산업화/도시화에 의해 물 사용량이 증가하여, 하수 및 폐수 처리 후 부산물로 발생하는 슬러지 또한 매년 증가하고 있다. 하지만 기존 처리방식 중 비중이 큰 해양투기는 2012년부터 런던협약에 의해 금지됨으로써, 육상에서 슬러지 처리하기 위한 적절한 대책이 필요한 상태이지만, 매립이나 소각처리 방식은 2차 오염이 발생되므로 한계를 가지고 있어 새로운 방식이 요구되고 있다. 폐기물 에너지화 관점에서 슬러지 폐기물의 유기성 성분을 오일과 가연성 가스로 전화하는 열분해 기술에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 따라서, 하수슬러지 열분해 특성을 파악하기 위하여 탈수슬러지와 건조슬러지의 열분해 특성을 파악하고자 한다. 슬러지 열분해 실험을 위한 실험 장치를 열분해로, 가스 및 냉각수 라인, 가스와 타르 포집 및 분석라인으로 구성된다. 열분해로는 반응관, 전기로, 전기로 콘트롤러(Model UP35A, Yokogawa), 가스 배출 관으로 구성하였다. 하수처리장에서 발생되는 슬러지의 열적 특성 파악하기 위해서 Ar 분위기 하에서 10℃/min 온도 증가율에서 측정한 TG-DTA 결과를 Fig. 1에 나타내었다. 하수슬러지는 상온에서 200℃ 이하에서는 수분 증발에 의한 무게감량이 일어나고, 그 이후부터 탈휘구간이 형성된다. 200℃ ~ 400℃에서 급격한 무게감량이 보이며, 약 600℃까지의 무게감량은 유기물의 열분해에 의한 것이며, 600℃ 이상에서는 무기물 열분해에 의한 것이다. 하수슬러지 열분해 시 생성되는 타르, 가스, 촤의 중량비를 Fig. 2에 나타내었다.

Fast pyrolysis is one of the most viable and commonly used thermochemical conversion technologies which can be applied to both fossil-based and bio-based wastes. The conical spouted bed reactor is an alternative to fluidized beds and has been proven to be a versatile reactor for waste biomass fast pyrolysis, which allows obtaining high bio-oil yields because of its high heat and mass transfer rates and very short residence times. Understanding of the stable hydrodynamic operation range of the conical spouted bed is important for operation of fast pyrolysis reactor. This study characterizes the hydrodynamics of conical spouted bed using the analysis of pressure fluctuation signals. Stable hydrodynamic operation rages were identified by evaluation of pressure drop curve and FFT analysis. The stable operation range of a conical spouted bed was maintained while dominant frequency is 10 Hz. This appears to be promising cost-effective tool for precess control especially in fast pyrolysis systems.

농업 및 임업 부산물로부터 발생되는 폐바이오매스를 에너지 자원으로 전환하는 공정인 급속열분해 공정은 폐바이오매스를 무산소 조건에서 500℃ 정도의 온도와 1~2초 이내의 짧은 시간 동안 반응시킨 후 액상 연료로 변환하는 공정이다. 급속열분해 공정을 통해 생산되는 액상 연료인 바이오 오일은 발전용, 수송용 연료로 사용될 수 있으며, 화학소재 등으로 활용이 가능하기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 급속 열분해 반응기는 급속열분해 공정의 핵심이라 할 수 있으며, 반응기 종류 및 공정조건에 따라 급속열분해 생성물의 특성이 변화한다. 현재 개발된 반응기는 기포 유동층, 순환유동층, spouted bed, rotating cone, ablative, anger, vacuum moving bed 형태의 반응기가 있다. 다양한 반응기 중 conical spouted bed 반응기는 열 및 물질전달이 타 반응기에 비하여 우수하고, 유동층 반응기 보다 바이오매스의 입도가 큰 경우에도 운전이 가능하기 때문에 시료 분쇄에 소요되는 에너지를 절감할 수 있다. 또한 유동층 반응기와 동일한 처리 용량일 경우 반응기 체적이 작고, 분산판이 필요하지 않기 때문에 반응기 제작 비용 및 압력강하로 인한 에너지 손실 및 운전비용을 절감할 수 있으며, diluted spouted bed regime 에서는 반응기 내 열분해 생성물의 체류시간이 짧기 때문에 바이오 오일의 수율이 유동층 반응기 보다 높은 장점이 있다. 이러한 conical spouted bed의 여러 장점 때문에 최근 conical spouted bed를 이용한 급속열분해 연구가 소수 연구자들에 의해 연구되고 있지만, 폐바이오매스의 급속열분해 특성에 대한 연구는 미진한 상태이다. 바이오 오일의 수율 및 특성은 반응기 운전조건에 영향을 받기 때문에 conical spouted bed 급속열분해 반응기의 최적 운전조건 도출 및 안정적인 운전을 위해서는 반응기 내 폐바이오매스의 급속열분해 특성에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 conical spouted bed 급속열분해 실험장치를 이용하여 반응기 운전조건에 따른 폐바이오매스의 급속열분해 특성을 연구하였다. 연구를 통하여 공탑속도.유동사 입자 크기, bed 높이 변화에 따른 열분해 생성물의 수율 및 물리-화학적 특성을 분석하여 최적 운전 조건을 도출하였다.

Refuse plastic fuel (RPF) as materials for the recycling processes (Materiel Recycling) present difficulties with the mixing, the demolishing, the molding and the drying steps. While using RDF as a fuel by pyrolysis, accompanying tar and soot causes many problems like clogging, the corrosion and the erosion of the chloride channel. Using the intermittent pyrolysis equipment during the decomposition of the RPF gases H2, CH4, CO and among the by-products of Cl2 and HCl, Tar is produced in a large quantity. With understanding the by-products decomposition system of the Cl2, H2, Tar and the gases H2, CH4, CO we can understand the nature of the generation of the products. The experimental conditions were chosen according to the temperature of the decomposition (300 ~ 900oC), While varying RPF 2 g, pyrolysis temperature 700oC during a holding time of 32 min : the H2 gas 1.71%, CH4 2.54%, CO 4.63%, Cl2 12.86 ppm, HCl 30.2 ppm were composed. Also light tar benzene 18.45 g/m3, naphthalene 0.86 g/m3, anthracene 0.09 g/m3, pyrene 0.04 g/m3, gravimetric tar 31.8 g/m3, and char 0.45 g was formed.

This paper attempted to elucidate pyrolysis reaction characteristics of waste paper laminated phenolic-printed circuit board (p-PCB). Thermogravimetric analysis was performed for the pyrolysis kinetic analysis of waste p-PCB and Pyrolyzer-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) was also employed to analyze the product distribution of waste p-PCB pyrolysis reaction under isothermal condition (230, 350, 600oC). Kinetic analysis and isothermal Py-GC/MS results showed that the pyrolysis reaction of waste p-PCB has three reaction temperature regions: 1) low temperature decomposition region (< 280oC), 2) medium temperature decomposition region (280 ~ 380oC), 3) high temperature decomposition region (> 380oC). At the first region, triphenyl phosphate used as fire retardant, water, and phenol were vaporized. At the second region, phenolic resin, tetrabromobisphenol-A (TBBA), and laminated paper are decomposed and produce phenols, brominated compounds, and levoglucosan which were the specific pyrolysis reaction products of phenolic resin, TBBA, and laminated paper, respectively. In the final region, cresol and alkyl benzene were detected which can be considered as the decomposition products of phenolic resin. By above results, pyrolysis reaction pathway of waste p-PCB is accounted for a series reaction with four independent reactions of phosphate based frame retardant, TBBA, laminated paper, and phenolic resin.

Waste heavy oil sludge is considered oil waste that can be utilized as a renewable energy source. In this study, an attempt has been made to convert the mixtures of waste heavy oil sludge and sawdust into solid biomass fuels. The solid fuel pellets from waste heavy oil sludge and sawdust could be manufactured only with a press type pelletizer. The mixing ratios of waste heavy oil sludge and sawdust capable of manufacturing a solid fuel pellet were 30 : 70, 40 : 60 and 50 : 50. Ultimate analysis result revealed that these mixtures had C 50.21 ~ 54.77%, H 10.25 ~ 12.66%, O 25.84 ~ 34.83%, N 1.01 ~ 1.04%, S 1.03 ~ 1.07%. With increasing the mixing ratio of waste heavy oil sludge, the carbon and hydrogen content in solid fuel pellets were increased, while the oxygen content was decreased. But the nitrogen and sulfur content in solid fuel pellets did not show much difference. Their lower heating values ranged from 4,780 kg/kcal to 5,530 kg/kcal. The density of the solid fuel pellets was increased from 0.63 g/cm3 to 0.85 g/cm3 with increasing the mixing ratio of waste heavy oil sludge and the collapse of the solid fuel pellets occurred at a moisture content of 21%. As the mixing ratio of waste heavy oil sludge in the solid fuel pellets was increased, the reaction of thermal cracking became faster. It was also observed that the solid fuel pellets were thermally decomposed in two steps and their DTG curves were simpler with increasing the mixing ratio of waste heavy oil sludge. The activation energy and the pre-exponential factor of the solid fuel pellets ranged from 18.90 kcal/mol to 21.36 kcal/mol and from 201 l/sec to 8,793 l/sec, respectively. They were increased with increasing the mixing ratio of waste heavy oil sludge.

In this study, activation energy of lignite, RPF and a sample mixed both of them was obtained through kinetics characteristics analysis in pyrolysis in order to identify the applicability of RPF as an assistant fuel. TGA (Thermogravimetric analysis) was conducted with follow experimental conditions; in a nitrogen atmosphere, gas flow rate of 20 ml/min, heating rate of 5 ~ 50oC/min, and maximum hottest temperature of 800oC. As a result of TGA, it showed that pyrolysis of samples mixed with 20% and 10% of RPF were more stable than other mixed ratio, and 20% of RPF was the most similar with lignite in activation energy.

The large amount of waste oil sludge was generated from waste oil purification process, oil bunker, or the ocean plant. Although it has high calorific values, it should be treated as a designated waste. During the recycling process of construction and demolition wastes or the trimming process of woods, a lot of sawdust is produced. In this study, the feasibility of BOF (biomass and waste oil sludge fuel) as a renewable energy source was estimated. For manufacturing a BOF, a press type pelletizing was better than an extruder type and also 40 ~ 60% of mixing ratio in waste oil sludge was appropriate to produce a pellet. The pellet was 13 mm in diameter and 20 mm in length. There was no fixed carbon in waste oil sludge, and its carbon content and higher heating value were 63.90% and 9,110 kcal/kg, respectively. With an increse of mixing ratio of sawdust, the carbon content and heating value of the BOF were dropped, but fixed carbon content was increased. The heating value of BOF was in the range of 6,400 ~ 7,970 kcal/kg at the mixing ratio of 40 ~ 60% in waste oil sludge. It means that the BOF can be classified as the 1stgrade solid fuel. In TGA experiment carried out at heating rate of 10oC/min and under nitrogen atmosphere, thermal decomposition of sawdust was occurred in two steps, but waste oil sludge was destructed in one step. The initiated cracking temperature of sawdust and waste oil sludge was 300 and 280oC in respective and after 450oC the thermal decomposition process of sawdust was slowly progressed by 800oC in contrast to waste oil sludge. Thermal decomposition of waste oil sludge was finished around 600oC. It can be considered that this difference is due to the fixed carbon content. Thermal decomposition pattern for the pellet of mixing ratio over 50% in waste oil sludge was similar to that for waste oil sludge and thermal cracking was occurred between 300 and 350oC. As the mixing ratio of waste oil sludge in the pellet increased, the reaction of thermal cracking became fast.

인쇄회로기판 폐기물의 발생량은 꾸준히 증가하고 있으며, 구리 등 고가 금속을 함유하고 있어 적절한 재활용 방법의 적용이 시급한 상황이며, 그 대안으로서 열분해가 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 페놀 인쇄회로기판(Phenol Printed Circuit Board, p-PCB) 폐기물의 열분해 특성을 규명하여 p-PCB 폐기물 열분해 공정 설계에 기초 자료를 제공하는데 그 목적을 두고 있다. 이를 위해 열중량분석기(Thermogravimetric analyzer; TGA)를 통한 동역학 분석과 더불어 부산물 특성 파악을 위해 Py-GC/MS(Pyrolyzer-Gas Chromatography/Mass Spectrometry, Py-GC/MS)를 적용하였다. 동역학분석과 휘발가스분석(Evolved Gas Analysis, EGA)을 통하여 p-PCB 열분해 반응은 크게 3 단계로 구분할 수 있다. 첫 번째 단계는, 280℃ 이하에서 반응이 일어나며, 초기질량의 10%로 감소하는 구간으로 미경화된 페놀 성분의 휘발과 열적으로 불안정한 물질들이 분해 배출된다고 여겨진다. 두 번째 단계는 280℃~380℃ 구간으로 초기 질량의 60%가 분해되는 구간으로서 주로 p-PCB를 구성하고 있는 종이와 경화된 브롬화(Brominated) 페놀수지의 분해로 판단된다. 마지막 분해구간인 380℃ 이상에서는 비브롬화(Non-Brominated) 페놀수지의 분해 및 촤(Char) 형성 단계로 판단된다. p-PCB의 열분해는 브롬화 페놀수지의 생성으로 특성지울 수 있으며, 열분해를 통해 페놀수지의 추출 재활용 가능성을 시사하고 있다.

신재생에너지의 종류에는 수소에너지, IGCC, 연료전지, 바이오에너지 등 여러 종류가 있지만, 기존의 화석연료를 대체할 수 있는 에너지는 바이오매스가 유일하다. 바이오매스는 광합성 과정을 통해 체내 이산화탄소를 축적하므로 대기 중의 이산화탄소 농도를 변화시키지 않아 기후변화 완화에 기여를 하고 있다. 바이오오일은 수송용 연료로 사용이 가능하고 그 외에 다양한 화학물질들이 존재하여 화학시장의 새로운 플랫폼이 될 수 있는 자원으로 인식되고 있다. 바이오오일을 만드는 방법은 여러 가지가 있지만 열분해는 가장 간단하면서도 다양한 물질이 생성되어 그 활용가치가 매우 높다. 열분해 후에는 바이오촤, 바이오 오일, 바이오가스가 생성되는데 이번 연구에서는 바이오 촤와 바이오 오일의 분석에 집중하였다. 생성된 바이오오일은 탄화수소 계열 화학물질 외에 다양한 유기화합물이 존재하는데 화학산업의 기초가 되는 유기물질들이 다량 존재한다. 바이오촤는 활성탄으로 사용이 가능하고 석탄을 대체할 연료로 고려되고 있는 단계로 가치가 높게 받아들여지고 있다. 본 연구에서는 목재 펠릿 제조 후 남는 폐 톱밥을 이용하였고 화학 처리는 되지 않았다. ZSM-5 촉매를 사용하여 열분해를 진행하였고, Si/Al ratio가 다른 촉매를 이용하여 최적의 촉매와 조건을 찾아내었다. 촉매와 폐톱밥을 균질하게 섞어 촉매 반응이 원활하게 진행되도록 유도하였고 생성되는 바이오촤와 바이오 오일에 촉매의 영향이 있는지 확인하였다. 대조군으로 무촉매 조건을 두었는데 이 때 온도는 350, 400, 450, 500, 550℃로 변화를 주며 실험을 진행하였다. 촉매 조건에서는 400, 500℃로 실험을 진행하였다. 열분해하여 나오는 생성물을 성상별로 분류하여 고체와 액체 물질이 어느 촉매 조건에서 많이 나오는지 비교하였다. 바이오 촤는 질량비교와 원소분석을 이용하여 분석하였고 바이오 오일은 질량 비교와 GC-MS를 이용하여 분석하였다.

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.

하･폐수 슬러지는 퇴비화, 소각, 해양투기, 매립, 건조 에너지화 등 다양한 방법을 통해 처리하였으나,해양배출 금지, 환경 문제 등으로 인해 처리상 어려움이 있다. 하･폐수 슬러지는 건조화 방식을 통해 고형연료로 변환이 가능하며, 이는 신재생에너지로 활용하여 열적 변환을 통해 에너지를 생산과 동시에 효율적으로 처리할 수 있다. 건조된 하･폐수 슬러지는 저위발열량 12-15 MJ/kg, 회분함량 20~30% 로써 열적 변환 방식에 따라 전･혼소용 연료로 충분한 활용이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 건조/고형 슬러지를 대상으로 열중량분석, 열분해, 연소를 통해 연료 특성에 대해 파악하였다. 건조/고형화 슬러지는 산업폐수를 활용하여 열수 건조 후 성형된 고형 연료로써 수분은 5.73%로 나타났다. 회분의 함량은 36.27%, 가연분 함량(휘발분+고정탄소)는 58.0%, 저위발열량 14.28 MJ/kg 이다. 열중량분석은 약 10 mg의 미량의 샘플을 사용하여, 질소분위기에서 800℃까지 5-50℃/min으로 승온율에 따른 무게감소량 등 연료 특성에 대해 분석하였다. 전반적으로 약 100℃ 내외에서 수분이 증발되며, 250-520℃에서 열분해가 진행되는 것을 확인할 수 있었고, 승온율이 증가할수록 열분해 시 온도에 따른 무게감소량이 점점 감소하였다. 슬러지의 저속 열분해는 직경 100 mm, 높이 300 mm의 고정층 반응기를 통해 550℃까지 50℃/min 으로 승온하여 열분해 후 생성된 촤,타르와 합성가스의 양과 조성을 분석하였다. 열분해를 통해 생성된 Tar는 원소 조성을 파악하여 Tar내의 다양한 조성을 측정하였다. 생성된 가스는 연소실험과 동일한 방법을 통해 가스조성, 발열량 등을 파악하였다. 이를 통해 가스화, 연소 모델 개발에 활동 가능한 기초자료를 도출하였다. 건조/고형 슬러지의 연소 특성 실험은 직경 310 mm, 높이 720 mm의 Lab-scale 고정층 반응기를 사용하여 공기유량 100-400 L/min(97-390kg/m2hr)의 범위에 대해 수행해였다. 연소실험의 온도분포는 반응기 내부에서 5 cm 간격으로 설치된 열전대를 통해, 연료 무게 감소량은 로드셀을 통해 무게 감소량을 측정하였다. 이때 생성된 가스는 Online 가스분석기를 통해 CO, CO2, CH4, H2 를 분석하며, Micro-GC를 통해 CxHy 등을 일정 시간마다 분석하였다. 실험결과 해당 유량범위에서 슬러지 연소는 당량비가 1이하인 연료과잉 상태로써 유량이 증가할수록 화염면의 온도가 상승하며, 그 결과로 화염면 하단으로의 열전달이 증가하면서 화염 전파 속도가 증가하였다. 또한 촤의 느린 연소속도로 인해 화염면 상부에 누적되며 화염면이 화격자에 도달한 후 고온의 촤 연소 영역이 형성되었다. 측정된 온도와 가스 조성, 무게 감소 결과는 향후 연소모델 개발을 위한 기초자료로 활용할 수 있다.

In this study those currently operating pyrolysis oil plant were selected for the investigation. The yield of the oil andfuel was assessed for its use as fuel and the char component analysis, and the reaction time to collect contaminantscollected and analyzed. As the result, about 40% of the oil was yielded and oil could be used as an alternative fuel. Char’sleaching test analysis result was satisfied with the landfill standard. And emission of Dioxin and pollutants was analyzed.The highest concentration of dioxin was 0.7347ng I-TEQ/Sm3. The result satisfied the requirement however the emissionconcentration was changed depending on the input Fuel. Therefore the appropriate pollution control facility should berequired.

Pyrolysis of biomass is the thermal decomposition of its carbohydrate structures into numerious hydrocarboncompounds, light gases and carbon-rich solid residue. Understanding the pyrolysis characteristics is essential asfundamental data for various thermo-chemical conversion of biomass. This study investigated slow pyrolysis of fourIndonesian biomass (sugarcane bagasse, cocopeat, palm kernel shell (PKS), umbrella tree) for a temperature range of300~600oC. With increase in temperature, all samples showed a decrease in the biochar yield as more compounds werereleased as vapors increasing the bio-oil and gas yields. The biochar became more carbon-rich with a carbon content of85% or higher at 500oC. However, the product yields and properties showed large variations between the samples.Cocopeat had the highest biochar yield, while wood and baggasse had the highest bio-oil yield. Despite the low massyields, the biochar of wood and bagasse had the best quality in terms of macro-pore and micro-pore development, whichis a key property for its applications as adsorbent, soil ameliorator, as well as fuel. The bio-oil did not have a sufficientlyhigh HHV for use as main fuel, but could be utilized through co-firing or slurry production with biochar. In the lightgases, CO and CO2 were dominant, but could be burned on-site to supply the heat required for pyrolysis.

바이오매스의 활용 기술 중 열분해는 열적 분해를 통해 바이오촤, 타르(바이오오일, 열분해가스)를 생산할 수 있는 열처리 방법이다. 저속 열분해는 바이오촤 생산에 가장 이상적인 방법으로써 이를 통해 생산된 바이오촤는 토양에 활용할 경우 토양질 개량 및 온실가스를 반 영구적으로 격리할 수 있다. 또 다른 부산물인 바이오 오일과 가스를 연료 및 열원으로 사용하여 온실가스 저감효과와 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 본 연구는 인도네시아의 농업 부산물인 볏짚을 대상으로 저속 열분해 특성에 대해 분석하였다. 저속 열분해 실험 방법은 상온에서 300-700℃까지 약 10℃/min으로 승온하였다. 볏짚의 연료 특성은 수분함량이 7.3%, 회분의 함량은 20.9%, 휘발분/고정탄소(VM/FC)는 3.7으로 나타난다. 볏짚은 탄소 48.8 %daf, 수소 6.0 %daf, 산소 43.3 %daf 함량으로 나타나며, 발열량은 13.5 MJ/kg이다. 열분해 온도 조건 300-700℃에서 획득한 바이오촤의 수율은 열분해 온도가 상승함에 따라 57.0–39.1 wt.%로 감소한다. 바이오 오일과 열분해 가스의 수율은 각각 30.2-39.2, 12.9-21.7 wt.%로 증가한다. 열분해를 통해 생산된 바이오촤는 열분해 온도가 상승할수록 탈휘발되어 대부분 고정탄소로 이루어져있다. 또한, 수소(5.2-1.3 %daf)와 산소(22.8-7.0 %daf)의 함량이 낮아지며, 탄소(68.7-91.2 %daf)의 함량은 증가한다. 바이오매스 총 질량 대비 바이오촤의 탄소 수율은 97.3-102.9 %로 나타났다. 높은 탄소 함량의 바이오촤는 안정된 물질로써 산화 없이 토양내 장기간 존재하므로 탄소격리 효과를 얻을 수 있다. 2-50 nm 크기 기공의 비표면적은 600℃에서 약 85 m²/g으로 비교적 크지만, 그 이하 온도에서는 약 2-24 m²/g으로 낮게 나타났다. 기공체적 분석 결과, 100 nm-100 μm의 다양한 크기로 분포하였다. 바이오촤의 50 nm 이하의 기공에서는 토양내 영양분을 흡착하며, 5-40 μm에서는 공생미생물이 서식하여 작물의 성장 및 토양질 개선에 큰 이점이 있다. 열분해 오일은 분자량이 높은 탄화수소 성분으로 구성되어 검고 점도가 높은 Heavy phase와 수분의 함량이 높고 분자량이 낮은 탄화수소로 구성된 Aqueous phase로 나누어 분석하였다. Heavy phase의 수분함량은 약 7-16 %로 낮으며, Aqueous phase는 약 80-84 %로 높게 나타났다. 탄소함량은 약 25-29 %wet이며, 발열량은 약 11-13 MJ/kg으로 약 45 MJ/kg인 중유의 발열량에 비해 약 1/4로 나타난다. 바이오 오일의 에너지 수율은 바이오매스 열량 대비 31.9-41.7 %로 나타났다. 따라서, 연료로서 가치는 높지 않지만, 중유 및 다른 연료와 혼소하여 충분히 활용 가능하다. 또 다른 열분해 부산물 중 열분해 가스는 열분해 초기 온도에서는 CO와 CO₂가 발생하며, 약 450℃ 이후의 온도에서 소량의 CH₄와 H₂가 발생한다. 300, 400℃의 낮은 열분해 온도 조건에서 발열량은 3.3, 3.9 MJ/kg으로 낮지만, 500-700℃에서는 CH₄와 H₂의 영향으로 5.4-9.4 MJ/kg으로 증가하였다. 300-700℃의 온도에서 에너지수율은 바이오매스 열량 대비 3.2-15.3 %로 나타났다. 열분해 가스는 낮은 온도를 요구하는 열분해 공정의 열원으로 활용이 가능하다.

공공하수처리장의 하수처리과정에서 부산물로 발생하는 하수슬러지는 2011년 현재 우리나라는 5,299톤/일의 하수슬러지가 발생하여 매립 14.8%, 소각 23.2%, 재활용 21.2%, 해양배출 40.8%의 비율로 처리되었다. 하지만 런던협약 발효로 ‘12년 2월부터 유기성 폐기물의 해양배출이 전면금지 됨에 따라서, 전면 소각, 퇴비화, 혐기소화, 연료화 등의 육상처리시설로 처리하고 있다. 또한, 정부에서도 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 연구와 사업을 지속적으로 추진하고 있다. 현재까지는 슬러지 등의 유기성 폐기물은 단일 물질처리 위주로 시설을 설치/운영하였다면, ‘12년 이후부터는 여러 가지 유기성 폐기물을 혼합/병합 처리하는데 관심이 높아지고 있다. 병합처리의 효율증가를 위해서 가수분해, 약품주입, 초음파 등의 방법으로 전처리를 하고, 혐기소화를 통해 에너지를 최대한 회수한 후 소각, 연료화 등 기존의 방법으로 처리를 하고 있다. 최근에는 안양시 박달하수처리장 지하화 사업에 탈수슬러지, 음식물, 분뇨를 병합하여 열가수분해/혐기소화 공정으로 처리하는 프로젝트가 추진 중에 있다. 하지만, 국내에는 현재까지 열가수분해(Thermal Hydrolysis Pre-treatment, THP) 공정이 가동되고 있지 않아 열가수분해 이후 소화 슬러지에 대한 특성 분석 자료는 전무한 상황이다. 본 연구에서는 Cambi 공법이 적용된 노르웨이 Lindum plant에서 발생되는 열가수분해/소화슬러지와, 국내에서 발생되는 탈수슬러지와 소화슬러지의 물리화학적 특성과 중금속 특성을 평가하여, 향후 지속적으로 보급될 유기성폐기물 에너지화 시설의 기초자료로 활용하고자 한다.

This paper analyzed thermal and carbonization properties of sewage sludge in fixed bed reactor and obtained following results. The heavy metal (Pb, Ni, Mn, Cr, Cu) content of Char showed the highest level at unprocessed sewage sludge, followed by carbonized sludge at 600, 400, and 500oC. It was thought to be mainly due to the yield of char rather than the influence of temperature. Also, the migration-test results of heavy metals satisfied the landfill directive in all samples, which may be possible to use it as landfill cover materials. The concentration of dioxin by changes of pyrolysis temperature was higher in the low temperature conditions and the proportion of PCDDs was higher than that of PCDFs.

This research was designed to elucidate the pyrolysis reaction characteristics of waste epoxy printed circuit board (e- PCB). The samples were pulverized after removing coppers by gravity separator. Non-isothermal pyrolysis kinetic results by Thermogravimetric Analyzer (TGA) displayed two apparent reaction regions : 1) fast degradation zone and 2) slow degradation zone. According to batch experiments, solid by-products are responsible for about 78%, while liquid and gas by-products, respectively, represent 13 and 9%. The high content of solid by-products is ascribed to that of SiO2 that is a major components of e-PCB. Liquid by-products exhibit high content of oxygen (19%) and contain the nitrogen of about 1%. It is recommended that gas, liquid, and solid by-products of waste e-PCB would not be applied directly as fuels. Instead, pyrolysis of e-PCB would be applied to recover valuable rare metals and coppers from solid by-products. Application of liquid by-products is likely to be limited due to the presence of brominated oils precursor in liquid byproducts. It is necessary to develop upgrading methods for improving the quality of liquid by-products of waste e-PCB. According to kinetic analysis and product characterization, pyrolysis reaction model of waste e-PCB is accounted for by a series reaction with two independent reactions of two resins: brominated epoxy resins and non-brominated epoxy resins. At the first-stage, two resins are independently decomposed to generate thermally stable intermediates followed by slow degradation of the intermediates to be converted into char.

Slaughter of cattle, pigs, and chickens is continuously increasing. Slaughter of chickens has especially increased by approximately 50% from 2003. The quantity of poultry slaughter waste is currently approximately 120,000 tons/year, and undergoes consigned treatment. Via this process, the waste must be used as a resource and an energy source. For this purpose, the waste volume can be reduced and solid fuel can be obtained from the THR (Thermal Hydrolysis Reaction) that consumes a small amount of energy. In this study, The test was conducted at a reaction temperature of 170-220oC and for 1h at the final temperature. According to the CST (Capillary Suction Time) and TTF (Time to Filter) evaluation, the dehydrating efficiency was good after the temperature reached 190oC, and did not significantly differ at the 190oC and higher reaction temperatures. The heating value of the dehydrated solid product was 7,000-7,700 kcal/kg, and its yield rate decreased from approximately 80% to 60% with the increase in the reaction temperature. The results of the BMP test also showed that the anaerobic digestion efficiency decreased at the reaction temperatures of 200oC and higher. From the overall evaluation of the dehydrating efficiency, solid fuel quality, and anaerobic digestion efficiency during the thermal hydrolysis of poultry slaughter waste, it is concluded that the optimal operating temperature is 190oC.

Diverse studies are being conducted on sewage sludge treatment and recycling methods, but the demand for a lowcost treatment technology is high because the sewage sludge has an 80% or higher water content and a high energy consumption cost. For this purpose, the waste volume can be reduced and solid fuel can be obtained from the Thermal Hydrolysis Reaction (THR) that consumes a small amount of energy. The experiment was conducted at a reaction temperature of 170-220oC and maintain for 1 hour at the final temperature. According to the Capillary Suction Time (CST) and Time to Filter (TTF) evaluation, the dewater ability was good after the temperature reached 200oC and did not significantly differ at the 200oC and higher reaction temperatures. The heating value of the dehydrated solid product was 3,800-4,200 kcal/kg, and its yield rate decreased from approximately 80% to 60% with the increase in the reaction temperature. To evaluate the efficiency of anaerobic digestion, the water quality of the liquid product was analyzed based on the reaction temperature. At the temperatures of 200oC and higher, the concentration of ammonia, which increases the pH and hinders anaerobic digestion rapidly increased. From the overall evaluation of the dehydrating efficiency, solid fuel quality, and anaerobic digestion efficiency during the thermal hydrolysis of sewage sludge, it is concluded that the optimal operating temperature is 200oC.