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문제 정의
- 대체에너지 자원으로서 최근 그 활용가능성을 높이 평가받고 있는 농업부산물의 부존특성에 대하여 기본조사연구를 수행하였다. 조사대상 농업 부산물은 전지된 과수의 가지를 포함하여 고추와 같은 일부 밭작물을 중심으로 단위면적당 발생량과 함수버L 그리고 발열량 등을 파악하였다.
- 이와 같은 자료는 농업부산물 중심의 바이오매스를 에너지로 활용하는데 필요한 주요 자료이다. 따라서 본 연구에서는 농업부산물 바이오매스 자원에 대한 발생 및 부존특성으로서 단위발생량, 원소조성비, 단위중량당 발열량 등의 자료를 수집 또는 분석을 통해 농촌지역에서 바이오매스 중심의 대체에너지 개발 계획에 필요한 자료를 제시하고자 한다.
제안 방법
- 농업부산물 바이오매스 발생량의 조사는 현장을 직접 방문하여 단위 면적당 작물 또는 과수의 식재 수를 확인하고, 개체별 발생량을 모아서 무게를 측정하였다. 열량분석과 함수비 측정을 위한 시료를 수집하였다.
- 이 조사에서는 바이오매스 자원을 농산, 임산, 축산, 수산, 도시폐기물, 산업 바이오매스로 구분하여 자원 특성, 부존량, 이용가능성에 대하여 분석하였다. 농촌지역과 관련된 농산, 임산, 축산 바이오매스의 이용가능한 종량은 각각 148만, 504만, 23만석유환산톤(lO'kcal, TOE)으로 추정하였다. 그러나 이 연구에서는 농업부산물의 경우 타 용도로 대부분 활용되고 있는 볏짚이나 왕겨 등을 포함 시켜 다소 과다하게 이용가능량을 추정하였으며, 함수비라든가 발생 시기 등과 같은 중요한 관련 자료가 충분히 검토되지 않아서 바이오매스 자원의 활용계획을 수립하는데 부족한 측면이 있다.
- 원소분석 기내에서 시료는 약 1800℃에서 연소된 후, 반응관에서 환원되고 컬럼을 통과하면서 원소별로 이동속도가 다르기 때문에 분리되어 검출기에서 검출되어 그 성분비를 알 수 있다. 원소분석에는 CE Instrument 사의 EA1110을 이용하였으며, 。를제외한 C, H, N, S의 네가지 항목에 대하여 2 반복으로 분석하였다. 시료는 105℃에서 24시간 동안 건조하여 분석하였다.
- 따라서 밭작물의 부산물은 뿌리부는 제외하고 지표면 상부에 노출되어 있는 가지 전체를 부산물로 간주하였다. 반면에 과수는 전지된 가지를 모아서 과수 1 주당 발생량을 측정하고 과수 1 주당 거리를 측정하여 단위면적당 바이오매스 발생량을 산정하였다.
- 조사 대상지역은 과수의 경우 경기도 안성시를 포함 충청북도 충주시를 포함하였으며, 밭작물은 안성시를 중심으로 하였다. 발생시기에 대한 조사는 현장 조사 및 설문을 통해서 수행하였다. 시료채취 등 현장조사는 1월 초에 시작해서 3월 중순에 완료하였다.
- 열량은 Bomb 열량계를 이용하여 측정하였다. 열량분석은 1 mm 내외의 미세분말로 만들어 바이오매스 종류별로 혼합시료를 만들어 2 반복으로 하였다. 점화에 필요한 점화선과 분말로 만들어진 시료를 싸기 위해 이용된 내피지의 열량은 별도로 제하여 열량을 계산하였다.
- 열량 분석을 위한 시료는 건조하지 않은 시료와 완전 건조한 시료 2가지를 이용하였다. 완전건조 시료는 앞에서 함수비 측정에서와 같은 조건에서 건조하였으며, 미건조 시료는 현장에서 채취한 시료를 약 2~3주 정도 실내에서 보관한 시료로서 발열량 측정 직전에 별도로 함수비를 측정하였다. Fig.
- 원소분석기를 이용하여 시료별 C, H, N, S 등의 기본적인 원소에 대한 구성비를 파악하였다. 원소분석 기내에서 시료는 약 1800℃에서 연소된 후, 반응관에서 환원되고 컬럼을 통과하면서 원소별로 이동속도가 다르기 때문에 분리되어 검출기에서 검출되어 그 성분비를 알 수 있다.
- , 1989). 이 조사에서는 바이오매스 자원을 농산, 임산, 축산, 수산, 도시폐기물, 산업 바이오매스로 구분하여 자원 특성, 부존량, 이용가능성에 대하여 분석하였다. 농촌지역과 관련된 농산, 임산, 축산 바이오매스의 이용가능한 종량은 각각 148만, 504만, 23만석유환산톤(lO'kcal, TOE)으로 추정하였다.
- 열량분석과 함수비 측정을 위한 시료를 수집하였다. 자료의 대표성을 확보하기 위해서 품목별로 10개 내외의 다른 과수원 흑은 농지를 조사하였다. 조사 대상지역은 과수의 경우 경기도 안성시를 포함 충청북도 충주시를 포함하였으며, 밭작물은 안성시를 중심으로 하였다.
- 열량분석은 1 mm 내외의 미세분말로 만들어 바이오매스 종류별로 혼합시료를 만들어 2 반복으로 하였다. 점화에 필요한 점화선과 분말로 만들어진 시료를 싸기 위해 이용된 내피지의 열량은 별도로 제하여 열량을 계산하였다. 열량 분석을 위한 시료는 건조하지 않은 시료와 완전 건조한 시료 2가지를 이용하였다.
- 수행하였다. 조사대상 농업 부산물은 전지된 과수의 가지를 포함하여 고추와 같은 일부 밭작물을 중심으로 단위면적당 발생량과 함수버L 그리고 발열량 등을 파악하였다. 볏짚이나 왕겨는 현재 사료나 깔짚 등으로 대부분 활용되고 있기 때문에 본 연구에서는 포함하지 않았다.
- 현장조사 시기에 얻은 시료는 당일 2~3 cm 로절단한 후 105C 조건에서 24시간 건조하여 함수비를 측정하였다. 열량은 Bomb 열량계를 이용하여 측정하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 대상으로 하는 주요 농업부산물 바이오매스는 과수 및 일부 밭작물에 국한하였다. 볏짚이나 왕겨는 예비 조사를 통해서 대부분의 발생량이 퇴비, 사료, 또는 산업 원료로서 활용되고 있기 때문에 제외하였다.
- 점화에 필요한 점화선과 분말로 만들어진 시료를 싸기 위해 이용된 내피지의 열량은 별도로 제하여 열량을 계산하였다. 열량 분석을 위한 시료는 건조하지 않은 시료와 완전 건조한 시료 2가지를 이용하였다. 완전건조 시료는 앞에서 함수비 측정에서와 같은 조건에서 건조하였으며, 미건조 시료는 현장에서 채취한 시료를 약 2~3주 정도 실내에서 보관한 시료로서 발열량 측정 직전에 별도로 함수비를 측정하였다.
- 열량분석과 함수비 측정을 위한 시료를 수집하였다. 자료의 대표성을 확보하기 위해서 품목별로 10개 내외의 다른 과수원 흑은 농지를 조사하였다.
- 자료의 대표성을 확보하기 위해서 품목별로 10개 내외의 다른 과수원 흑은 농지를 조사하였다. 조사 대상지역은 과수의 경우 경기도 안성시를 포함 충청북도 충주시를 포함하였으며, 밭작물은 안성시를 중심으로 하였다. 발생시기에 대한 조사는 현장 조사 및 설문을 통해서 수행하였다.
성능/효과
- 과수의 경우재배년수나 품종에 따라서 발생량이 크게 변화하는 것으로 파악되어 앞으로 장기적인 조사가 요구된다. 발열량 조사결과 조사된 모든 농업부산물이 완전 건조 시 4, 000 kcal/kg 이상을 가지고 있으며, 밭작물은 가을철 이후 대기습도의 영향으로 함수비가 20% 미만으로 활용조건이 양호한 것으로 나타났다. 조사된 발열량은 기존의 자료와 유사한 수준으로 나타났다.
- 안성시, 경기도, 그리고 전국을 기준으로 계산된에너지량을 석유환산톤으로 계산한 결과, 각각 12, 113, 67, 707, 598, 310 TOE(원유환산톤)로 나타났다. 에너지 전환효율이나 가채량 등을 고려할 때 부존량의 일부만이 연료로 전환이 가능하겠지만, 해당 부산물이 집중적으로 발생되는 단지별 이용계획을 수립하여 적정한 규모를 결정하고 활용설비를 갖추어 이용한다면 활용성이 크다고 볼 수 있다.
- 1 kg/m2까지 나타났다. 전지 직후에 채취된 과수의 가지는 대체로 40% 이상의 함수율을 보였다. 포도는 상대적으로 낮은 함수비를 보였다.
- 질소는 대부분 1% 미만이고 황은 검출한계 미만으로 나타났다. 조사된 자료와 지역별 해당 작물에 대한 경지면적을 이용하여 단위면적당 에너지생산량을 산정해 본 결과 경기도 안성시의 경우 12, 113 TOE로 나타났으며, 경기도 전체는 67, 707 TOE, 국내 전체를 대상으로 했을 때 약 598, 310 TOE로 추정되었다. 이러한 기초자료는 보다 구체적으로 과수단지 또는 지역별로 도입이 가능한 발전량 등을 추정하는데 활용이 될 수 있으며, 마을단위 바이오매스 이용시설 규모를 추정하는데 적용될 수 있다.
- 여기에서 재배면적은 2001년도를 기준으로 하였다. 포도 재배지에서의 부산물 에너지 밀도가 가장 높은 7, 117 kcal로 나타났고, 사과가 가장 낮은 1, 003 kcal 로나타났다. 전지된 가지의 단위면적당 중량과 직접적인 관계를 갖는다.
- 볏짚이나 왕겨는 현재 사료나 깔짚 등으로 대부분 활용되고 있기 때문에 본 연구에서는 포함하지 않았다. 현장 조사 결과, 부산물의 발생은 동절기에 집중되며, 단위면적당 발생량은 밭작물이 평균 0.3 kg/m2, 과수의 경우 최대 5.1 kg/m2 까지 나타났다. 과수의 경우재배년수나 품종에 따라서 발생량이 크게 변화하는 것으로 파악되어 앞으로 장기적인 조사가 요구된다.
후속연구
- 과수 부산물의 경우 재배년수에 따라 부산물 발생량이 크게 달라지므로 이에 대한 추가의 조사가 요구된다. 본 조사연구에서 얻어진 결과는 앞으로 농촌 지역에서 바이오매스자원의 활용계획을 수립하는데 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 재배년수가 오래된 과수원에서 발생되는 가지는 비교적 직경이 크고 땔감으로서 활용 가치가 높아 농가에서 활용하는 경우가 많았고 잔가지는 주변에서 태워버리거나 여유 부지에 모아 그대로 방치하는 상태로 나타났다. 과수원에서 발생되는 전지된 과수가지에 대한 발생특성, 이용현황 등의 자료는 앞으로 장기적인 조사가 요구된다. 또한 본 연구에서는 언급되지 않았으나 산지에서발생되는 간벌목 등이 농업부산물과 함께 활용할 수 있는 자원으로 포함하여 바이오매스 에너지 이용계획을 수립한다면 보다 적용가능성이 높아질 것으로 판단된다.
- 1 kg/m2 까지 나타났다. 과수의 경우재배년수나 품종에 따라서 발생량이 크게 변화하는 것으로 파악되어 앞으로 장기적인 조사가 요구된다. 발열량 조사결과 조사된 모든 농업부산물이 완전 건조 시 4, 000 kcal/kg 이상을 가지고 있으며, 밭작물은 가을철 이후 대기습도의 영향으로 함수비가 20% 미만으로 활용조건이 양호한 것으로 나타났다.
- 과수원에서 발생되는 전지된 과수가지에 대한 발생특성, 이용현황 등의 자료는 앞으로 장기적인 조사가 요구된다. 또한 본 연구에서는 언급되지 않았으나 산지에서발생되는 간벌목 등이 농업부산물과 함께 활용할 수 있는 자원으로 포함하여 바이오매스 에너지 이용계획을 수립한다면 보다 적용가능성이 높아질 것으로 판단된다.
- 본 조사연구에서 얻어진 결과는 앞으로 농촌 지역에서 바이오매스자원의 활용계획을 수립하는데 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한 산림에서 발생되는 간벌 부산물 등 농촌 지역에서 발생되는 각종 부산물을 포함시킨다면 농촌 지역에서의 바이오매스자원 활용 가능성은 더욱 높아질 것으로 전망된다.
- 사과의 경우 시료채취가 4곳에서만 이루어졌으므로 이에 대한 보완조사가 요구된다. 보다 정확한 에너지 밀도를 제시하기 위해서는 과수에 대해서는재배년수나 관리 현황 등을 포함한 조사가 추가되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구의 현장조사에서재배년수나 품종 등에 따라서 발생량이 크게 차이가 있는 것으로 파악되었기 때문에 발생량에 대한 정확한 자료를 구하기 위해서는 장기적이고 다양한 조건에 대한 조사가 이루어져야 할 것이다.
- 보다 정확한 에너지 밀도를 제시하기 위해서는 과수에 대해서는재배년수나 관리 현황 등을 포함한 조사가 추가되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구의 현장조사에서재배년수나 품종 등에 따라서 발생량이 크게 차이가 있는 것으로 파악되었기 때문에 발생량에 대한 정확한 자료를 구하기 위해서는 장기적이고 다양한 조건에 대한 조사가 이루어져야 할 것이다.
- 본 조사연구에서 얻어진 결과는 앞으로 농촌 지역에서 바이오매스자원의 활용계획을 수립하는데 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 판단된다. 또한 산림에서 발생되는 간벌 부산물 등 농촌 지역에서 발생되는 각종 부산물을 포함시킨다면 농촌 지역에서의 바이오매스자원 활용 가능성은 더욱 높아질 것으로 전망된다.
- 조사된 자료와 지역별 해당 작물에 대한 경지면적을 이용하여 단위면적당 에너지생산량을 산정해 본 결과 경기도 안성시의 경우 12, 113 TOE로 나타났으며, 경기도 전체는 67, 707 TOE, 국내 전체를 대상으로 했을 때 약 598, 310 TOE로 추정되었다. 이러한 기초자료는 보다 구체적으로 과수단지 또는 지역별로 도입이 가능한 발전량 등을 추정하는데 활용이 될 수 있으며, 마을단위 바이오매스 이용시설 규모를 추정하는데 적용될 수 있다.
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