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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 국내에서 발생량이 가장 많은 새송이, 느타리, 팽이 버섯 폐배지를 이용한 목재 펠릿 생산 가능성 탐색을 위해 비가공 폐버섯배지 발열량 및 회분이 국립산림과학원 고시 목재 펠릿 품질 규격에 부합하는지를 탐색하는 한편, 산 (acid) 처리에 의한 회분 감소효율 극대화 조건 도출, 산 (acid) 처리가 구성원소와 발열량에 미치는 영향 등 연료 특성에 미치는 영향에 대한 연구를 체계적으로 수행하였다.
- 본 연구는 국내에서 발생되는 폐버섯배지중 가장 발생량이 많은 새송이버섯 , 팽이버섯 , 느타리버섯 폐배지를 대상으로 국립산림과학원 고시 제 2009-2호 “목재 펠릿 품질규격^서 규정하고 있는 회분 함유량 6% 이하, 발열량 4, 040kcal/kg 이상의 목재펠릿연료 제조 가능성을 탐색하기 위하여 화학분석, 원소분석, 발열량 분석을 수행하였고 분석결과 세종류의 폐배지 모두가 “목재 펠릿 품질규격”을 초과하는 것으로 나타난 회분함유량을 감소시키기 위하여 초산 (Acetic acid), 무수구연산 (Anhydrous citric acid), 불산 (Hydrofluoric acid) 의첨가량 및 액비, 반응온도 및 시간이 회분 및 연료특성에 미치는 영향에 대해 연구하였다.
제안 방법
- 산 (acid) 종류 및 농도에 따른 각 배지의 회분 감소효과를 평가하기 위하여 초산(Duksan Pure Chemical, 99.7%), 무수구연산(Junsei chemical, 99.5%), 불산 (Duksan chemical, 50%)을 증류수에 각각 1〜5%(w/w) 첨가하여 추출용매를 조성하고 조성된 용매 250 g 에 분쇄된 새송이 (Pleurotus eryngii), 팽이 (Flammulina velutipes), 느타리 (Pleurotus osteratus) 버섯폐배지를 각각 50 g 첨가하여 진탕배양기 HB-201SF(한백과학, Korea)를 이용하여 25 oC, 120 rpm으로 24시간 동안 반응시킨 후, 체눈크기 125 卩m의 표준체에 여과하고 열풍건조기 HB-502M(한백과학, Korea)을 이용하여 55 oC에서 72시간 건조하였으며, 직접회화법에 의해 회분을 분석한 후 함수율을 10%로 환산하여 회분감소효과를 평가하였다.
- 두종류의 산 (acid)을 혼합 첨가하는 경우 상승효과가 나타나는지 여부를 평가하기 위하여 초산 (Duksan Pure Chemical, 99.7%), 무수 구연산 (Junsei chemical, 99.5%), 불산 (Duksan chemical, 50%)을 단독으로 처리한 시료중 모든 배지에서 회분감소효과가 가장 좋았던 새송이 2%(w/w), 팽이 3%(w/w), 느타리 1%(w/w)의 초산 처리 군에 초산 처리군 다음으로 회분감소효과가 높았던 무수구연산 (Junsei 사lemical, 99.5%)을 1〜6%(w/w) 첨가하여 추출용매를 조성하고 조성된 용매 250 g에 분쇄된 새송이 (Pleurotus eryngii), 팽이 (Flammulina velutipes), 느타리 (Pleurotus osteratus) 버섯폐배지를 각각 50 g 첨가하여 진탕배양기 HB-201SF(한백과학, Korea)를 이 용하여 25 oC, 120 rpm으로 24시간 동안 반응시킨 후, 체눈크기 125 卩m의 표준체에 여과하고 열풍건조기 HB-502M(한백과학, Korea)을 이용하여 55 oC에서 72시간 건조하였으며, 직접회화법에 의해 회분을 분석한 후 함수율을 10%로 환산하여 회분감소효과를 평가하였으며, 산 (acid) 처리가 폐버섯배지의 연료특성에 미치는 영향을 분석하기 위하여 C, H, N, S 의 원소분석 및 발열량, 무기물 분석을 수행하였다.
- 액비변화가 회분감소에 미치는 영향을 평가하기 위하여 세가지 폐 버섯 배지의 첨가량을 50 은으로 고정하고 회분감소 효과가 가장 좋았던 산(acid) 첨가 용매의 액비를 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8로 변화시켜 진탕배양기 HB-201SF(한백과학, Korea)를 이용하여 25 oC, 120 rpm으로 24시간 동안 반응시킨 후, 체눈크기 125 卩m의 표준체에 여과한 후 열풍건조기 HB-502M(한백과학, Korea)을 이용하여 55 oC에서 72시간 건조하였으며, 직접회화법에 의해 회분을 분석하였고 함수율을 10%로 환산하여 감소효과를 평가하였다.
- 추출온도와 추출시간이 회분감소에 미치는 영향을 평가하기 위하여 회분감소효과가 가장 우수하였던 산 (acid) 첨가 농도와 액비에 의해 조성된 추출용매에 세종류의 배지를 첨가한 후 추출항온수조 HB- 205W-S4를 이용하여 추출온도 25, 35, 45, 55, 65 oC 추출시간 60분, 120분, 180분, 240분에서 추출한 후 체눈크기 125 卩m의 표준체를 이용하여 여과하였고 여과된 시료를 열풍건조기 HB-502M(한백과학, Korea)을 이용하여 55 oC에서 72시간 건조하였으며, 직접 회화법에 의해 회분을 분석하였고 함수율을 10%로 환산하여 감소효과를 평가하였다.
- 페버섯배지의 수분은 수분측정기 MB-23(Ohaus, USA), 회분 함량은 직접 회화법에 의하여 회화로의 온도를 4~5 oC/분의 속도로 250 oC까지 승온하고 60분간 방치한 후 회화로의 온도가 다음 60분간 575± 25 oC가 되도록 승온한 후 120분간 유지하였으며 회화로에서 도가니를 제거하고 5〜10분간 대기 중에서 방치한 후, 흡습제가 없는 데시게이터에서 상온까지 냉각시키고 0.1 mg 수준에서 무게를 측정하여 계산하였다. C, H, N, S 의 원소분석은 자동원소분석기 vario MACRO (Elementar Analysensysteme GmbH, Germany), 발열량은 자동열량계 AC-350(LECO, USA), 염소 및 무기물 분석은 ED-XRF ARL QUANT'X(Thermo Fisher Scientific, USA)를 이용하여 분석을 수행하였다.
- 1 mg 수준에서 무게를 측정하여 계산하였다. C, H, N, S 의 원소분석은 자동원소분석기 vario MACRO (Elementar Analysensysteme GmbH, Germany), 발열량은 자동열량계 AC-350(LECO, USA), 염소 및 무기물 분석은 ED-XRF ARL QUANT'X(Thermo Fisher Scientific, USA)를 이용하여 분석을 수행하였다.
- 7에 나타내었다. 초산 2%(w/ w)와 무수구연산 1%(w/w)를 첨가한 용매의 중량을 배지중량의 4~9 배까지 변화시키고 추출온도 25 oC에서 24시간 추출 후 여과하여 직접 회화법으로 회분함유량을 분석하였다. 액비가 증가하는 것에 비례하여 회분함유량도 감소되었으며 1:8의 액비에서 3.
- 8은 산 (acid) 첨가 용매의 액비가 팽이버섯 (Flammulina velutipes) 폐배지의 회분감소에 미치는 영향을 보여주고 있다. 초산 3%(w/w) 와 무수구연산 1%(w/w)를 첨가한 용매의 중량을 배지중량의 4〜9배까지 변화시키고 추출온도 25 oC에서 24시간 추출 후 여과하여 직접 회화법으로 회분함유량을 분석하였다. 액비가 증가하는 것에 비례하여 회분함유량도 감소되었으며 1:8의 액비에서 4.
- 9는 산 (acid) 첨가 용매의 액비가 느타리버섯 (Pleurotus osteratus) 폐배지의 회분감소에 미치는 영향을 보여주고 있다. 초산 1%(w/w) 와 무수구연산 1%(w/w)를 첨가한 용매의 중량을 배지중량의 4〜8배까지 변화시키고 추출온도 25°C 에서 24시간 추출 후 여과하여 직접 회화법으로 회분함유량을 분석하였다. 액비가 증가하는 것에 비례하여 회분함량도 감소되었으며 1:7의 액비에서 0.
- 10에 나타내었다. 폐배지와 초산 2%(w/w)와 무수구연산 1%(w/w)를 첨가한 용매를 1:8(w/w) 액비 조건에서 추출온도는 25~65 oC, 추출시간은 60〜240분으로 변화시키고 추출한 후 여과하여 직접회화법으로 회분함유량을 분석하였다. 추출온도 25, 35, 45 oC에서는 추출시간이 증가하더라도 유의할만한 수준의 회분감소효과는 관찰되지 않았으며 , 추출온도 55, 65 oC에서는추출시간 180분까지는 추출시간의 증가에 비례하여 회분이 감소하였으나 180분 이상에서는 오히려 회분함유량이 증가하는 현상이 발생하였다.
- 11에 나타내었다. 폐배지와 초산 %(w/w) 와 무수구연산 1%(w/w)를 첨가한 용매를 1:8(w/w) 액비 조건에서 추출온도는 25〜65 oC, 추출시간은 60〜240분으로 변화시키고 추출한 후 여과하여 직접회화법으로 회분함유량을 분석하였다. 추출온도 25, 35, 45 oC에서는 추출시간이 증가하더라도 유의할만한 수준의 회분감소효과는 관찰되지 않았으며 , 추출온도 55 oC에서는 추출온도 120분 이상에서 65 oC에서는 추출시간 180분 이상에서 오히려 회분함유량이 증가하는 현상이 발생하였다.
- 12에 나타내었다. 폐배지와 초산 1%(w/w) 와 무수구연산 1%(w/w)를 첨가한 용매를 1:7(w/w) 액비 조건에서 추출온도는 25〜65 oC, 추출시간은 60〜240분으로 변화시키고 추출한 후 여과하여 직접회화법으로 회분함유량을 분석하였다. 추출온도 25, 35, 45 oC에서는 추출시간 240분에서 추출온도 55 oC에서는 추출시간 120분에서 회분함유량이 급격히 감소하였으며 , 65 oC에서는 추출시간 180분까지 추출시간에 비례하여 회분이 감소하였으나 240분 이상에서는 완만한 감소현상을 나타내었으며, 새송이버섯이나 팽이버섯 폐배지와는 달리 모든 추출온도에서 추출시간의 증가 에 따른 회분증가현상은 나타나지 않았다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 폐버섯배지는 새송이는 전라남도 장성군 소재 백양사 농협 버섯사업소에서, 팽이는 전라남도 나주시 노안면 소재 호남 버섯영농조합법인, 느타리는 전라북도 김제시 백구면 소재 농업개발연구소에서 각각 수거하여 5 oC 냉장보관하면서 사용하였다. 폐 버섯 배지는 분쇄기로 분쇄하여 체눈크기 3.
- 폐버섯배지의 회분 감소를 위해 본 실험에 사용된 산 종류는 초산 (Duksan Pure Chemical, 99.7%), 무수구연산 (Junsei chemical, 99.5%), 불산 (Duksan chemical, 50%)이다.
성능/효과
- 35 mm의 표준망체로 분리하여 사용하였으며 수거된 각 폐버섯배지의 화학분석, 원소분석 및 발열량 분석결과를 Table 1과 2에 나타내었으며, 주요 무기물 구성비를 석탄과 비교하여 Table 3에 나타내었다. 폐버섯배지의 회분 농도는 국립산림과학원고시 목재펠릿 품질 규격 1등급 기준인 함수율 10% 기준으로 새송이버섯폐배지 (Pleurotus eiyngii)가 8.81%, 팽이 버 섯 폐 배 지 (Flammulina velutipes) 14.91 %, 느타리 버 섯 폐 배 지 (Pleurotus osteratus)가 3.31%이었으며 , 발열량은 새송이 3, 958.3 kcal/ kg, 팽이 4, 190.3 kcal/kg, 느타리 4, 558.6 kcal/kg으로 Table 1과 2에서 보는 바와 같이 느타리버섯폐배지의 연료특성이 가장 우수하였다.
- 1은 산 (acid) 종류 및 농도에 따른 새송이버섯 (Pleurotus eryngii) 폐배지의 회분함유량 변화를 보여주고 있다. 무수구연산 5%(w/w) 처리군에서 무처리군 회분함유량 8.81% 대비 3.28%가 감소한 5.53%가 함유되어 최대 감소효과를 나타냈으나 초산은 2%(w/ w) 이상에서 무수구연산과 불산은 1%(w/w) 이상에서 농도 증가에 따른 유의할만한 수준의 회분감소효과는 관찰되지 않았다. Karen 등 [12]에 의하면 회분 8%의 영국석탄을 대상으로 3시간동안 65 oC에서 불산으로 처리한 후 다시 질산으로 처리하면 0.
- 2와 같았다. 무수구연산 5%(w/w) 처리 군에서 무처리군 회분함유량 14.91% 대비 8.49%가 감소한 6.42% 가 함유되어 최대 감소효과를 나타내었다. Table 3에서 보는 바와 같이 팽이버섯 (Flammulina velutipes) 폐배지의 경우 버섯의 무기물 함유량을 높이기 위하여 배지에 패각을 첨가하여 재배하기 때문에 Ca, K, P 의 함유량이 석탄은 물론 세종류의 폐버섯배지 중에서도 가장 높은 수준이다.
- 3은 느타리버섯 (Pleurotus osteratus) 폐배지의 산 (acid) 종류 및 농도에 따른 회분함유량 변화를 보여주고 있다. 초산 1%(w/w) 처리 군에서 무처리군 회분함유량 3.31% 대비 2.58%가 감소한 0.73% 가 함유되어 최대 감소효과를 보였으나 초산 처리군과 무수구연산 처리군의 경우 유사한 수준의 감소효과가 나타났고 새송이버섯 (Pleurotus eryngii), 팽이버섯 (Flammulina velutipes) 폐배지와 동일하게 불산 처리군 대비 초산과 무수구연산 처리군이 회분감소에 더 효과적이었으며, 첨가한 세종류의 산 (acid) 모두 1% 이상에서 농도증가에 따른 회분감소효과는 관찰되지 않았다. Table 3에서 보는 바와 같이 느타리버섯 (Pleurotus osteratus) 폐배지의 경우 무기물 함유량을 높이기 위한 별도의 첨가물은 배지에 첨가되지 않는 것으로 조사되었으나 Ca, K, P 의 함유량이 석탄대비 높은 수준으로 새송이와 팽이버섯 폐배지의 경우와 동일하게 불산보다는 초산과 무 수구 연산 처리 군이 Ca, K, 建 용출시키는 데 효과가 있는 것으로 판단된다.
- 73% 가 함유되어 최대 감소효과를 보였으나 초산 처리군과 무수구연산 처리군의 경우 유사한 수준의 감소효과가 나타났고 새송이버섯 (Pleurotus eryngii), 팽이버섯 (Flammulina velutipes) 폐배지와 동일하게 불산 처리군 대비 초산과 무수구연산 처리군이 회분감소에 더 효과적이었으며, 첨가한 세종류의 산 (acid) 모두 1% 이상에서 농도증가에 따른 회분감소효과는 관찰되지 않았다. Table 3에서 보는 바와 같이 느타리버섯 (Pleurotus osteratus) 폐배지의 경우 무기물 함유량을 높이기 위한 별도의 첨가물은 배지에 첨가되지 않는 것으로 조사되었으나 Ca, K, P 의 함유량이 석탄대비 높은 수준으로 새송이와 팽이버섯 폐배지의 경우와 동일하게 불산보다는 초산과 무 수구 연산 처리 군이 Ca, K, 建 용출시키는 데 효과가 있는 것으로 판단된다.
- 초산 첨가농도를 2%(w/w)로 고정하고 무수구연산을 1〜6%(w/w)까지 첨가하였을 때 새송이버섯 폐배지에 대해 초산 2%(w/w) 처리군 대비 추가적인 회분감소효과가 나타나는지에 대한 결과를 나타낸 것이다. 초산에 추가로 무수 구연산을 첨가하여 용매를 조성한 경우 회분함유량도 무수구연산 첨가농도에 비례하여 감소하였으나 무수구연산 6%(w/w) 첨가시 회분함량은 4.77%로 초산 2%(w/w) 단일 첨가군의 5.76% 디]비 0.99%의 추가적인 감소 효과를 보여 유의할만한 수준의 감소효과는 없다고 판단된다.
- 나타내었다. 새송이버섯 폐배지의 주성분인 Ca, K, P, Fe 이 현저하게 감소하였으나 무수구연산 2%(w/w) 이상 첨가군에서는 감소 비율이 현저하게 줄어드는 것을 알 수 있으며, Si, Al은 감소되지 않았거나 시료에 따라 오히려 증가되는 것을 알 수 있었다. Kim[11] 에 의하면 초산 3〜5%(w/w) 과 구연산 1〜3%(w/w)를 혼합 첨가한 경우 굴 폐 각이 함유하고 있는 Ca, K, P을 용출시키는 효과를 상승시킨다고 하였으나, 본 연구 결과로 볼 때 초산과 무수구연산의 혼합첨가에 따른 추가적인 회분감소 효과는 미미한 것으로 판단되며, 용매에 첨가되는 산 (acid)의 농도는 초산 2%(w/w) 에 무수구연산 1〜2%(w/w)를 첨가하는 것이 바람직하다고 판단된다.
- 초산 첨가농도를 3%(w/w)로 고정하고 무수구연산을 1〜6%(w/w)까지 첨가하였을 때 팽이버섯 폐배지에 대해 초산 3%(w/w) 처리군 대비 추가적인 회분감소효과가 나타나는지에 대한 결과를 나타낸 것이다. 초산 3%(w/w) 에 추가로 무수 구연산을 첨가하여 용매를 조성한 경우 무수구연산 6%(w/w) 첨가 군의 회분함량은 6.11%로 초산 3% 단일 첨가군의 6.50% 대비 O. 39%의 추가적인 감소효과를 보여 유의할만한 수준의 감소 효과는 없다고 판단된다.
- 함유량 변화를 나타내었다. 팽이버섯 폐배지의 주성분인 Ca, K, P, Fe이 현저하게 감소하였으나 무수구연산 2%(w/w) 이상 첨가 군에서는 감소비율이 현저하게 줄어드는 것을 알 수 있으며, Si, Al, Mn 은 감소되지 않았거나 유의할 만한 수준의 감소효과는 없었다.
- 나타내었다. 느타리버섯 폐배지 회분의 주성분인 Ca, K, 3] 현저하게 감소하였으나 무수구연산 2%(w/w) 이상 첨가군에서는 감소 비율이 현저하게 줄어드는 것을 알 수 있으며, Si, Mn은 첨가농도에 비례하여 소폭 감소하였으나, Al은 오히려 증가되는 경향을 나타내었다.
- 초산 2%(w/ w)와 무수구연산 1%(w/w)를 첨가한 용매의 중량을 배지중량의 4~9 배까지 변화시키고 추출온도 25 oC에서 24시간 추출 후 여과하여 직접 회화법으로 회분함유량을 분석하였다. 액비가 증가하는 것에 비례하여 회분함유량도 감소되었으며 1:8의 액비에서 3.97%, 1:9의 액비에서 3.84%로 1:9의 액비에서 최대 감소효과를 보였으나 1:8 이 상의액비에서는 회분감소효과가 둔화되는 것을 알 수 있었다.
- 초산 3%(w/w) 와 무수구연산 1%(w/w)를 첨가한 용매의 중량을 배지중량의 4〜9배까지 변화시키고 추출온도 25 oC에서 24시간 추출 후 여과하여 직접 회화법으로 회분함유량을 분석하였다. 액비가 증가하는 것에 비례하여 회분함유량도 감소되었으며 1:8의 액비에서 4.78%, 1:9의 액비에서 4.77%로 1:9의 액비에서 최대 감소효과를 보였으나 1:8 이 상의액비에서는 회분감소효과가 둔화되는 것을 알 수 있었다.
- 초산 1%(w/w) 와 무수구연산 1%(w/w)를 첨가한 용매의 중량을 배지중량의 4〜8배까지 변화시키고 추출온도 25°C 에서 24시간 추출 후 여과하여 직접 회화법으로 회분함유량을 분석하였다. 액비가 증가하는 것에 비례하여 회분함량도 감소되었으며 1:7의 액비에서 0.41%, 1:8의 액비에서 0.40%로 1:8의 액비에서 최대 감소효과를 보였으나 1:7 이상의 액비에서는 회분감소효과가 둔화되는 것을 알 수 있었다.
- 폐배지와 초산 2%(w/w)와 무수구연산 1%(w/w)를 첨가한 용매를 1:8(w/w) 액비 조건에서 추출온도는 25~65 oC, 추출시간은 60〜240분으로 변화시키고 추출한 후 여과하여 직접회화법으로 회분함유량을 분석하였다. 추출온도 25, 35, 45 oC에서는 추출시간이 증가하더라도 유의할만한 수준의 회분감소효과는 관찰되지 않았으며 , 추출온도 55, 65 oC에서는추출시간 180분까지는 추출시간의 증가에 비례하여 회분이 감소하였으나 180분 이상에서는 오히려 회분함유량이 증가하는 현상이 발생하였다. 이는 추출시간의 증가에 따라 회분뿐만 아니라 폐배지를 구성하고 있는 기타성분도 동반하여 용출되는데 기인하는 것으로 추측된다.
- 폐배지와 초산 %(w/w) 와 무수구연산 1%(w/w)를 첨가한 용매를 1:8(w/w) 액비 조건에서 추출온도는 25〜65 oC, 추출시간은 60〜240분으로 변화시키고 추출한 후 여과하여 직접회화법으로 회분함유량을 분석하였다. 추출온도 25, 35, 45 oC에서는 추출시간이 증가하더라도 유의할만한 수준의 회분감소효과는 관찰되지 않았으며 , 추출온도 55 oC에서는 추출온도 120분 이상에서 65 oC에서는 추출시간 180분 이상에서 오히려 회분함유량이 증가하는 현상이 발생하였다. 이는 추출시간의 증가에 따라 회분뿐만 아니라 초산에 용출되는 리그닌 (Lignin) 및 기타성분이 같이 용출되기 때문인 것으로 추측된다 [13].
- 이는 추출시간의 증가에 따라 회분뿐만 아니라 초산에 용출되는 리그닌 (Lignin) 및 기타성분이 같이 용출되기 때문인 것으로 추측된다 [13]. 따라서 팽이버섯 폐배지로부터 회분을 용출시키는 조건은 추출온도 65 oC에서 180 분간 추출하는 것이 바람직하다고 판단된다.
- 폐배지와 초산 1%(w/w) 와 무수구연산 1%(w/w)를 첨가한 용매를 1:7(w/w) 액비 조건에서 추출온도는 25〜65 oC, 추출시간은 60〜240분으로 변화시키고 추출한 후 여과하여 직접회화법으로 회분함유량을 분석하였다. 추출온도 25, 35, 45 oC에서는 추출시간 240분에서 추출온도 55 oC에서는 추출시간 120분에서 회분함유량이 급격히 감소하였으며 , 65 oC에서는 추출시간 180분까지 추출시간에 비례하여 회분이 감소하였으나 240분 이상에서는 완만한 감소현상을 나타내었으며, 새송이버섯이나 팽이버섯 폐배지와는 달리 모든 추출온도에서 추출시간의 증가 에 따른 회분증가현상은 나타나지 않았다. 이는 Table 1에 나타낸 바와 같이 초산에 용출되는 리그닌 (Lignin)의 함유량이 적어 추출온도 및 추출시간의 영향이 적고 첨가되는 산의 농도가 비교적 낮기 때문인 것으로 추측되몌13], 따라서 느타리버섯 폐배지로부터 회분을 감소시키기 위한 최적 추출조건은 추출온도 65 oC, 추출시간 180분이 바람직하다고 판단된다.
- 이는 무처리 폐배지가 함유하고 있는 패각의 무기물이 용출되면서 탄소 및 발열 성분의 상대적 증가로 나타났기 때문으로 판단된다. 그러나 초산 2%(w/ w) 에 무수구연산 2%(w/w) 이상 추가 첨가군에서는 농도 증가에 비례하여 탄소성분 및 발열량이 감소함을 알 수 있으며, N, H, S 또한 유의할만한 수준의 감소효과는 나타나지 않았으나 농도 증가에 비례하여 미량 감소되었다. 초산 2%(w/w) 에 추가로 무수구연산 2%(w/ w) 이상 첨가한 군에서 농도증가에 비례하여 발열량이 감소하는 이유는 새송이버섯 폐배지의 경우와 동일하게 초산과 무수구연산의 농도가 일정농도 이상일 경우 무기물의 용출과 함께 발열성분인 리그닌 (Lign血) 및 기타 유기물의 용출량도 증가하기 때문으로 추측되며, 발열량 향상효과는 새송이버섯 폐배지의 260.
- 그러나 초산 2%(w/ w) 에 무수구연산 2%(w/w) 이상 추가 첨가군에서는 농도 증가에 비례하여 탄소성분 및 발열량이 감소함을 알 수 있으며, N, H, S 또한 유의할만한 수준의 감소효과는 나타나지 않았으나 농도 증가에 비례하여 미량 감소되었다. 초산 2%(w/w) 에 추가로 무수구연산 2%(w/ w) 이상 첨가한 군에서 농도증가에 비례하여 발열량이 감소하는 이유는 새송이버섯 폐배지의 경우와 동일하게 초산과 무수구연산의 농도가 일정농도 이상일 경우 무기물의 용출과 함께 발열성분인 리그닌 (Lign血) 및 기타 유기물의 용출량도 증가하기 때문으로 추측되며, 발열량 향상효과는 새송이버섯 폐배지의 260.9 kcal/kg 대비 437.6 kca依g으로 산처리에 의한 발열량 향상효과가 더 높게 나타났다. 이는 새송이버섯폐배지에 첨가되는 소석 회보다 팽이버섯폐배지에 첨가되는 패각이 초산과 무수구연산에 더욱 쉽게 용출되어 회분 감소 효과 크기 때문인 것으로 추측된다.
- Table 9의 원소분석에 의하면 무처리군 폐배지 대비 C, H, N 모두 유의할만한 수준의 증가나 감소 현상은 나타나지 않았으며 S 는 검출되지 않았다. 발열량은 초산 1%(w/w)와 무수구연산 1%(w/w) 혼합 처리군에서 4216.2 kcal/kg로무처리군 대비 342.4 kcal/kg 감소되었으며, 초산 1%(w/w)와 무수 구연산 5%(w/w) 혼합 처리군에서 최대 546.3 kcal/kg이 감소되었으나이는 농도증가에 비례하는 감소효과로 판단하기 어려웠다. 새 송이나 팽이버섯 배지 대비 회분함유량이 상대적으로 낮은 느타리버섯 폐배지의 경우 1% 이하의 낮은 농도에서도 초산과 무수구연산이 Ca, K, P 등의 무기물 감소에는 효과적인 것으로 판단되나 감소되는 무기물함량 대비 발열성분인 리그닌 (Lignin) 및 기타 유기물의 용출량도 증가하여 회분감소와 함께 발열량도 감소하는 것으로 추측된다.
- 액비 1:5, 반응온도 25 oC, 반응시간 24시간의 조건에서 초산 (Acetic acid), 무수구연산 (Anhydrous citric acid), 불산 (Hydrofluoric acid)을 각각 1〜5% 첨가하여 세종류 폐버섯배지에 대한 회분 감소 효과를 평가한 결과 새송이버섯 폐배지의 경우 무처리군 8.81% 대비 초산(Acetic acid) 2%(w/w) 첨가군이 5.97%로 가장 효과적인 것으로 나타났으며, 팽이버섯 폐배지는 무처리군 14.91% 대비 초산 (Acetic acid) 3%(w/w) 첨가군이 6.50%로 가장 효과적이었고 느타리버섯 폐배지는 무처리군 3.31% 대비 초산 (Acetic acid) 1%(w/w) 첨가군이 0.73%로 가장 효과적으로 나타나 세가지 종류의 산 (acid) 중에서 초산 (Acetic acid) 첨가가 폐버섯배지의 회분감소에 가장 효과적이었다.
- 초산 (Acetic acid)과 무수구연산 (Anhydrous citric acid)의 혼합첨가에 의한 회분감소실험에서는 새송이버섯 폐배지는 초산 (Acetic acid) 2%(w/w) 에 무수구연산 (Anhydrous citric acid) 6%(w/w) 추가첨가 군이 4.77%로 팽이버섯 폐배지는 초산 (Acetic acid) 3%(w/w) 에 무수 구연산 (Anhydrous citric acid) 6%(w/w) 추가 첨가군이 6.11%로 가장 효과적이었나 유의할 만한 수준의 감소효과는 없다고 판단되며, 느타리버섯 폐배지는 초산 (Acetic acid) 1%(w/w) 에 무수구연산 (Anhydrous citric acid) 6%(w/w) 추가 첨가군이 0.66%로 가장 효과적이었나 세종류의 배지 모두에서 무수구연산 (Anhydrous citric acid) 의 혼합첨가에 의한 유의할 만한 수준의 추가적인 회분 감소 효과는 없었으며, 초산에 추가적으로 무수구연산 (Anhydrous citric acid)을 1%이상 첨가한 군에서는 농도에 비례하여 발열량이 감소하여 1% 이상의 추가 첨가는 바람직하지 않았다.
- 액비가 폐버섯배지의 회분감소에 미치는 영향에 있어서 모든 폐 버섯 배지에서 액비가 상승함에 비례하여 회분 감소효과도 상승하였으나 새송이버섯과 팽이버섯 폐배지는 1:8, 느타리버섯 폐배지는 1:7 이상에서 회분감소효과가 현저히 둔화되었다.
- 추출온도 및 추출시간이 폐버섯배지의 회분감소에 미치는 영향에 있어서 새송이버섯 폐배지는 추출온도 25, 35, 45 oC에서는 추출 시간이 증가하더라도 유의할만한 수준의 회분감소효과는 관찰되지 않았으며 , 추출온도 55, 65 oC에서는 추출시간 180부까지는 추출 시간의 증가에 비례하여 회분이 감소하였으나 180부 이상에서는 오히려 회분 함유량이 증가하는 현상이 발생하였으며, 팽이버섯 폐배지는 새송이버섯 폐배지와 유사하게 추출온도 25, 35, 45 oC에서는 추출 시간이 증가하더라도 유의할만한 수준의 회분감소효과는 관찰되지 않았고 추출온도 55 oC에서는 추출시간 120분 이상에서 65 oC에서는추출시간 180분 이상에서 오히려 회분함유량이 증가하는 현상이 발생하였다. 느타리버섯 폐배지는 추출온도에서 25 oC, 35 oC, 45 oC에서는 추출시간 240부에서 추출온도 55 oC에서는 추출시간 120부에서 회분함유량이 급격히 감소하였으며, 65 oC에서는 추출시간 180분까지 추출시간에 비례하여 회분이 감소하였으나 240부 이상에서는 완만한 감소현상을 나타내었으며 , 새송이버섯이나 팽이버섯 폐배지와는 달리 모든 추출온도에서 추출시간의 증가에 따른 유의할 만한 수준의 회분증가현상은 나타나지 않았다.
- 느타리버섯 폐배지는 추출온도에서 25 oC, 35 oC, 45 oC에서는 추출시간 240부에서 추출온도 55 oC에서는 추출시간 120부에서 회분함유량이 급격히 감소하였으며, 65 oC에서는 추출시간 180분까지 추출시간에 비례하여 회분이 감소하였으나 240부 이상에서는 완만한 감소현상을 나타내었으며 , 새송이버섯이나 팽이버섯 폐배지와는 달리 모든 추출온도에서 추출시간의 증가에 따른 유의할 만한 수준의 회분증가현상은 나타나지 않았다.
- 산 (acid) 처리에 의한 회분감소가 폐버섯배지의 연료특성에 미치는 영향을 평가한 결과 새송이버섯 폐배지는 무처리군 폐배지에 비하여 산 (acid) 첨가 용매에 의해 추출한 시료의 C와 日는 유의할 만한 수준의 증가나 감소현상이 나타나지 않았으나 질소 및 황 성분은 농도 증가에 비례하여 미량 감소함을 알 수 있다. 산 (acid) 처리 배지의 발열량은 초산 2%(w/w)와 무수구연산 1%(w/w) 혼합 첨가 군에서 무처리군 대비 260.
- 그러나 초산 3%(w/w) 에 무수구연산을 2%(w/w) 이상 추가 첨가한 군에서는 농도증가에 비례하여 탄소성분 및 발열량도 감소하였으며, N, H, S 또한 유의할만한 수준의 감소효과는 나타나지 않았다. 느타리버섯 폐배지는 C, H, N 모두 유의할만한 수준의 증가나 감소현상은 나타나지 않았으며 S 는 검출되지 않았다. 발열량은 초산 1%(w/w) 와 무수구연산 1%(w/w) 혼합 처리군에서 4, 216.
후속연구
- 6% 수준이고[3], 2009년 수요의 70%를 수입에 의존하고 있는 국내의 경우 향후 톱밥 수급에 어려움이 가중될 것으로 전망된다. 또한 국내에서는 서로 다른 다양한 수종들이 소량씩 소비되고 있어 가공이후 발생되는 목재 폐기물의 성상과 품질이 매우 다를 수밖에 없고 향후 목재펠릿연료가 본격적으로 활용되는 시기에는 국내 산지 에 자생하고 있는 수목 (간벌재)과 잔가지, 초본류와 농산폐기물 또한 원료로 사용될 것으로 전망된다. 따라서 불균질한 원료를 효과적으로 고품질의 펠릿 연료로 생산할 수 있는 기술과 시스템 개발 및 톱밥을 대체할 수 신규 바이오매스 자원의 발굴 및관련기술의 개발이 절실히 요구되고 있다 [1].
- 본 연구결과에서 알 수 있듯이 폐버섯배지는 초산과 무 수구 연산 처리에 의해 “목재 펠릿 품질규격, , 에서 규정하고 있는 회분함유량 6%이하, 발열량 4, 040kcal/kg 이상의 품질확보가 가능하고 대량생산에 의해 매일 규칙적인 양이 발생되며 저가에 원활한 공급이 가능하여 원재료 수급난이 예상되는 목재펠릿연료시장의 원재료 수급에 일조할 수 있을 것으로 전망되며, 향후 폐버섯배지를 이용하여 목재 펠릿 연료를 대량생산함으로써 농업용 난방 수요 및 화력발전 원료로 사용함으로써 발전효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 교토의정서에 의한 온실가스 감소에 일조할 수 있을 것이다.
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