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고체연료원으로서의 우분 펠릿 연소특성
Combustion Characteristics of Cow Manure Pellet as a Solid Fuel Source 원문보기

유기물자원화 = Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association, v.27 no.2, 2019년, pp.31 - 40  

정광화 (국립축산과학원 축산환경과) ,  이동준 (국립축산과학원 축산환경과) ,  이동현 (국립축산과학원 축산환경과) ,  이성현 (국립축산과학원 축산환경과)

초록
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가축분뇨는 2018년 말 기준으로 연간 총 51,013천 톤이 발생하였고 그 중의 91.2%인 46,530천 톤이 퇴비화(40,647천 톤)나 액비화(5,884천 톤) 방법에 의해 처리되었다. 현재 우리나라의 가축분뇨 처리 관련 정책방향은 가축분뇨를 퇴비화나 액비화 방법을 적용하여 비료자원화 한 후 농경지에 유기성 비료로서 환원한다는 것이고, 이 정책은 가축분뇨 처리와 영양물질 순환 측면에서 그 효과가 매우 크다고 할 수 있다. 그러나 지난 수십 년 동안 지속적으로 감소하는 농경지 면적과 환경관련 제도의 변천상황을 고려하면 향후에 가축분 퇴비의 시용에 대한 제한이 강화될 우려 있다. 지역적인 양분 과잉발생 현상, 양분관리제 그리고 지자체별 가축 사육두수 제한조항과 같은 환경관련 제도 등이 가축분뇨 처리 및 자원화에 난제요인으로 작용하게 될 우려가 있다. 이에 더해 가축분뇨로부터 유래된 영양물질이 주요 댐의 상류에 위치한 지류로 유입될 수도 있을 것이라는 일부의 견해도 존재한다. 특히 최근 들어서는 가축분뇨 퇴비에서 미세먼지가 발생된다는 문제까지 제기되기도 했다. 이렇듯 가축분뇨 퇴비화에 대한 일반의 관심이 높아지고 있어서 새로운 방식의 가축분뇨 처리기술 개발의 필요성이 높아진 상황이다. 특히 소는 타 축종에 비해 마리당 분뇨발생량이 많아 우분처리 관련 신기술 개발은 그 효과가 매우 클 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 우분을 고체연료원으로서 사용시의 효과를 분석하기 위하여 우분펠릿의 연소과정에서 나타나는 특성을 조사하였다. 연소실험 결과 연소실의 온도가 약 $300^{\circ}C$ 내외에 도달했을 때 우분펠릿의 무게감소가 급격하게 나타나기 시작하였다. 우분펠릿의 열분해 과정에서 생성된 열분해가스중의 수소와 메탄 그리고 일산화탄소 농도는 각각 6.65~11.62%, 0.58~1.54% 그리고 11.47~14.07% 수준이었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In Korea, 51,013 thousand tons of livestock manure was generated in 2018. A total of 46,530 thousand tons, which is 91.2% of the total amount of livestock manure generated, was treated by composting(40,647 thousand tons) or liquid fertilization(5,884 thousand tons) method. At present, the policy of ...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 최근 들어 미세먼지 문제가 범국가적인 관심사로 대두되면서 가축분 고체연료 연소시 미세먼지 감소를 비롯한 연소청정도 향상기술 개발에 대한 필요성이 높아지게 되었다. 따라서 본 연구에서는 가축분 고체연료 연소청정도를 향상하기 위해 우분을 직경 5~10 mm 규격인 소 형펠릿으로 가공하여 연소시 특성을 분석하였다. 또한 연소청정도 향상 목적으로 우분 펠릿을 열분해하는 실험을 수행하고 발생된 열분해 가스의 특성을 분석하였다.
  • 거기에 연소장치 배기온도와 먼지나 연소산화물에 대한 관리기술이 병용되어야 한다17). 이런 문제를 최소화하기 위한 목적으로 본 연구에서는 우분 고체연료를 열분해하여 가스화 시킨 다음 연소하는 실험을 수행하였다. 실험수행을 위해 내용적 100리터 규모의 파일롯 실험장치를 제작하여 운용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가축분뇨 고체연료화 방법에 대한 연구가 최근 들어서야 진행된 이유는 무엇인가? 그러나 가축분뇨 고체연료화 방법은 최근 들어서야 고체연료 원료의 특성분석 및 열량가 분석 등의 연구가 진행되어 왔다8). 이는 가축분뇨 고체연료가 국내에 공식적으로 도입가능하게 되 는 관련제도 정립이 최근에 이루어진 데에서 그 연 유를 찾을 수 있다. 가축분뇨 고체연료화 관련제도 는 가축분뇨 고형연료 품질기준 설정 연구에 의해 기반이 형성된 후 관련법규가 추가적으로 제정되면 서 가축분뇨 연구 활성화의 기틀이 닦여졌다9,10).
가축분뇨 퇴비의 주요 비료성분은 무엇인가? 7%에 해당하는 40,647천 톤의 가축분뇨가 퇴비화되어 농경지로 환원되었다1). 가축분뇨 퇴비는 질소, 인산, 칼리와 같은 주요 비료성분 외에도 칼슘, 마그네슘과 같은 미량요소까지 포함하고 있어 비료로서의 가치가 높다. 칼슘과 마그네슘은 토양의 나트륨 흡착비율(SAR; Sodium Adsorption Ratio)을 낮춰서 토양의 입단형성과 투수성 향상에 도움이 되는 등 토양구조를 좋게 하는데 도움이 될 수 있다2).
가축분뇨란? 가축분뇨는 가축이 섭취한 사료 중에서 소화, 흡수하지 못한 물질과 체내 대사과정에서 생성된 물질이 가축체외로 배출된 것으로서 거의 대부분이 수분과 유기성 물질로 구성되어 있다. 따라서 가축 분뇨는 재활용가치가 높은 유기성자원으로서 그 발생량 또한 국내 재활용 가능 유기성물질 중 가장 많 은 양을 차지하고 있다.
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참고문헌 (17)

  1. Korean Ministry of Agriculture, Food and Rural Affair, "Yield of Livestock Manure in South Korea". (2018). 

  2. Jeong-Eun Lee., Dong-Hyuk Seo., Seok-In Yun., "Salt Removal in a Reclaimed Tidal Land Soil with Gypsum, Compost and Phosphate Amendment", Korean Society Of Soil Sciences And Fertilizer, 48(50), pp. 326-331. (2015). 

  3. Sa, T.M., Chung, J.B., Han, G.H., "Effect of Livestock Manure on Yield of Plant and Change in Physio-chemical Properties of Soil", Korean Society Of Soil Sciences And Fertilizer, pp. 63-75. (2008). 

  4. Statistics Korea, "Statistical Information Service". (2019). 

  5. Il-Hyun Chung., Dae-Gi Kim., Jang-Ho Chae., "The Study on Possibility of RDF by Analysis of Physicochemical Characteristics of MSW by the Size Distribution", J. of Korea Society of Waste Management, 26(7), pp. 626-634. (2009). 

  6. Sang-Woo Park., Cheol-Hyeon Jang., "A Product Assessment and Case Study with Solid Fuel of Sewage Sludge". J. of Korea Society of Waste Management, 25(6), pp. 493-498. (2008). 

  7. Jae-Hyuk Hyun., Byeong-Du Jung., Min-Gil Kim., "Environmental Characteristics of the Solidified Sewage Sludge", J. of Korea Society of Waste Management, 25(7), PP. 605-612. (2008). 

  8. Sung-Hyoun Lee., Byeong-Kkee Yu1., Sun-Yi Ju., Yeon-Ku Kang., Gwang-Wha Jung, "Characteristics of Solid Fuel from Cattle Manure", New & Renewable Energy., 12(4). (2016). 

  9. Jin, H.E., Yoon, Y.M., Hong, J.H, Byeong, B.S., Na, P.S., Ahn, Y.M., Kim, S.H., Oh, S.Y and Hong, J.M., "Study on Setting Quality and Grade standards of Livestock Manure Solidified Fuel", Keco. (2013). 

  10. Ministry of Environment., "Notification on Construction of Facility for Livestock Manure Solidified Fuel", Notification No. 2015-110 of the Ministry of Environment. (2015). 

  11. Kwang-Hwa Jeong., Jung-Kon Kim., Dong-Jun Lee., " Feasibility test for Solidified Fuel with Cow Manure" J. Soli Groundwater Environ, 22(6), pp. 112-119. (2017). 

  12. Ministry of Environment., "Act on the Management and Use of Livestock Manure, Enforcement regulations", Attached table 4.2. (2016). 

  13. Ministry of Agriculture, Forestry and Livestock, "Act on the Fertilizer Regulation", Article 4. (2019). 

  14. G. H. Lee., "Thermal and Physicochemical Characteristics of Solid Fuel Extruded with Cattle Feedlot Manure", J. of Biosystems Eng, 35(1), pp. 64-68. (2010). 

  15. Jin-Whan Choi, Young-Ho Park, Sang-Min Choi., "Fluid-phase combustion of solid waste fuel" J. of Korea Society of Waste Management, 18(3), pp. 1-9. (2001). 

  16. Sang-An Ha., "A Study on the Characteristics of Combustion and Manufacturing Process on Refusederived Fuel by Mixing Different Ratios with Organic and Combustible Wastes", Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association, 17(1), pp. 27-38. (2009). 

  17. Sung-Hoon Shim., Sang-Hyun Jeong., Ji-Soo Ha., "High Temperature Exhaust Gas Recirculation for Low NOx Emission in Solid Fuel MILD Combustion in Pilot-scale Combustion Furnace", J. of Korea Society of Waste Management, 30(1), pp. 21-27. (2013). 

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