표제지
목차
I. 서론 10
1.1. 바이오매스란? 10
1.2. 미이용 산림바이오매스 12
1.3. 반탄화공정 14
II. 국내 소직경 산림바이오매스의 반탄화 공정별 연료특성 연구 24
2.1. 실험방법 24
2.1.1. 반탄화 장비 24
2.1.2. 공시재료 27
2.2. 국내 소직경 산림바이오매스의 반탄화 조건별 반탄화 특성 27
2.2.1. 반탄화 온도별 반탄화 특성 27
2.2.2. 반탄화 시간별 연료특성 32
2.2.3. 원료 함수율별 반탄화 특성 34
2.2.4. 포집 압력에 따른 반탄화 특성 35
2.2.5. 반탄화 반응조건에 따른 응축가스 성분 분석 35
2.3. 목질계 바이오매스의 반탄화 조건별 고형연료 제조특성 분석 및 평가 43
2.3.1. 반탄화 처리 온도에 따른 반탄화 고형연료 특성 43
2.3.2. 반탄화 처리 시간에 따른 반탄화 고형연료 특성 46
2.3.3. 원료 함수율에 따른 반탄화 고형연료 특성 47
2.4. 반탄화 바이오매스의 고밀도 고형연료 제조특성 분석 및 평가 49
2.4.1. 바이오매스 반탄화 조건별 고형연료 제조 및 품질특성 분석 49
III. 반탄화 바이오매스 제조를 위한 기반기술 연구 54
3.1. 반탄화 바이오매스 특성 분석 연구 54
3.1.1. 반탄화 바이오매스의 분쇄성 및 친수성 연구 54
3.1.2. 고온 관상로를 이용한 탄화특성 연구 56
3.1.3. 바이오매스 발열량 측정 표준화 방법 개발 59
3.1.4. 반탄화 바이오매스 저장 중 발생가스 포집 및 분석 65
3.1.5. 바이오매스 고형연료의 회분용융온도 품질기준 정립 67
IV. 반탄화 산업 및 국제표준화기구 동향 74
4.1. 반탄화 연료의 국제표준(안) 74
4.2. 반탄화 고형연료의 산업동향 75
V. 참고문헌 80
국립산림과학원 연구보고 목록 88
판권기 100
〈표 1-1〉 신재생에너지 공급의무화제도(RPS)상 연도별 의무공급 비율 13
〈표 1-2〉 신재생에너지 공급의무화제도(RPS)상 연도별 의무공급량 비율 13
〈표 1-3〉 신규 신재생에너지 공급인증서 가중치 체계 13
〈표 1-4〉 발전소 바이오매스 혼소에 적합한 연료별 특성 21
〈표 2-1〉 반탄화 처리 온도에 따른 소나무 반탄화 칩 생산량 및 수율 28
〈표 2-2〉 소나무 반탄화 처리 온도에 따른 응축성 가스 회수량 및 수율 30
〈표 2-3〉 반탄화 처리 온도에 따른 응축성 가스의 원소함량, 함수율 및 발열량 31
〈표 2-4〉 소나무 반탄화 처리 시간에 따른 반탄화 칩 생산량 및 수율 33
〈표 2-5〉 원료 함수율에 따른 소나무 목재칩의 반탄화 수율 및 중량감소율 35
〈표 2-6〉 반탄화 처리온도 220℃, 처리시간 30분의 응축액 성분 분석 결과 36
〈표 2-7〉 반탄화 처리온도 300℃, 처리시간 30분의 응축액 성분 분석 결과 37
〈표 2-8〉 반탄화 처리온도 260℃, 처리시간 30분, 함수율 35%의 응축액 성분 분석 결과 39
〈표 2-9〉 반탄화 처리온도 260℃, 처리시간 60분의 응축액 성분 분석 결과 40
〈표 2-10〉 반탄화 처리 온도, 함수율, 시간에 따른 응축액 주요 성분의 구성비 42
〈표 2-11〉 반탄화 처리 온도에 따른 소나무 반탄화칩의 공업분석 결과 44
〈표 2-12〉 반탄화 처리 온도에 따른 반탄화 바이오매스의 원소함량 및 고위발열량 45
〈표 2-13〉 반탄화 처리 시간에 따른 반탄화 바이오매스의 공업분석 결과 47
〈표 2-14〉 반탄화 처리 시간에 따른 반탄화 바이오매스의 원소함량 및 고위발열량 47
〈표 2-15〉 원료 함수율에 따른 소나무 목재칩의 공업분석 결과 48
〈표 2-16〉 원료 함수율에 따른 소나무 목재칩의 원소함량 및 고위발열량 49
〈표 2-17〉 반탄화 브리켓 성형 조건에 따른 브리켓 성형성 50
〈표 2-18〉 브리켓 성형 후 함수율에 따른 브리켓 밀도 51
〈표 3-1〉 탄화온도에 다른 소나무와 신갈나무의 원소함량 분석 결과 58
〈표 3-2〉 실험에 사용된 순발열량의 이론적 모델 수식 58
〈표 3-3〉 순발열량의 이론적 모델 수식을 통한 추정값과 실제 측정값 59
〈표 3-4〉 측정 방법에 따른 바이오매스의 발열량 측정값 및 O-ring 연소 횟수 63
〈표 3-5〉 반탄화 칩, 반탄화 목분의 저장 중 발생가스 성분 66
〈표 3-6〉 반탄화 저장가스 주요 성분의 화재 안전성 67
〈표 3-7〉 국내 주요 수종별 회분용융온도 분석결과 69
〈표 3-8〉 회분용융온도 측정 실험 ISO Round Robin 결과 70
〈표 4-1〉 목질계 바이오매스의 열처리 브리켓의 규격과 등급 74
〈표 4-2〉 해외 반탄화연료 제조시설 및 가동현황 75
〈그림 1-1〉 산림바이오매스 생산량 중 미이용 산림바이오매스의 비율 12
〈그림 1-2〉 바이오매스 반탄화 공정 개요 15
〈그림 1-3〉 펠릿화, 반탄화 및 반탄화펠릿 공정 모식도 19
〈그림 1-4〉 직·간접 혼소 경우의 수와 원리 19
〈그림 2-1〉 반탄화 장비 설계도 24
〈그림 2-2〉 반탄화 반응기의 주요 구성 25
〈그림 2-3〉 반탄화 장비 최적화를 위한 승온시간 및 승온속도 설정 25
〈그림 2-4〉 반탄화 반응기의 주요 구성 및 모식도 26
〈그림 2-5〉 반탄화 반응기 가동 조건 26
〈그림 2-6〉 공시재료 제조 과정 27
〈그림 2-7〉 반탄화 온도에 따른 반탄화 생성물 비율 28
〈그림 2-8〉 신갈나무 반탄화 온도에 따른 응축성 가스 연료 특성 29
〈그림 2-9〉 반탄화 처리온도에 따른 중량감소율과 응축성 가스 회수율의 상관관계 31
〈그림 2-10〉 신갈나무 반탄화 처리 시간에 따른 반탄화 생성물 비율 32
〈그림 2-11〉 반탄화 처리 시간에 따른 연료특성 및 반탄화 바이오매스의 O/C, H/C ratio 33
〈그림 2-12〉 신갈나무 함수율에 따른 반탄화 생성물 비율 34
〈그림 2-13〉 반탄화 처리 압력에 따른 신갈나무 목재칩의 수율 변화 35
〈그림 2-14〉 반탄화 처리 온도·시간·원료 함수율에 따른 응축액의 주요 성분 구성비율 변화 43
〈그림 2-15〉 신갈나무 반탄화칩 발열량, 탄소함량 및 에너지수율 44
〈그림 2-16〉 반탄화 처리 온도에 따른 소나무 반탄화 바이오매스의 O/C, H/C ratio 45
〈그림 2-17〉 신갈나무 반탄화 처리 시간에 따른 발열량 및 반탄화칩 에너지수율 46
〈그림 2-18〉 시료 함수율에 따른 반탄화 생성물의 연료 특성 48
〈그림 2-19〉 목재 브리켓 제조 장비 49
〈그림 2-20〉 반탄화 브리켓 성형 및 냉각 후 형태 51
〈그림 3-1〉 반탄화 조건별 반탄화칩 분쇄소비동력 55
〈그림 3-2〉 낙엽송과 백합나무의 반탄화 처리에 의한 수산기 감소 55
〈그림 3-3〉 반탄화 온도조건별 목분 패드 표면의 증류수 접촉각 변화 56
〈그림 3-4〉 고온관상로 탄화실험 모식도 57
〈그림 3-5〉 탄화온도별 시료 외형 변화 57
〈그림 3-6〉 고온 탄화연료 특성 57
〈그림 3-7〉 Dulong 식을 적용한 순발열량 추정값과 실제 측정값 59
〈그림 3-8〉 발열량 측정기 연소실 내부 오염, O-ring 손상 문제 61
〈그림 3-9〉 발열량 측정시료 투입 형태 61
〈그림 3-10〉 측정 방법에 따른 바이오매스의 발열량 측정값 63
〈그림 3-11〉 반탄화칩, 반탄화 목분의 TD-GC-MS 분석 결과 65
〈그림 3-12〉 소나무 회분제조온도별 회분용융온도 변화 69
〈그림 3-13〉 소나무, 백합나무, 신갈나무 회분의 회화온도에 따른 회분용융온도 70