전 세계적으로 에너지 부족문제가 대두됨에 따라 신재생에너지의 필요성이 증가하고 있다. 현재 생산되고 있는 신재생에너지의 원별 비율을 확인해보면 80% 이상이 폐기물과 바이오매스를 통해 생산된다. 이에 따라 본 연구에서는 다양한 바이오매스를 통해 신재생에너지를 생산하고자 하였다. 첫 번째로 사용된 이탄(Peat)은 석탄 중에 가장 탄화도가 낮은 것이다. 결과적으로 완전한 유기물의 분해가 이루어지지 않아 여전히 50%이상의 유기물을 포함하고 있다. 결과적으로 이탄을 바이오매스로 고려하고 진행하였다. 두 번재로 사용된 바이오매스는 커피찌꺼기(Coffee grounds)이다. 최근 커피선호도가 지속적으로 증가하면서 커피 원두의 수입량이 급격하게 증가하고 있으나, 마시는데 사용되는 커피의 양은 커피 원두의 0.2%에 해당하며 나머지는 커피찌꺼기의 형태로 버려진다. 이렇게 발생하는 막대한 양의 커피찌꺼기를 재이용하기 위해 커피찌꺼기를 바이오매스로 사용하였다. 세 번째 바이오매스는 클로렐라로 ...
전 세계적으로 에너지 부족문제가 대두됨에 따라 신재생에너지의 필요성이 증가하고 있다. 현재 생산되고 있는 신재생에너지의 원별 비율을 확인해보면 80% 이상이 폐기물과 바이오매스를 통해 생산된다. 이에 따라 본 연구에서는 다양한 바이오매스를 통해 신재생에너지를 생산하고자 하였다. 첫 번째로 사용된 이탄(Peat)은 석탄 중에 가장 탄화도가 낮은 것이다. 결과적으로 완전한 유기물의 분해가 이루어지지 않아 여전히 50%이상의 유기물을 포함하고 있다. 결과적으로 이탄을 바이오매스로 고려하고 진행하였다. 두 번재로 사용된 바이오매스는 커피찌꺼기(Coffee grounds)이다. 최근 커피선호도가 지속적으로 증가하면서 커피 원두의 수입량이 급격하게 증가하고 있으나, 마시는데 사용되는 커피의 양은 커피 원두의 0.2%에 해당하며 나머지는 커피찌꺼기의 형태로 버려진다. 이렇게 발생하는 막대한 양의 커피찌꺼기를 재이용하기 위해 커피찌꺼기를 바이오매스로 사용하였다. 세 번째 바이오매스는 클로렐라로 미세조류의 종류이다. 미세조류는 제 3세대 바이오매스로 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 대부분의 연구는 미세조류에 있는 지질 회수를 목적으로 하고 있으며, 상대적으로 미세조류를 통한 고형연료화에 대한 연구가 부족하다. 마지막으로 사용한 바이오매스는 폐활성슬러지(슬러지)이다. 유기성 폐기물의 해양투기가 금지됨에 따라 하수슬러지의 육상처리 중요성이 증대되고 있다. 따라서 본 이탄, 커피찌꺼기, 미세조류, 폐활성슬러지를 바이오매스로 선정하여 고형연료(신재생에너지)생산을 목적으로 하였다. 수열탄화 방식은 열화학적 처리 방식으로 시료내의 물리 화학적 특성을 변화시켜 개선된 연료를 생산할 수 있는 방법이다. 수열탄화는 물을 반응매체로 사용하여 기존의 탄화보다 낮은 온도에서 반응을 일어나는 장점을 지닌다. 수열탄화시 다양한 반응온도 조건에서 biochar를 생성하였으며, 이러한 방식으로 생산된 biochar는 원소분석, 공업분석, 발열량 측정, FTIR 분석, TGA를 통해 분석하였다. 분석결과, biochar는 dehydration반응과 decarboxylation반응으로 기존의 바이오매스보다 연료 성질이 개선되어 저급석탄인 lignite와 특성이 비슷해진 것을 확인하였다. 또한 발열량 측정결과 반응온도가 상승할수록 생성된 biochar의 발열량이 증가하였으며 이에 따라 에너지 밀도가 상승한 것을 확인할 수 있었다. 하지만 고온조건에서 수열탄화를 진행할 경우, biochar의 회수율이 감소하였으며 결과적으로 최적의 에너지 회수율을 보이는 온도는 이탄이 200℃, 커피찌꺼기 210℃, 클로렐라 240℃ 및 폐활성슬러지 220℃로 나타났다. 최적 온도로 판단된 각각의 biochar를 이용하여 연소특성을 파악하기 위해 사용된 TGA에서 연소시간이 늦춰진 결과를 얻었으며 DTGmax가 PTv에서 PTc로 이동한 것을 통해 휘발분의 일부가 char의 형태로 변환된 것으로 판단하였다. 결과적으로 바이오매스를 이용하여 수열탄화를 진행한 결과, 생성된 biochar의 연료 특성과 연소특성이 개선된 것을 확인하였고, 이를 통해 고형연료 생산 가능성을 확인하였다. 또한 바이오매스 종류에 따라 최적 효율을 나타내는 반응온도가 다르며, 대부분 200℃-250℃에서 가장 좋은 효율을 갖는 것으로 판단하였다.
전 세계적으로 에너지 부족문제가 대두됨에 따라 신재생에너지의 필요성이 증가하고 있다. 현재 생산되고 있는 신재생에너지의 원별 비율을 확인해보면 80% 이상이 폐기물과 바이오매스를 통해 생산된다. 이에 따라 본 연구에서는 다양한 바이오매스를 통해 신재생에너지를 생산하고자 하였다. 첫 번째로 사용된 이탄(Peat)은 석탄 중에 가장 탄화도가 낮은 것이다. 결과적으로 완전한 유기물의 분해가 이루어지지 않아 여전히 50%이상의 유기물을 포함하고 있다. 결과적으로 이탄을 바이오매스로 고려하고 진행하였다. 두 번재로 사용된 바이오매스는 커피찌꺼기(Coffee grounds)이다. 최근 커피선호도가 지속적으로 증가하면서 커피 원두의 수입량이 급격하게 증가하고 있으나, 마시는데 사용되는 커피의 양은 커피 원두의 0.2%에 해당하며 나머지는 커피찌꺼기의 형태로 버려진다. 이렇게 발생하는 막대한 양의 커피찌꺼기를 재이용하기 위해 커피찌꺼기를 바이오매스로 사용하였다. 세 번째 바이오매스는 클로렐라로 미세조류의 종류이다. 미세조류는 제 3세대 바이오매스로 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 대부분의 연구는 미세조류에 있는 지질 회수를 목적으로 하고 있으며, 상대적으로 미세조류를 통한 고형연료화에 대한 연구가 부족하다. 마지막으로 사용한 바이오매스는 폐활성슬러지(슬러지)이다. 유기성 폐기물의 해양투기가 금지됨에 따라 하수슬러지의 육상처리 중요성이 증대되고 있다. 따라서 본 이탄, 커피찌꺼기, 미세조류, 폐활성슬러지를 바이오매스로 선정하여 고형연료(신재생에너지)생산을 목적으로 하였다. 수열탄화 방식은 열화학적 처리 방식으로 시료내의 물리 화학적 특성을 변화시켜 개선된 연료를 생산할 수 있는 방법이다. 수열탄화는 물을 반응매체로 사용하여 기존의 탄화보다 낮은 온도에서 반응을 일어나는 장점을 지닌다. 수열탄화시 다양한 반응온도 조건에서 biochar를 생성하였으며, 이러한 방식으로 생산된 biochar는 원소분석, 공업분석, 발열량 측정, FTIR 분석, TGA를 통해 분석하였다. 분석결과, biochar는 dehydration반응과 decarboxylation반응으로 기존의 바이오매스보다 연료 성질이 개선되어 저급석탄인 lignite와 특성이 비슷해진 것을 확인하였다. 또한 발열량 측정결과 반응온도가 상승할수록 생성된 biochar의 발열량이 증가하였으며 이에 따라 에너지 밀도가 상승한 것을 확인할 수 있었다. 하지만 고온조건에서 수열탄화를 진행할 경우, biochar의 회수율이 감소하였으며 결과적으로 최적의 에너지 회수율을 보이는 온도는 이탄이 200℃, 커피찌꺼기 210℃, 클로렐라 240℃ 및 폐활성슬러지 220℃로 나타났다. 최적 온도로 판단된 각각의 biochar를 이용하여 연소특성을 파악하기 위해 사용된 TGA에서 연소시간이 늦춰진 결과를 얻었으며 DTGmax가 PTv에서 PTc로 이동한 것을 통해 휘발분의 일부가 char의 형태로 변환된 것으로 판단하였다. 결과적으로 바이오매스를 이용하여 수열탄화를 진행한 결과, 생성된 biochar의 연료 특성과 연소특성이 개선된 것을 확인하였고, 이를 통해 고형연료 생산 가능성을 확인하였다. 또한 바이오매스 종류에 따라 최적 효율을 나타내는 반응온도가 다르며, 대부분 200℃-250℃에서 가장 좋은 효율을 갖는 것으로 판단하였다.
Due to global energy shortage problem is the rise, the need for renewable energy is increasing. More than 80% of the renewable energy sources has been produced through the waste and biomass. Accordingly, the aim of this study was to produce renewable energy from a variety of biomass. Peat is used fi...
Due to global energy shortage problem is the rise, the need for renewable energy is increasing. More than 80% of the renewable energy sources has been produced through the waste and biomass. Accordingly, the aim of this study was to produce renewable energy from a variety of biomass. Peat is used first that is the most low rank in coal. As a result, it does not complete decomposition of the organic matter and still contains the organic matter at least 50%. Therefore, I consider the peat biomass. The second biomass is Coffee grounds. As coffee preference continuously increased, import coffee beans is increasing sharply. But the amount of coffee that have been used to drink is only about 0.2% of coffee beans and the rest is discarded in the form of coffee grounds. To reuse a large amount of coffee grounds, I used coffee grounds as a biomass. Third biomass is chlorella and it is a kind of microalgae. Microalgae is the third generation of biomass. Many studies have been conducted with microalgae. However, in most studies, it is intended lipid recovery of microalgae and the study of solid fuel through the microalgae is relatively insufficient. Therefore, the peat, coffee grounds and microalgae are selected and used to aim at production of the fuel solids (renewable energy). And last biomass is waste activate sludge(WAS). Due to the prohibition of ocean dumping, sludge disposal problem has occurred. Hydrothermal carbonization is a method of producing an improved fuel by SRF changing the physical and chemical properties in the sample. Hydrothermal carbonization is carried out using water as a reaction medium and has the advantage that the reaction occur at a lower temperature than the conventional carbonization. Biochar was generated from a variety of reaction temperature conditions during hydrothermal carbonization and analyzed via elemental analysis, industrial analysis, heating value measurement, FTIR analysis, TGA. The results of the analysis, it was confirmed that biochar improved fuel nature than the biomass and the characteristics of biochar was similar that of the lignite. In addition, the heat value of biochar increased as the reaction temperature increases so the energy density is raised. As a result, the temperature of the optimal energy recovery of peat, coffee grounds, chlorella and WAS is 200℃, 210℃, 240℃and 220℃, respectively. As a result, fuel and combustion characteristics of biochar by the hydrothermal carbonization from a biomass was improved, it was confirmed the possibility the solid fuel production. Also according to the biomass, the reaction temperature at which the best efficiency is different and it was determined to have the best efficiency at 200℃-250℃.
Due to global energy shortage problem is the rise, the need for renewable energy is increasing. More than 80% of the renewable energy sources has been produced through the waste and biomass. Accordingly, the aim of this study was to produce renewable energy from a variety of biomass. Peat is used first that is the most low rank in coal. As a result, it does not complete decomposition of the organic matter and still contains the organic matter at least 50%. Therefore, I consider the peat biomass. The second biomass is Coffee grounds. As coffee preference continuously increased, import coffee beans is increasing sharply. But the amount of coffee that have been used to drink is only about 0.2% of coffee beans and the rest is discarded in the form of coffee grounds. To reuse a large amount of coffee grounds, I used coffee grounds as a biomass. Third biomass is chlorella and it is a kind of microalgae. Microalgae is the third generation of biomass. Many studies have been conducted with microalgae. However, in most studies, it is intended lipid recovery of microalgae and the study of solid fuel through the microalgae is relatively insufficient. Therefore, the peat, coffee grounds and microalgae are selected and used to aim at production of the fuel solids (renewable energy). And last biomass is waste activate sludge(WAS). Due to the prohibition of ocean dumping, sludge disposal problem has occurred. Hydrothermal carbonization is a method of producing an improved fuel by SRF changing the physical and chemical properties in the sample. Hydrothermal carbonization is carried out using water as a reaction medium and has the advantage that the reaction occur at a lower temperature than the conventional carbonization. Biochar was generated from a variety of reaction temperature conditions during hydrothermal carbonization and analyzed via elemental analysis, industrial analysis, heating value measurement, FTIR analysis, TGA. The results of the analysis, it was confirmed that biochar improved fuel nature than the biomass and the characteristics of biochar was similar that of the lignite. In addition, the heat value of biochar increased as the reaction temperature increases so the energy density is raised. As a result, the temperature of the optimal energy recovery of peat, coffee grounds, chlorella and WAS is 200℃, 210℃, 240℃and 220℃, respectively. As a result, fuel and combustion characteristics of biochar by the hydrothermal carbonization from a biomass was improved, it was confirmed the possibility the solid fuel production. Also according to the biomass, the reaction temperature at which the best efficiency is different and it was determined to have the best efficiency at 200℃-250℃.
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