세계적으로 2012년부터 유기성 폐기물의 해양매립이 전면 금지되었고, 2016년부터 생활폐기물을 포함한 모든 폐기물의 해양투기가 금지되어 해양투기를 대체할 만한 처리방법에 연구가 필요한 실정이다. 이런 이유로 폐기물의 재활용은 국제 사회적으로도 큰 관심사이며 한국에서도 비용 대비 효과적인 처리 및 재활용 기술 개발이 지속적으로 수행되어야 하는 문제가 있다. 또한, 농경지 면적의 감소와 한(육)우의 사육두수 증가로 인해 우분의 발생량은 다른 가축분뇨보다 비교적 높아지는 것은 ...
세계적으로 2012년부터 유기성 폐기물의 해양매립이 전면 금지되었고, 2016년부터 생활폐기물을 포함한 모든 폐기물의 해양투기가 금지되어 해양투기를 대체할 만한 처리방법에 연구가 필요한 실정이다. 이런 이유로 폐기물의 재활용은 국제 사회적으로도 큰 관심사이며 한국에서도 비용 대비 효과적인 처리 및 재활용 기술 개발이 지속적으로 수행되어야 하는 문제가 있다. 또한, 농경지 면적의 감소와 한(육)우의 사육두수 증가로 인해 우분의 발생량은 다른 가축분뇨보다 비교적 높아지는 것은 통계조사로 사료 되고 있다. 본 연구에서는 유기성 폐기물인 가축 분뇨(우분)를 효과적으로 재활용 할 수 있는 방법 중 하나로 반탄화 기술을 이용하였고, 최근 늘어나고 있는 폐목재 부산물 중 톱밥 그리고 임업 부산물 계열의 바이오매스인 낙엽을 혼합하여 고형연료로서 가능성을 연구하였다. 우분과 톱밥, 낙엽을 중량별로 혼합하였고, 혼합비율은 10:0(우분), 9:1(우분: 톱밥), 8:2(우분: 톱밥), 9:1(우분: 낙엽), 8:2(우분: 낙엽)이다. 반탄화 실험의 반응 온도는 200℃, 220℃, 240℃, 260℃로 20℃씩 차이를 두어 진행 하였고, 반응 시간은 15분, 30분, 45분으로 15분간 차이를 두어 실험을 진행하였다. 반탄화 반응을 통해 제작된 생성물 분석 시 반응 온도와 반응 시간 증가함에 따라 수분함량은 크게 감소하였고, 반응온도 240℃ 이상부터 톱밥의 혼합비율과 관계없이 고형연료제품 기준인 수분함량 10% 이하였다. 가연분과 회분은 반응 온도와 시간 혼합비율이 증가할수록 올라가는 값으로 나왔다. 고위발열량(High Heating Value)분석 결과로 모든 생성물이 반응 온도 220℃, 반응 시간 30분부터 대한민국 바이오-고형연료(Bio-SRF) 제품의 기준인 3000kcal/kg에 만족하였으며, 생 우분 제외한 모든 생상물이 반응 온도 240℃에서 반응 시간 상관없이 고형연료제품 기준을 만족하였다. 생성된 반탄화 생성물의 연료적 특성을 파악하기 위하여, 발열량과 석탄등급 지표인 석탄밴드(Coal band)를 이용하여 H/C와 O/C의 원자수비 관계를 Van Krevelen diagram에 의해 파악하여, 에너지원으로서의 이용가치를 평가하고자 하였다. 원소분석 결과 반응 온도와 시간 증가할수록 산소와 수소 함량은 감소하였고 탄소의 함량은 증가하였다. 혼합비율이 증가할수록 탄소의 함량도 증가하였다. 원소분석을 토대로 석탄 밴드 분석 결과 반응 온도가 상승할수록 생성물의 석탄화가 개선되어 저급석탄에 준하는 연료로서의 가치를 지니는 것을 확인 할 수 있었다. 초기 시료(control)와 260℃ 45분 조건에서 혼합 비율별 생성된 반탄화 생성물 시료로 FT-IR 분석을 실시하였으며 분석 결과로 control 시료 보다 260℃ 45분 생성물 시료는 functional group O-H 결합이 나타나는 3200-3500cm-¹ 파장에는 peak가 높은 경향으로 나타났으며, functional group C-H 결합이 나타나는 1000-1200cm-¹ 파장에도 peak 높았으며 이로 인해 반탄화 반응을 통하여 수산기가 제거되는 것을 획인 할 수 있었다.
세계적으로 2012년부터 유기성 폐기물의 해양매립이 전면 금지되었고, 2016년부터 생활폐기물을 포함한 모든 폐기물의 해양투기가 금지되어 해양투기를 대체할 만한 처리방법에 연구가 필요한 실정이다. 이런 이유로 폐기물의 재활용은 국제 사회적으로도 큰 관심사이며 한국에서도 비용 대비 효과적인 처리 및 재활용 기술 개발이 지속적으로 수행되어야 하는 문제가 있다. 또한, 농경지 면적의 감소와 한(육)우의 사육두수 증가로 인해 우분의 발생량은 다른 가축분뇨보다 비교적 높아지는 것은 통계조사로 사료 되고 있다. 본 연구에서는 유기성 폐기물인 가축 분뇨(우분)를 효과적으로 재활용 할 수 있는 방법 중 하나로 반탄화 기술을 이용하였고, 최근 늘어나고 있는 폐목재 부산물 중 톱밥 그리고 임업 부산물 계열의 바이오매스인 낙엽을 혼합하여 고형연료로서 가능성을 연구하였다. 우분과 톱밥, 낙엽을 중량별로 혼합하였고, 혼합비율은 10:0(우분), 9:1(우분: 톱밥), 8:2(우분: 톱밥), 9:1(우분: 낙엽), 8:2(우분: 낙엽)이다. 반탄화 실험의 반응 온도는 200℃, 220℃, 240℃, 260℃로 20℃씩 차이를 두어 진행 하였고, 반응 시간은 15분, 30분, 45분으로 15분간 차이를 두어 실험을 진행하였다. 반탄화 반응을 통해 제작된 생성물 분석 시 반응 온도와 반응 시간 증가함에 따라 수분함량은 크게 감소하였고, 반응온도 240℃ 이상부터 톱밥의 혼합비율과 관계없이 고형연료제품 기준인 수분함량 10% 이하였다. 가연분과 회분은 반응 온도와 시간 혼합비율이 증가할수록 올라가는 값으로 나왔다. 고위발열량(High Heating Value)분석 결과로 모든 생성물이 반응 온도 220℃, 반응 시간 30분부터 대한민국 바이오-고형연료(Bio-SRF) 제품의 기준인 3000kcal/kg에 만족하였으며, 생 우분 제외한 모든 생상물이 반응 온도 240℃에서 반응 시간 상관없이 고형연료제품 기준을 만족하였다. 생성된 반탄화 생성물의 연료적 특성을 파악하기 위하여, 발열량과 석탄등급 지표인 석탄밴드(Coal band)를 이용하여 H/C와 O/C의 원자수비 관계를 Van Krevelen diagram에 의해 파악하여, 에너지원으로서의 이용가치를 평가하고자 하였다. 원소분석 결과 반응 온도와 시간 증가할수록 산소와 수소 함량은 감소하였고 탄소의 함량은 증가하였다. 혼합비율이 증가할수록 탄소의 함량도 증가하였다. 원소분석을 토대로 석탄 밴드 분석 결과 반응 온도가 상승할수록 생성물의 석탄화가 개선되어 저급석탄에 준하는 연료로서의 가치를 지니는 것을 확인 할 수 있었다. 초기 시료(control)와 260℃ 45분 조건에서 혼합 비율별 생성된 반탄화 생성물 시료로 FT-IR 분석을 실시하였으며 분석 결과로 control 시료 보다 260℃ 45분 생성물 시료는 functional group O-H 결합이 나타나는 3200-3500cm-¹ 파장에는 peak가 높은 경향으로 나타났으며, functional group C-H 결합이 나타나는 1000-1200cm-¹ 파장에도 peak 높았으며 이로 인해 반탄화 반응을 통하여 수산기가 제거되는 것을 획인 할 수 있었다.
Globally, marine reclamation of organic wastes has been totally banned from 2012, and since 2016, all waste including municipal waste is prohibited from being dumped in the ocean, and research is needed to replace the marine dumping. For this reason, recycling of waste is of great concern to the int...
Globally, marine reclamation of organic wastes has been totally banned from 2012, and since 2016, all waste including municipal waste is prohibited from being dumped in the ocean, and research is needed to replace the marine dumping. For this reason, recycling of waste is of great concern to the international community, and there is a problem in Korea that cost-effective treatment and recycling technologies must be continuously developed. In addition, the decrease in the area of farmland and the increase in the number of reared cattle are considered to be statistically higher than those of other livestock manure. IIn this study, torrefaction technology was used as one of the effective methods to recycle livestock manure which is an organic waste. It has studied the possibility of using by solid fuel as a - product of sawdust and fallen leaves, which are the recently increasing forestry organic waste products. Cow manure, sawdust, and fallen leaves were mixed by weight and the mixing ratios were 10:0(Cow manure 100g), 9:1(Cow manure 90g :sawdust 10g), 8:2(Cow manure 80g:sawdust 20g), 9:1(Cow manure 90g:Fallen leaves 10g), 8:2(Cow manure 80g:Fallen leaves 20g). The reaction temperature of the torrefaction experiment was 200℃, 220℃, 240℃, 260℃ and reaction temperature difference is 20℃. The reaction time was 15 minutes, 30 minutes and 45 minutes. As the reaction temperature and the reaction time increased, the moisture content decreased greatly. From the reaction temperature above 240 ℃, the moisture content of the solid fuel product was below 10% regardless of the mixing ratio of sawdust. The percent of combustable content and ash content increased as the reaction temperature and time, mixing ratio increased. As a result of the high heating value analysis, all the products were satisfied with the standard of 3000 kcal / kg of the bio-SRF product from the reaction temperature of 220 °C and the reaction time of 30 minutes. At the reaction temperature of 240 °C, the solid fuel product standard was satisfied regardless of the reaction time. Also, this study observed that the properties changed from hydrophilic to hydrophobic after the torrefaction process. As a result of analyzing the torrefaction characteristics according to the mixing ratio of cow manure, sawdust, and fallen leaves, it was confirmed that the torrefied product was changed to confirm the solid fuel. Elemental analysis showed that oxygen and hydrogen content decreased and carbon content increased with increasing reaction temperature and time. As the mixing ratio increased, the content of carbon increased. As a result of the analysis of coal bands based on the elemental analysis, it was confirmed that the coalification of the product was improved as the reaction temperature increased, and thus it had a value as a fuel comparable to that of the lower coal. FT-IR analysis was performed on the torrefaction product samples by mixing ratio at the initial sample (control) and 260 °C for 45 minutes. The analytical results showed that the product samples at 260 ° C and 45 minutes longer than the control samples had a wavelength of 3200-3500 cm-¹(functional group O-H bond) showed a high peak, and the peak was also high at 1000-1200 cm-¹ wavelength (functional group C-H bond), and it was confirmed that the hydroxyl group was removed through the torrefaction reaction.
Globally, marine reclamation of organic wastes has been totally banned from 2012, and since 2016, all waste including municipal waste is prohibited from being dumped in the ocean, and research is needed to replace the marine dumping. For this reason, recycling of waste is of great concern to the international community, and there is a problem in Korea that cost-effective treatment and recycling technologies must be continuously developed. In addition, the decrease in the area of farmland and the increase in the number of reared cattle are considered to be statistically higher than those of other livestock manure. IIn this study, torrefaction technology was used as one of the effective methods to recycle livestock manure which is an organic waste. It has studied the possibility of using by solid fuel as a - product of sawdust and fallen leaves, which are the recently increasing forestry organic waste products. Cow manure, sawdust, and fallen leaves were mixed by weight and the mixing ratios were 10:0(Cow manure 100g), 9:1(Cow manure 90g :sawdust 10g), 8:2(Cow manure 80g:sawdust 20g), 9:1(Cow manure 90g:Fallen leaves 10g), 8:2(Cow manure 80g:Fallen leaves 20g). The reaction temperature of the torrefaction experiment was 200℃, 220℃, 240℃, 260℃ and reaction temperature difference is 20℃. The reaction time was 15 minutes, 30 minutes and 45 minutes. As the reaction temperature and the reaction time increased, the moisture content decreased greatly. From the reaction temperature above 240 ℃, the moisture content of the solid fuel product was below 10% regardless of the mixing ratio of sawdust. The percent of combustable content and ash content increased as the reaction temperature and time, mixing ratio increased. As a result of the high heating value analysis, all the products were satisfied with the standard of 3000 kcal / kg of the bio-SRF product from the reaction temperature of 220 °C and the reaction time of 30 minutes. At the reaction temperature of 240 °C, the solid fuel product standard was satisfied regardless of the reaction time. Also, this study observed that the properties changed from hydrophilic to hydrophobic after the torrefaction process. As a result of analyzing the torrefaction characteristics according to the mixing ratio of cow manure, sawdust, and fallen leaves, it was confirmed that the torrefied product was changed to confirm the solid fuel. Elemental analysis showed that oxygen and hydrogen content decreased and carbon content increased with increasing reaction temperature and time. As the mixing ratio increased, the content of carbon increased. As a result of the analysis of coal bands based on the elemental analysis, it was confirmed that the coalification of the product was improved as the reaction temperature increased, and thus it had a value as a fuel comparable to that of the lower coal. FT-IR analysis was performed on the torrefaction product samples by mixing ratio at the initial sample (control) and 260 °C for 45 minutes. The analytical results showed that the product samples at 260 ° C and 45 minutes longer than the control samples had a wavelength of 3200-3500 cm-¹(functional group O-H bond) showed a high peak, and the peak was also high at 1000-1200 cm-¹ wavelength (functional group C-H bond), and it was confirmed that the hydroxyl group was removed through the torrefaction reaction.
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