Kimchi noodle have a original taste and characteristics. This noodle was used for sour kimchi, kimchi taste powder, red bean fiber and emulsified oil etc. with RS(resistant starch) premix as blended wheat flour mixed to resistant starch. For manufacturing process of this kimchi mixed dry noodle, suitable kimchi of pH3.70~3.80 was required storage period during 4~5days at room temperature. At this point, the suitable treating amount of sour kimchi was about 20%(w/w) level. Manufacturing of kimchi noodle could be at the suitable manufacturing condition from use of kimchi taste powder and red bean fiber etc. Calori of this kimchi noodle was 308.17Kcal/100g as low level than wheat flour noodle as 355.82Kcal/100g, decreasing effect of calori was about 13.39%. This kimchi noodle had a characteristic sour and hot taste, that wasn't required the special seasoning and/or soup at this result.

Fat and sugar reduced yellow layer cake system was developed with varied replacement level of 30%, 60%, and 90% for AD(amylodextrin) and 10%, 30%, and 50% for PD(polydextrose). Physicochemical and sensory characteristics were investigated and optimum replacement level was also decided using response surface methodology. Sample groups of PD10AD30 had significantly the lowest specific gravity and viscosity, indicating the stable batter system with high air incorporation. Sample groups with PD10AD90 showed the highest volume index and were not significantly different from those of the PD10AD30. Sensory results indicated that PD30AD30 were significantly the most springy and moist, and the least hard of all sample groups. Sample groups with PD10AD90 had the least adhesiveness value. To establish the optimum substitution level using RSM, the restriction level was set up as moistness over five point, hardness under five points, and adhesiveness under four points. The optimum substitution level was 20% for PD and 88% for AD.

화석에너지 부존자원이 부족하여 대부분의 연료를 외국에서 수입하는 우리나라는 안정적인 대체 에너지원확보를 위하여 신재생에너지 개발에 박차를 가하여 왔다. 그러나 신재생에너지 중 약 65%가 폐기물에너지로 높은 비중을 차지하고 있고 증가율이 높다. 폐기물 고형연료(SRF)는 재생에너지로 구분되어 생산량과 사용량이 증가하고 있지만 일부 사업장 폐기물을 주로 연소하는 사업장에서 공해물질 대량 배출과 악취 등의 문제로 인해 운전이 중지되거나 갈등이 발생하고 있다. 따라서 고발열량의 사업장 폐기물 기반의 고형연료 연소장치에 대한 저공해 연소기술 개발이 절실하다. 본 연구는 전산유체역학(CFD)을 이용하여 SRF을 연료로 사용하여 중온․중압 스팀으로 발전하는 화격자형 보일러의 2차 공기 주입각도와 공기비 변화에 따른 연소실내 유동흐름, 온도분포, 화염형성의 가시화를 통해 연소로 내 유동현상을 예측하고 최적의 연소조건을 유지할 수 있는 보일러를 설계 및 제작하는데 기초자료로 반영하고 그 유용성을 확인하고자 한다.

지난 2015년을 기준으로 하여 국내에서 발생된 가축분뇨의 양은 연간 4,653만톤에 달한다. 이중 90.2%인 4,199만 1천톤은 퇴비(80%, 3,724만 4천톤)나 액비(10.2%, 474만 7천톤)로 전환되어 농경지에 재순환되었다. 그러나 가축분뇨 퇴비와 액비의 주요 수용처인 농경지 면적이 지속적으로 감소(‘86,214만 1천ha → ‘16,164만 4천 ha)되고 있는 상황에서 환경관련 규제(악취관련 규정, 오염총량제, 농가 퇴･액비 관리강화, 방류수 수질기준 강화 등)가 강화되고 있는 추세에 있어 기존의 퇴･액비 자원화방법을 일정 부분 분담할 수 있는 가축분뇨에너지자원화 기술개발 필요성이 한층 더 높아지고 있다. 가축분뇨 에너지자원화 방법의 대표적인 사례로서 지금까지는 혐기소화에 의한 바이오가스 회수방법이 일반적이었지만 최근 2~3년 이래로 가축분뇨 고체연료화 방법이 또 하나의 가축 분 에너지 자원화방법으로 대두되었다. 축종별로 차이가 있기는 하지만 일반적으로 가축분뇨중의 약 15% 정도가 고형성 물질로 구성되어 있으며 이 고형물중의 약 80~90%는 유기물질이다. 2015년에 발생한 가축분뇨 중 우분이 28.8%를 차지하였고 젖소분이 12.3%, 돈분이 39.7%, 계분이 15.9% 그리고 기타가축 분뇨가 3.3수준이었다. 소나 말, 돼지 분뇨에 비해 닭의 분뇨는 무기물질 함량이 상대적으로 더 높았다. 이는 닭이 모이를 섭취하면서 함께 들어간 모래가 근위라는 소화기관에서 먹이를 잘게 부수는 역할을 하다가 배출되기도 하고 사료 중에 포함된 칼슘이나 인, 기타 광물질 그리고 분뇨수거과정에서 함유되기도 하는 것에 기인한 것으로 판단된다. 완전건조 상태의 우분과 돈분(모돈, 분만돈, 자돈) 그리고 계분의 열량 값(고위발열량)은 각각 3,836 kcal/kg, 3,667kcal/kg(모돈), 3,273kcal/kg(분만돈), 3,153kcal/kg(자돈) 그리고 2,840kcal/kg 수준이었다.

In this study, gasification experiments were conducted using high calorific waste by measuring flue gas and gaseous pollutant composition. The feedstock used in this experiment was collected from industrial wastes and had a heating value more than 5,000 kcal/kg as well as low moisture and ash contents. Experiments were conducted at 1,200°C temperature by changing equivalent ratios (ERs) to find out an optimum condition for syngas production. Results showed that at ER 0.3, the highest syngas composition (around 81%) was obtained in flue gas. In this study, gas pollutant was sampled in cold absorbent by following Korean air pollutant standard sampling method. Later, sampled solutions were analyzed by IC (Ion Chromatography) to find out gaseous pollutant concentration. Usually, after gas cleanup system, all of the gaseous pollutants are removed by wet scrubber and catalyst reactor. However, in this study, due to gaseous pollutants removed by wet scrubber, the removal efficiency of gaseous pollutants showed lower performance compared with other catalyst clean up system. Thus, it is advisable to install a cleaning unit to deal with tar and soot.

석유화학원료의 공급 불안정 및 기후환경변화 대처가 절실한 상황으로 최근 신재생에너지 분야에 관한 관심이 증대 되고 있다. 더불어 2012년부터 발효된 RPS(Renewable Portfolio Standard) 규제에 따라 국내 발전사들의 신재생에너지원으로 부터의 전기 생산 의무가 본격화되고 있다. 특히 폐자원 및 폐바이오매스를 이용한 에너지 생산 분야는 원료의 안정적인 공급 가능성과 기존 처리 방법의 제한적 이용으로 열화학적 전환 기술을 이용한 에너지 생산기술이 각광받고 있다. 대표적인 열화학적 전환 기술들 중 열분해 기술은 폐바이오매스에 적용을 통하여 기존 석탄 에너지 전환 시설의 대체 자원으로의 이용이 가능하며, 원료의 수급성 측면 및 다양한 원료 특성에 대응하기 위해 반탄화(Torrefaction) 기술이 제시되고 있다. 반탄화 기술은 폐바이오매스를 에너지원으로 적극 활용하기 위한 전처리 공정으로, 무산소 조건에서 낮은 온도영역인 200~300℃에서 가열하여 원료 내 함유된 휘발분 및 수분 제거를 통해 연료로 전환된다. 생성된 반탄화물은 소수성 및 낮은 함수율에 따라 운송성이 확대되며, 고정탄소 성분의 증가로 인한 높은 에너지밀도로, 석탄과 유사한 특성을 지니게 된다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 발생되는 폐바이오매스의 에너지원으로의 적용성 평가를 위해 농산물에서 주로 발생되는 왕겨 및 볏짚을 이용한 반탄화 반응 특성을 분석하였다. 반탄화물은 특정 반응시간에서의 반응 온도에 따라 생성하였으며, 에너지수율 및 질량 수율을 고려한 최적의 반탄화 조건을 모색하였다. 본 실험 결과 왕겨 및 볏짚을 이용한 최적의 탄화물 생산조건은 반응 온도 250~300℃ 및 반응 시간 20~30분 경우로 나타났으나, 각각의 탄화물 수율 및 발열량의 차이가 확연하게 나타났다. 왕겨의 경우 약 73.5%의 탄화물 수율 및 약 4,320.0 kcal/kg의 탄화물 발열량이 분석되었으나, 볏짚의 경우의 탄화물의 수율 및 발열량은 각각 68.2% 및 약 4,547.7 kcal/kg으로 나타났다. 이러한 탄화물 생산 특성의 차이는 바이오매스 원료의 Lignocellulose 특성과 주로 관련된 것으로 예상되고 있으며, 이러한 연구 결과를 통해 폐바이오매스의 석탄발전 설비에서의 혼합 연소 방식으로 적용될 것으로 기대 된다.

지난 해에 국내에서 1년간 발생한 가축분뇨의 양은 총 46,233천톤으로서 1일 단위로 환산하면 하루에 약 12만 6천 6백톤 이상에 달한다. 이 양은 음식물 쓰레기를 비롯한 여타 유기성 폐기물 발생량에 비해 볼 때 훨씬 많은 양이어서 단일 품목으로는 최다 발생량을 기록하는 것으로 볼 수 있다. 다행스럽게도 가축분뇨는 퇴비화나 액비화 방법에 의해 유기성 비료자원으로서 토양으로 환원되어질 수 있는 관계로 영양물질 순환사이클에 의해 순조롭게 처리되어 왔다. 그러나 지속적으로 감소하고 있는 농경지 면적 감소 문제와 더불어 최근 들어 대두된 악취문제나 방류수질 기준 강화 그리고 지역단위 오염총량제 등과 같은 제한적 요소들에 의해 가축분을 이용한 자원화방법을 다각화해야 할 필요성이 높아졌다. 지금까지 가축분뇨는 퇴비화나 액비화 외에도 바이오가스 발생원으로 이용되어 왔다. 하지만 바이오가스화의 경우 시설비 부담완화와 발효 후 혐기소화액 처리문제 등을 해결할 수 있는 방안에 대한 연구가 더 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 가축분을 직접 연소원으로 사용하는 에너지 자원화기술을 개발하기 위한 방법을 설정하고 그 효과를 분석하였다. 우분과 톱밥 등의 유기성 물질을 원료로 하여 펠릿형태를 비롯한 입상화 형태로 연소물을 가공하는 방식을 적용하였다. 우분을 전 처리하는 방법에 따라 최종 가공 연소물의 열량가에 차이가 발생하였다. 우분을 건식 혐기소화 하였을 경우 열량가가 낮아지는 결과를 보였다. 신선 우분과 건식 소화 후 채취한 우분의 수분을 완전히 제거한 다음에 측정한 고위발열량은 각각 3,836 kcal/kg와 1,956 kcal/kg 로서 혐기소화 후 우분의 열량가가 더 낮았다. 우분을 톱밥과 혼합하여 퇴비화 하였을 경우에는 퇴비화가 진행됨에 따라 열량가가 낮아졌다. 톱밥과 혼합 후 퇴비화를 개시한 시료와 1차 부숙된 시료 그리고 2차 부숙(완숙)단계에 들어간 시료의 고위발열량은 각각 3,829 kcal/kg, 3,787 kcal/kg, 3,686 kcal/kg 인 것으로 나타났다. 또한 신선우분을 물리적 가압방법에 의해 압착하여 수분을 감소시킨 우분은 동일한 건물량을 기준하여 측정한 신선우분에 비해 고위발열량이 높아지는 결과를 보였다.

현재 발생되는 폐기물의 재활용률이 약 84% 수준까지 지속적으로 증가하였으나, 나머지 16%는 3R(Reduce, Reuse, Recycle)에 의존할 수 없는 폐기물로서 최종 배출되어 매립･소각･해양배출 등의 방식으로 처리되고 있는 실정이다. 하지만 런던협약에 따라 폐기물의 해양배출이 금지되고, 국내 기존 폐기물 처리방식이 한계에 도달하여 폐기물 제로화 및 오염물질 배출 제로화를 해결할 수 있는 새로운 대안이 요구되는 상황이다. 또한 좁은 국토면적으로 인한 매립방식의 근본적 한계를 지녔고, 기후변화에 따른 온실가스 문제 도출, 신 고유가 시대의 도래 및 이에 따른 에너지확보 경쟁 심화 등으로 폐기물 에너지화 기술 개발이 중요시 되고 있다. 여러 에너지화 기술 중 폐기물 가스화는 고온의 환원조건에서 가스화반응을 통해 일산화탄소(CO)와 수소(H2)가 주성분인 합성가스를 생산하는 기술로서 가스화 물질의 전처리 및 공급기술, 가스화 시스템 설계 및 운전기술, 합성가스 정제 및 활용기술, 용융 Slag 처리 및 배출기술 등이 포함된다. 본 연구 과제에서는 사업장폐기물 중 고열량 폐기물 가스화를 통한 합성가스를 활용하여 고부가 가치의 연료 및 원료 생산하는 것으로서 합성가스 정제기술, 합성가스의 생산 비율 제어 기술, 합성가스 분리공정, 합성가스의 메탄올 전환기술이 핵심 부분이다. 그 중 본 연구실에서는 Lab. 규모의 고정층 반응기에서 다양한 폐기물을 이용하여 ER의 변화에 따른 생성가스 특성 및 가스화 효율 특성 분석을 하였고, 이를 정제 및 생산 비율 제어하는 연구를 하였다. 합성가스의 주성분은 H2, CO, CH4, CO2이며, C2H6와 C3H8의 농도는 매우 낮았으며, ER이 증가함에 따라 가스화 반응 후 탄소를 포함하고 있는 타르 등의 잔류물 양이 감소하였다.

폐기물, 바이오매스 가스화를 이용한 전기 생산 시스템은 화석연료 대체 및 CO₂ 배출량 감소를 위한 잠재성이 매우 뛰어난 것으로 평가되고 있다. 특히 폐기물, 바이오매스 가스화 발전 시스템은 전기의 이용 및 접근의 용이성이 뛰어나므로, 중･소규모 지역에서 이용할 수 있는 훌륭한 대안이라고 할 수 있다. 따라서 시스템을 효율적으로 이용하기 위해서는 폐기물, 바이오매스 가스화 발전시스템의 운전특성을 파악하여 성능을 개선시키는 것이 필요하다. 본 연구에서는 폐기물을 원료물질로 하고, 공기를 산화제로 이용한 가스화를 통해 생산된 합성가스를 이용하여 가스엔진과의 연계를 통해 전기를 생산하는 시스템을 개발하고자 한다. 폐기물은 가스화기 상부에서 투입되었고 산화제인 공기는 가스화기 측면에서 투입되었으며, 반응된 가스는 상부로 배출되는 고정층 방식의 반응기를 이용하였다. 발열량이 약 3,300, 3,900 kcal/kg인 폐기물을 이용하여 가스화 시스템의 합성가스 생산 특성을 파악하였다. 3,300 kcal/kg의 발열량을 가진 폐기물의 가스화 결과, 합성가스 조성이 CO 0.2~3.7%, H₂ 3.6~7.1%, CH₄ 0.9~2.3%으로 나타났으며, 안정적인 가스화가 진행되지 않았다. 3,900 kcal/kg의 발열량을 가진 폐기물의 가스화 결과, 합성가스 조성이 CO 7.9~12.1%, H₂ 7.1~8.2%, CH₄ 2.8~3.7%이며 냉가스 효율은 약 60.1%으로 안정적인 가스화가 진행되었다. 따라서 실험에 이용한 고정층 가스화기는 최소 3,300~3,900 kcal/kg이상의 열량을 가진 폐기물을 이용해야만 합성가스의 안정적인 생산이 가능하고 가스엔진 연계 발전이 가능한 것으로 도출되었다.