Modified pitch A (MPA) and modified pitch B (MPB) were prepared by oxidative polymerization and thermal polycondensation reaction with refined pitch as the raw material, respectively. The toluene soluble components (TS-1 and TS-2) were obtained by solvent extraction from MPA and MPB, separately. The Flynn-Wall-Ozawa method and Kissinger-Akahira- Sunose method were used to calculate the pyrolysis activation energy of TS. The Satava- Sestak method was used to investigate the pyrolysis kinetic parameters of TS. Moreover, the optical microstructure of the thermal conversion products (TS-1-P and TS-2-P) by calcination shows that TS-1-P has more contents of mosaic structure and lower contents of fine fiber structure than TS-2-P. The research result obtained by a combination of X-ray diffraction and the curve-fitting method revealed that the ratios of ordered carbon crystallite (Ig) in TS-1-P and TS-2-P were 0.3793 and 0.4417, respectively. The distributions of carbon crystallite on TS-1-P and TS-2-P were calculated by Raman spectrum and curve-fitting analysis. They show that the thermal conversion product of TS-2 has a better graphite crystallite structure than TS-1.

본 연구에서는 자원내 포함된 역청의 경질화 과정에서 배출 및 회수되는 가스상 물질 및 고체상 물질을 활용하기 위한 기초 성상이 조사되었다. 이를 위하여 열분해 온도 별 역청성 오일의 전환에 대한 열분해반응 기초특성이 조사되었다. 또한 실험실 규모의 고정층 반응기를 이용하여 반응온도에 따른 가스 및 고체상 분산물의 특성을 조사하였다. 그 결과 550 ℃에서 약 17%의 오일 수율을 얻었으며, 부산물로는 CH4, CaCO3 및 CaO를 회수할 수 있음을 확인하였다.

반 건조 소화 하수슬러지와 폐플라스틱을 혼합하여 파일롯 규모(85.3kg/hr)의 연속식 저온 (510℃~530℃) 열분해 실험을 하였다. 실험결과 열분해가스 발생량은 투입물 건량의 최대 68.3%, 발열 량은 40.9 MJ/Nm3 이었으며, 연속식 열분해에 따른 외기 유입율이 19.6%이었다. 오일은 투입물 건량 의 4.2%가 발생하였고, 저위발열량은 32.5 MJ/kg 이었으며 시설부식 등을 일으킬 수 있는 황과 염소의 함량이 각각 0.2% 이상이었다. 투입물 건량의 27.5%가 발생한 탄화물의 저위 발열량은 10.2 MJ/kg 이 었고, 용출시험 결과 지정폐기물에 해당하지 않았다. 열분해가스의 연소 배가스는 일산화탄소, 황산화물, 시안화수소 등의 배출농도가 특히 높았고, 다이옥신 (PCDDs/DFs)은 0.034 ng-TEQ/Sm3 로서 법적 기 준치 이내였다. 건조 배가스 응축으로 발생한 폐수는 수질오염물질 47개 항목 중 총질소, n-H 추출물질, 시안 등의 고농도 항목이 많아 전처리 후 하수처리장 등에서의 병합처리 방식을 고려할 필요가 있었다.

본 연구에서는 농산부산물의 추출물의 유효 성분 함유량을 최대화 하면서 경제적으로 생산할 수 있는 저온 열분해 탄화 시스템을 개발하기 위하여 왕겨 및 은행잎을 재료로 Thermo Gravimetric Analyzer(TGA;열중량분석기) 추출 실험을 실시하여 열분해속도를 구명하였다. 두 시료는 가열속도 5∼ 50℃/min에서, 가열온도 40∼70℃에서 탈휘발이 시작되어 200∼300℃까지 탈휘발이 활발히 진행되면 서 열분해 속도가 가장 높으며 약 300℃에서 열분해속도가 급감하여 400℃이내에서 열분해가 완료되는 것으로 나타났다. 가열 속도가 높아질수록 열분해가 시작되는 온도가 높아짐을 알 수 있었고, 최적 가 열속도는 30℃/min로 추정되며 이때 두 시료의 열분해속도는 9%/min로 동일하게 나타났다. 따라서 농 산부산물의 열분해가 완료되는 온도는 가열속도에 관계없이 400℃ 이내로 추정된다.

탄소기반의 유기화합물로 이루어져 있는 바이오매스(Biomass)는 차세대 에너지원으로서의 역할을 기대하고 있으며 풍부한 부존량과 탄소 중립적인 특징을 가지고 있다. 목질계 바이오매스의 구성성분 중 25~35%를 차지하고 있는 리그닌(Lignin)은 복잡하고 거대한 페놀축합물로 이루어져 있는 풍부한 천연 고분자이다. 본 연구에서는 리그닌을 에너지자원으로서 활용을 극대화하기 위하여 회전로상(Rotating bed) 열분해 공정을 구성하였고, 리그닌을 회전로상 열분해 공정에 적용하기 전에 고정층(Fixed bed) 열분해 실험을 실시하였다. 리그닌의 물리･화학적 특성, 열적특성을 분석하였고, 고정층 열분해 공정과 회전로상 열분해 공정을 적용하여 리그닌의 열분해 특성을 분석하였다. 리그닌은 휘발분(volatile matter) 62.9%와 고정탄소(fixed carbon) 32.6%가 주를 이루고 있었으며, 원소분석결과 탄소(C) 62.4%와 산소(O) 30.6%가 주를 이루고 있는 것을 알 수 있었다. 열중량분석(TGA) 결과 리그닌의 중량감소는 500℃의 온도범위 이후 반응이 종료됨을 확인 할 수 있었다. 회전로상 공정에서의 액상생성물은 약32.0%의 생산 수율을 보였으며, 고부가가치 성분인 monomeric phenolics 성분들이 주로 검출되었다. 발열량 측정 결과 약 7,000kcal/kg로 측정 되었고, 시판되고 있는 연료 및 연료보조제와 비교를 통해 연료로서의 수준을 나타내었다. 공정의 특성을 분석하기 위해 컴퓨터 프로그램 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics) 상용 Sofrware인 FLUENT를 사용하였다. 위의 실험과 시뮬레이션을 통해 회전로상 열분해의 액상생성물 특성 분석과 공정의 일반화 가능성을 보고자 하였다.