층 반응기에 비하여 시료와 유동매질 간 열 및 물질전달 속도가 높고, 비교적 큰 입자도 열분해 가능하며, 내부에 분산판이 없어 압력강하량이 적은 장점을 지닌 원뿔형 분사층 반응기를 사용하였다. 폐타이어 급속열분해 실험은 반응온도와 질소유량 및 시료의 투입속도 등 여러 인자를 변수로 두어 진행하였으며, 실험을 통하여 조건별로 생산된 열분해오일 및 카본블랙의 물리-화학적 특성을 분석하여 폐타이어의 급속열분해 반응 특성을 고찰하였다. 특히, 열분해 오일은 재생에너지원으로서 연료로서의 가치가 있는지에 대하여 알아보고자 하였다.

화석연료의 고갈문제와 더불어 지구온난화 등의 환경문제에 대한 대응방안으로 전 세계적으로 지속가능한 에너지자원의 확보에 대한 필요성과 관심이 높아지고 있다. 중국, 인도 등의 국가에서 경제 성장을 위한 화석연료 의존도가 계속 높아지고 있다. 그러나 화석연료는 가격의 변동이 심하고, 한정된 매장량을 지니기 때문에 지나친 화석연료의 사용은 환경적으로 심각한 악영향을 미칠 수 있다. 바이오매스 및 폐자원을 활용하여 에너지를 생산하는 바이오에너지 분야는 최근 각광받는 신재생 에너지 분야 중 하나이다. 바이오에너지는 바이오매스, 폐자원으로부터 전환된 에너지 사용 시 발생되는 이산화탄소가 순환을 통하여 바이오매스의 성장에 다시 쓰이게 되므로 탄소중립적인 친환경 에너지이며 바이오매스의 경작, 재배를 통하여 지속적으로 생산 할 수 있다는 장점을 가진다. 바이오매스는 열분해, 가스화, 연소 등의 열화학적 분해공정을 통하여 더욱 가치있는 에너지의 형태로 활용 가능하며, 그 중 급속열분해 공정은 무산소 조건, 약 500℃의 반응온도, 2초 이하의 짧은 기체체류시간을 반응조건으로 하여 생산된 타르를 응축과정을 통해 액상 생성물인 바이오원유로 회수하는 공정이며 바이오원유의 회수율을 가장 높일 수 있는 공정이다. 바이오오일의 수율 및 성상은 급속열분해 운전조건에 따라 영향을 받으며 그 중 반응온도가 가장 중요한 인자이다. 따라서 본 연구에서는 낙엽송 톱밥을 원료로 하여 400 - 550℃로 반응온도를 변화시켜가며 바이오원유를 생산하고 생산된 바이오원유의 수율 및 다양한 물리화학적 분석(고위발열량, 수분함량, 점도, pH 등)을 통하여 그 특성을 파악하는 연구를 진행하였다.