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바이오매스의 초임계수 가스화 원문보기

기계저널 : 大韓機械學會誌, v.55 no.7, 2015년, pp.37 - 41  

이인구 (한국에너지기술연구원 바이오자원순환실)

초록
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이 글에서는 초임계 유체 이용기술의 일환으로서 바이오매스의 초임계수 가스화 기술을 소개하였다. 초임계수 가스화 기술의 원리와 특징, 가스화 반응조건, 그리고 기술개발 현황을 정리한 다음, 향후 이 기술의 상용화를 위하여 극복해야 할 과제를 제시하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 바이오매스의 초임계수 가스화 기술은 1975년 미국 MIT에서 처음 연구되었다. 연구목적은 우주선에서 발생하는 유기성 폐수를 처리하고 이로부터 에너지를 얻기 위함이었다. 포도당을 모델화합물로 수행한 연구를 통하여, 아임계수에서는 코킹(coking)반응이 활발히 일어나 포도당 원료의 40wt% 정도가 고상물질로 전환되었으나, 초임계수에서는 코킹반응이 전혀 일어나지 않음을 발견하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
바이오매스를 건식 가스화 원료로 사용하기 위해서 수분함량을 10wt% 이하로 낮추어야 하는데, 바이오매스 본래 수분함량은 이에 적합한가? 게다가 바이오매스는 석탄에 비하여 수분함량이 높다. 나무 등 목본 바이오매스는 수분함량이 10∼50wt%로 비교적 낮으나 음식물쓰레기, 하수슬러지 등과 같은 폐기성 바이오매스는 대부분 수분함량이 80wt% 이상으로 높다. 바이오매스를 건식 가스화 원료로 사용하기 위해서는 수분함량을 10wt% 이하로 낮추어야 하는데, 건조 과정은 운전비용이 높아 전체 공정의 경제성을 떨어뜨리는 주요 원인으로 지목되고 있다.
목본 바이오매스의 리그닌 함량은? 바이오매스의 주요 구성성분은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌, 단백질, 지질, 휘발분, 그리고 회분이며, 이들의 함량은 발생원에 따라 다르다. 예를 들어 나무와 같은 목본 바이오매스는 리그닌 함량이 약 25wt%로 높고 단백질이나 지질은 거의 없는 반면, 하수슬러지나 마이크로엘지(microalgae) 등과 같은 미생물 바이오매스는 리그닌 함량은 낮고 단백질과 지질 함량이 건조기준으로 50wt% 이상 포함되어 있다. 이러한 발생원에 따른 유기물 조성 차이에도 불구하고 대부분의 바이오매스에는 산소원자가 40wt% 이상 포함되어 있다.
바이오매스 주요 구성성분은? 바이오매스의 주요 구성성분은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌, 단백질, 지질, 휘발분, 그리고 회분이며, 이들의 함량은 발생원에 따라 다르다. 예를 들어 나무와 같은 목본 바이오매스는 리그닌 함량이 약 25wt%로 높고 단백질이나 지질은 거의 없는 반면, 하수슬러지나 마이크로엘지(microalgae) 등과 같은 미생물 바이오매스는 리그닌 함량은 낮고 단백질과 지질 함량이 건조기준으로 50wt% 이상 포함되어 있다.
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