[논문]친환경 건조시스템 개발을 위한 탄화로의 구조분석 및 제탄과정중의 탄화로 온도측정

권성민; 권구중; 장재혁; 황원중; 이동흡; 김남훈

문제 정의

본 연구는 탄화로의 폐열을 효율적으로 회수할 수 있는 방안을 모색하여 기존 농 · 임산물 건조에 소요되는 연료비를 대폭 절감할 수 있는 친환경 건조시스템을 개발하고자 전통식 탄화로의 구조 분석 및 제탄전 · 후의 탄화로의 내, 외벽 및 벽체에 대한 온도분포를 분석하였다.
본 연구에 이용된 개량형 전통식 탄화로는 고품질의 목탄을 대량 생산하며, 목탄의 수율향상을 위한 목적으로 기존 탄화로보다 내부공간을 두배 정도 크게 확장하였다. 탄화로내 바닥은 그림 1과 같이 진흙으로 약 20cm정도의 두께로 다졌고, 탄화로내의 가스를 잘 빨아내기 위해서 배연구쪽이 탄화로 입구보다 약 3cm정도 낮게 제작하였다.

제안 방법

탄화로내 바닥은 그림 1과 같이 진흙으로 약 20cm정도의 두께로 다졌고, 탄화로내의 가스를 잘 빨아내기 위해서 배연구쪽이 탄화로 입구보다 약 3cm정도 낮게 제작하였다. 배연구(그림 2)는 탄화로내의 연기가 나가는 구멍으로서 돌을 이용하여 바닥에 길이 27cm, 폭 6cm정도로 제작하였고, 기존의 탄화로 보다 내부 공간이 커졌기 때문에 2개를 설치하였다. 연통부는 기존의 탄화로와 같은 방법으로 벽돌과 진흙으로 쌓았고, 아래쪽을 넓게 하고 위로 올라갈수록 좁게 만들어 바깥바람이 탄화로 안으로 역류해 들어가지 못하게 한 구조로, 탄화로의 규모가 기존에 비해 크게 제작되었기 때문에 연통부를 2개 설치하였다.
본 연구에서 이용되어진 탄화로는 내부규모가 기존의 탄화로에 비해 두배정도 크게 제작되었기 때문에 출탄작업구를 하나 더 설치하여 원활한 출탄작업을 수행할 수 있게 제작하였다.
탄화로 벽체는 센서를 벽체내로 20cm정도 삽입하였다. 온도기록은 측정용 센서와 연결된 자동기록계에 각각의 온도변화를 실시간으로 그래프용지에 기록하였으며, 2시간마다 온도를 숫자로 기록하게 설정하였다.
탄화종료시점의 온도는 탄화로내 온도 약 600℃, 연통 온도 450℃정도가 되었다. 이 후 연통에 나오는 연기가 무색을 띄는 시점에서 약 3시간 후 정련을 10~12시간정도 실시하고 출탄작업을 하였다. 탄화로내 최고온도는 1000℃의 범위였고, 연통온도는 750℃정도까지 상승하였다.
제탄되는 과정 중에 전통식 탄화로의 온도변화를 측정하기 위하여 탄화로에 K형 열전자 센서(측정범위 : 1200℃)를 설치하였다. 탄화로의 상층부와 연통부에는 1cm정도의 구멍을 만들어 센서를 최소 4cm 이상이 내부에 들어가도록 하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 공시탄화로는 강원도 홍천군 화촌면 성산리에 위치하고 있는 (주)홍천참숯가마의 탄화로를 사용하였다.
본 연구는 산림청 '산림과학기술개발사업(과제번호 : S120910L070110)' 지원에 의해 수행되었음.
이곳은 아궁이에 처음 불을 지피기 시작할 때와 탄화로내의 공기를 순환시킬 때 사용하며 점차 시간이 지나면서 구멍을 막는다. 창솔(그림 5)은 폭 18cm, 두께 18cm의 크기로 제작하였다.
천장은 탄화로 중에서 가장 열을 많이 받는 곳으로 두꺼운 철망을 대고 그 위에 진흙으로 덮고 철망을 굵은 빔으로 지탱하는 구조이다. 탄화로 내부는 중심부 높이 220cm (그림 1), 가로 640cm, 세로 290cm의 크기(그림 4)로 제작하였다.
탄화로 입구는 그림 11과 같이 높이 180cm, 폭 65cm 로 제작하였다. 탄화로입구 우측에는 가로 60cm, 세로 40cm, 길이 110cm정도의 아궁이(그림 3)가 위치하고 있다.

성능/효과

고온측정용 센서를 이용하여 탄화로 벽체의 온도를 측정한 결과, 벽체의 온도변화는 제탄과정에서 탄화로내의 온도변화와 비슷한 경향을 보여주었다. 목탄제탄과정에서 나타난 탄화로 벽체의 온도는 500℃정도가 가장 높은 온도였다.
공시 탄화로의 연통부와 탄화로 상층부에 온도센서를 설치하여 제탄과정을 측정한 결과(그림. 1), 탄화로에 탄재를 적재하여 아궁이에 불을 지핀 후 탄화가 시작되어 가열을 멈출 때 온도는 탄화로 내 온도 720℃, 연통 온도 90℃ 이었다. 탄화종료시점의 온도는 탄화로내 온도 약 600℃, 연통 온도 450℃정도가 되었다.
본 연구에 이용된 개량형 전통식 탄화로의 구조는 고품질의 목탄을 대량 생산하며, 목탄의 수율향상을 위한 목적으로 기존 탄화로보다 내부공간을 두배 정도 크게 확장되었다. 또한 내부규모가 기존의 탄화로에 비해 두배정도 크게 제작되었기 때문에 출탄작업구를 하나 더 설치하여 원활한 출탄작업을 수행할 수 있게 제작되었다.

후속연구

목탄제탄과정에서 나타난 탄화로 벽체의 온도는 500℃정도가 가장 높은 온도였다. 따라서 폐열 회수 집적장치를 설치하면 효율적으로 폐열에너지원으로 활용할 수 있을 것으로 판단되었다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

친환경 건조시스템 개발을 위한 탄화로의 구조분석 및 제탄과정중의 탄화로 온도측정 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

친환경 건조시스템 개발을 위한 탄화로의 구조분석 및 제탄과정중의 탄화로 온도측정 원문보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

AI 본문요약
AI-Helper