본 연구는 바이오매스를 열분해하여 생성된 수상오일(water soluble oil)을 얻었다. MDO (Marine Diesel Oil)와 수상오일을 유화시켜 생성된 에멀젼 연료의 특성과 배출가스를 연구 하였다. 바 이오매스로는 톱밥을 사용하였고 500 ℃에서 열분해하여 생성된 물과 탄화수소를 응축시켜서 수상오일 을 얻었다. 수상오일을 MDO에 10∼20% 까지 혼합 후 유화시켜 에멀젼 연료를 만들었다. 엔진 배출가 스 측정은 엔진 dinamometer로 실시하였다. 유화연료는 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 smoke를 감소시킨다. 그리고 물이 연소실내의 기화열을 빼앗아 연소실 내부의 온도를 낮추 어 NOx 생성을 억제하는 효과를 갖는다. ND-13모드의 각 모드별 배출가스온도가 MDO에 비해 유화 연료를 사용했을 때 낮게 나온 것으로 뒷받침 될 수 있었다.유화연료의 함수율이 증가함에 따라 NOx와 smoke의 배출량은 줄어들었으며, 출력도 함수율 증가에 따라 유화연료 자체의 발열량 감소로 인하여 줄어든 것으로 판단된다.ND-13모드에서 MDO 유화연료를 시험한 결과 바이오매스오일 함유량 20%인 유화연료의 NOx 감 소량은 약 25%, smoke의 총감소량은 약 60%, 그리고 약 15%의 출력손실을 확인하였다.

우리나라는 자원이 부족하여 총 공급에너지의 95.8 %를 수입에 의존하고 있어 신재생에너지의 개발과 합리적인 이용방안이 절실하다. 폐기물 에너지는 재생에너지 종류 중 하나로 가정이나 사업장에서 배출되는 폐기물을 열분해를 통해 고형연료, 폐유 정제유, 플라스틱 열분해 연료유, 폐기물 소각열 등의 에너지를 생산할 수 있어 활용가치가 매우 높다. 그 중 고형연료는 ｢자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률｣에 따라 인정된 생활폐기물(음식물류 제외), 폐합성수지, 폐지 등 가연성물질만을 선별･분리하여 제조한 연료로 현재 SRF(Solid Refuse Fuels) 와 BioSRF(Biomass Solid Refuse fuel)로 관리되고 있다. 폐기물 연료는 화석연료뿐만 아니라 바이오매스도 포함하고 있기 때문에 부분적인 이산화탄소 중립연료로 간주될 수 있다. 특히 혼합된 폐기물연료를 소각하는 곳에서 배출되는 가스 중에는 바이오매스 기원물질을 제외 할 때에 비로소 순 온실가스 배출량을 산정할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 폐기물에너지 중 가연성폐기물을 원료로 한 고형연료제품 종류별 사용시설에서 배출되는 가스를 포집하여 CO2 중의 생물학적 기원물질의 바이오매스를 14C 방법으로 분석하였다. 또한 고형연료에 대한 분석을 SDM(Selective Dissolution Method)방법과 14C 방법으로 분석하여 비교하였고 배출가스에서의 측정․분석을 수행함으로서 폐기물에너지 사용시설에 적용 가능한 가장 적합한 측정․분석방법을 고찰해보았다.

현재 국내에서 은행나무(maidenhair tree)는 상당 부분의 가로수를 차지하고 있으며, 계절 특성상 늦가을을 중심으로 가지치기가 행하여진다. 이때 상당량의 잔재목이 발생되며, 이를 저장하여 4계절동안 사용하는 것이 방법이 고려되는 것이 필요하다. 또한 볏짚 역시 수확기인 가을에 대량으로 발생되는 특징을 갖는다. 이를 전부 비료화하여 이용하는 것은 어렵다고 생각된다. 따라서 계절적으로 다량으로 발생되는 잔재목 및 볏짚을 효율적으로 저장하기위한 방법으로 반탄화를 고려하였다. 물론 반탄화 이후 분진폭발 등의 고려가 필요하며, 물을 첨가하는 방법이 생각될 수 있다. 본 연구에서는 은행나무의 잔재목 및 볏짚을 반탄화하여 이용하는 경우의 중량 및 성상의 변화에 대하여 연구를 실시하였다. 반탄화는 세루로스(Cellulose) 및 리그닌(Lignin)에 비하여 상대적으로 열분해가 용이한 헤미세룰로스(Hemicellulose)를 가스화하여 발열량을 높이고, 적체적인 중량을 감소시키는 방법으로 보관 및 저장에 용이한 장점이 있다. 반탄화 온도는 약 200℃∼350℃범위에서 실시하였으며, 은행나무 및 볏짚의 반탄화물은 TGA (Thermogravimetric Analysis)를 실시하여 가열온도 구간에 따른 질량의 감소의 변화를 관찰하였다. 반탄화에 의한 중량 감소는 온도의 증가에 따라 증가하였으며, 발열량의 증가도 이와 같은 경향을 나타냈다. (은행나무의 경우 초기 2100 kcal/kg에서 반탄화 후 최고 4800kcal/kg) 이는 수분의 증발(목재의 경우는 초기가 약 27%에서 반탄화 후 3,2%) 및 목재 중 산소의 성분의 감소(원소분석 결과 산소는 약 28%∼32%)에 의한 것으로 사료되었다. 반면 탄소의 함유량 변화는 미미 하였으며, 수소의 감소량 역시 상대적으로 적었다. 따라서 C/H(탄소/수소)는 상대적으로 증가였다. 특히 볏짚의 경우가 상대적으로 C/H의 증가가 높았다. 반탄화화에 의한 중량 감소는 은행나무는 약 55%까지 볏짚의 경우 67%)까지 가능한 것으로 판단되었으며, 이에 따른 석탄발전소의 운반 및 이용이 용이할 것으로 사료된다.

Recently, it is a critical issue for Korea that Metropolitan Landfill site life extension was in crisis contrast for localresidents and local governments. In Europe and Japan, the generation of waste and landfills were suppressed and theyintroduced the MBT facility in order to increase the recycling and energy recovery. In this study, the process of domesticMBT facilities were evaluated by the physical and chemical composition, calorific value and biomass content, the aerobicbiodegradation of biodegradable waste by comparing and analyzing each step through the evaluation. Both organic residuesand inorganic residues carbon content discharged from the MBT analysis, moisture content, calorific value of residues didnot meet solid refuse fuels quality standards. While the biomass content and aerobic biodegradation higher than standardbiodegradable waste landfill in Europe. Biodegradable organic residue selected from domestic solid fuel manufacturingfacility is expected to be able to manage through the biomass content and biological stability analysis. Based on the resultsof future research it is needed to review the criteria and additional landfill energy recovery by incineration residues.

국내 폐자원 에너지분야에서 큰 비중을 차지하는 가연성 폐기물 에너지화는 주로 소각 여열회수와 고형연료생산을 통해서 이루어지고 있다. 고형연료화시설은 가연성 폐기물을 적정 가공하여 장기간에 걸쳐 보관이 쉽고, 운송이 용이, 매립량을 줄이는 점 등에서 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 고형연료화시설에서 최종 공정을 거친 잔재물이 발생, 매립되고 있어 이를 개선하기 위한 연구가 필요한 것으로 판단된다. 본 연구에서는 고형연료화시설의 설계, 운영시 효율적인 바이오매스 관리를 위하여 국내 고형연료화시설 2곳을 선정, 각 공정에서 처리되는 가연물과 유기물 그리고 잔재물을 대상으로 물리･화학적 성상분석을 통하여 가연물 및 유기물의 흐름을 파악하였다. 또한, 발열량과 유럽표준시험방법인 SDM의 상관관계를 비교･분석함으로써 각 공정별 시료의 바이오매스 특성을 분석하였다. 연구 결과 육안 선별과 SDM의 상관관계는 높은 것으로 나타났으나 발열량과 SDM을 비교하였을 때에는 상관관계의 경향이 일정하지 않았다. 이는 각 공정별로 처리되어 혼합되는 가연물 및 유기물이 바이오매스 조건에 충족될지라도 성상이 상이함에 따라 차이가 나타나는 것으로 사료된다. 향후 국내와 해외 고형연료화시설간의 프로세스를 분석한 고찰을 통하여 공정에 따른 바이오매스 관리 기준을 모색할 필요성이 있다. 본 연구 자료는 바이오매스 특성을 고려한 고형연료화 시설의 설계, 운영에 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

2012년 RPS 제도 시행으로 현재 다양한 신재생에너지의 개발과 바이오매스 탄화 연구가 진행되고 있다. 그러나 혼소에 있어 바이오매스 부산물의 탄화(반탄화)물은 환경･경제성 분석을 통한 바이오매스 연료로써 활용 가능성 규명의 연구 및 분석자료 확보가 필요하나 다양한 바이오매스 원료에 대한 특성분석이 이루어지지 않아 이에 어려움을 겪고 있다. 따라서 탄화물에 대한 고형연료 가능성으로써 사용 가능한 탄화물의 연료범위, 분석방법, 환경･경제성, 정책적 타당성 등 전반적인 검토가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 목재류(국내) 및 농업부산물(국외) 등의 바이오매스를 탄화(반탄화) 공정을 통해 탄화물 연료로 만든 다음 공업분석, 원소분석, 함수율, 발열량, 비중, 회융점, 회성분 분석 및 중금속 분석을 실시하였다고 이를 통해 바이오매스 원료와 탄화물 고형연료의 특성을 파악하여 연소 특성과 설비영향을 예측하여 석탄화력 혼소연료 품질 기준을 마련하고자 하였다. 아래의 실험은 시료의 건조 후 5 ~ 15mm로 분쇄하여 체류시간 및 온도를 설정 후 반탄화 실험을 진행하여 탄화시간에 따른 온도별 EFB(Empty Fruit Bunches) & PKS(Palm Kernel Shells)의 발열량과 에너지 수율의 분석결과를 Fig. 1, Fig. 2에 나타내었다.

The fuel characteristics, the combustion characteristics, and the kinetic study of sample that had been torrefied at 250 ~ 300oC were investigated for orange peel, rice husks, wood chips, and wood pellets. When higher torrefaction temperature was used, reduction of the yield, and increase in the fuel ratio, and decrease of volatile content were found. As a result, improvement of the fuel characteristics was confirmed. As parameters for the combustion characteristics, initial temperature (IT) was rised slightly because of the high torrefaction temperature of the wood chip, and burnout temperature (BT) showed lowered. The combustion time (tq) of torrefied wood chip (TC) is shorter than raw sample, and unburned carbon generation will be suppressed. The activation energy of the char combustion reaction (2nd) is reduction compared to the raw sample, and the pre-exponential factor was decreased. As a result, the combustion reaction rate constant (k) of the torrefied wood chips, should be determined considering the activation energy and the pre-exponential factor.

Renewable energy has been focused issue in terms of green house gas (GHG) prevention as well as the sustainable development. One of the most feasible and economical ways to enhance the renewable energy production would be the biomass energy production, which is renewable in terms of carbon neutral. At present, many developed country discovered the biomass resources that will be fitted to their purpose. In Malaysia and Indonesia, palm kernel shell (PKS) was only the waste to dumping on the ground around 5 years ago, but they are exported to all over the countries as a biomass resources. The woody biomass has been the most traditional biomass resources, and their price is so high and quantity is so limited that the electric generation can’t obtain enough quantities to fulfill their renewable energy obligation quarter. Within near future, many types of biomass like rice husk pellet, coconut shell, and empty fruit bunch (EFB) pellet, will be traded commercially and imported to Korea after all. The Korean power plant company using coal try to discover the biomass resources in south. east Asia. In this study, 7 types of biomass was tested for fuel quality as well as the combustion behavior, and compared to each other. It can be found that the fuel property of biomass can be varied with the types and the combustion pattern may not be identical with respect to the types of the biomass. PKS was the very good fuel with high calorific value, but contains some chloride. Wood chips also were a good fuel property cleaner than coal in terms of emission gas. The rice straw, however was not good enough to use as a fuel.