) 등 4종을 각 수종별 수피, 목질부, 낙엽 등으로 각각 분리하여 채집한 후 각 부위별 원료 특성을 분석하였다. 또한, 목타르를 고형연료로 활용가능성을 검토하기 위해 굴참나무 목재를 숯(목탄)으로 만드는 과정 중에 발생하는 환경 폐기물의 일종으로 취급되던 목타르도 이용하였다. 실험에 사용된 목타르는 경남 산청군에 소재하고 있는 지리산 참숯굴에서 채집하였다.

목질부 원료 및 펠릿의 발열량 개선을 위해 목타르와 발열량이 우수한 산림 바이오매스를 혼합하여 목재 펠릿을 제조하였다. 순수 목질부 원료를 이용한 펠릿과 부원료를 혼합한 펠릿을 제조하였으며 펠릿 제조에 이용된 장치는 Fig.

숲가꾸기사업에서 발생하는 산림바이오매스를 고형 연료로 사용하기 위하여 원료별 특성 분석을 위해 적송(Pinus densiflora), 리기다(Rm/s rigida), 굴참나무(Quercus variabilis), (Castanea crenata), 아카시아(Robinia pseudoAcacia L.) 등 4종을 각 수종별 수피, 목질부, 낙엽 등으로 각각 분리하여 채집한 후 각 부위별 원료 특성을 분석하였다. 또한, 목타르를 고형연료로 활용가능성을 검토하기 위해 굴참나무 목재를 숯(목탄)으로 만드는 과정 중에 발생하는 환경 폐기물의 일종으로 취급되던 목타르도 이용하였다.

값을 구하여 발열량을 측정하였다. 시료는 1 mm 금속망을 통과하는 크기만을 선별하여 열량을 측정하였다. 이와 같이 조정된 열량계를 사용하여 시료의 열량을 측정하고, 전건 시료의 열량을 첫째 자리에서 반올림하여 표기하였다.

여기서 발열량이 우수한 무연탄, 갈탄, 번개탄, 숯 등의 회분 함량도 함께 측정하여 산림바이오매스의 회분 함량과 비교하였다. Fig.

시료는 1 mm 금속망을 통과하는 크기만을 선별하여 열량을 측정하였다. 이와 같이 조정된 열량계를 사용하여 시료의 열량을 측정하고, 전건 시료의 열량을 첫째 자리에서 반올림하여 표기하였다.

펠릿용 원료들에 대한 발열량 측정은 자동 열량계(IKA C₅₀00, Germany)로 시료를 연소시켜 연소시키는 동안의 온도 상승을 측정하였고, 시료 1 g에 대한 cal나 J (at 2 0℃) 값을 구하여 발열량을 측정하였다. 시료는 1 mm 금속망을 통과하는 크기만을 선별하여 열량을 측정하였다.

실험에 사용된 목타르는 경남 산청군에 소재하고 있는 지리산 참숯굴에서 채집하였다. 대조군으로 국내에 시판되고 있는 숯과 석탄의 연료 특성과 비교하고자 하였으며, 숯으로는 소나무 숯 및 지리산 굴참나무 숯, 점화탄으로 사용되는 번개탄을 이용하였고, 석탄으로는 유연탄의한 종류인 갈탄을, 그리고 무연탄은 (주)효산자원에서 분양받은 베트남 산지에서 채집된 괴탄을 이용하였다.

펠릿을 1 mm 금속망 체를 통과하는 크기로 잘게 부순 후 무게를 측정하기 전에 시험 시료를 조심스럽게 혼합하였다. 대조군으로는 국내에서 제작된 목재 펠릿을 사용하였다. 회분분석은 적어도 2회 이상 측정을 실시하여, 다음의 계산식을 이용하여 소수점 둘째자리까지의 건조 중량에 대한 회분 함량의 값을 구하여 %로 표기하며, 보고를 위한 평균값은 0.

것이다. 발열량 비교를 위해서 무연탄, 갈탄, 숯 등을 함께 나타내었다. Table 1 에서 보는 바와 같이 무연탄과 숯 종류는 저위 및 고위 발열량 모두 7, 000 cal/g을 모두 넘어 섰고, 특히 목초액 채취 과정에서 침전물 형태로 얻어지는 목타르도 약 6, 000 cal/g 이상의 발열량을 나타내어 일반 산림바이오매스보다 우수한 발열량을 나타내었다.

혼합하여 목재 펠릿을 제조하였다. 순수 목질부 원료를 이용한 펠릿과 부원료를 혼합한 펠릿을 제조하였으며 펠릿 제조에 이용된 장치는 Fig. 1.에 나타나 있다.

또한, 목타르를 고형연료로 활용가능성을 검토하기 위해 굴참나무 목재를 숯(목탄)으로 만드는 과정 중에 발생하는 환경 폐기물의 일종으로 취급되던 목타르도 이용하였다. 실험에 사용된 목타르는 경남 산청군에 소재하고 있는 지리산 참숯굴에서 채집하였다. 대조군으로 국내에 시판되고 있는 숯과 석탄의 연료 특성과 비교하고자 하였으며, 숯으로는 소나무 숯 및 지리산 굴참나무 숯, 점화탄으로 사용되는 번개탄을 이용하였고, 석탄으로는 유연탄의한 종류인 갈탄을, 그리고 무연탄은 (주)효산자원에서 분양받은 베트남 산지에서 채집된 괴탄을 이용하였다.

수행하였다. 실험에 적용될 시료는 분석에 용이하도록 전처리 과정을 통해 분석용 샘플을 준비하였다. 채집된 시료들은 분쇄를 위해 100±5℃의 건조기에서 초기 건조를 시켰다.

대조군으로는 국내에서 제작된 목재 펠릿을 사용하였다. 회분분석은 적어도 2회 이상 측정을 실시하여, 다음의 계산식을 이용하여 소수점 둘째자리까지의 건조 중량에 대한 회분 함량의 값을 구하여 %로 표기하며, 보고를 위한 평균값은 0.1% 수준으로 반올림하였다.

산림바이오매스 부산물과 국내 화석연료 및 목타르를 ISO/ASTM 분석 방법에 따라 분석을 수행하였다. 실험에 적용될 시료는 분석에 용이하도록 전처리 과정을 통해 분석용 샘플을 준비하였다.

회분 함량은 국립산림과학원의 “목재펠릿 품질 규격”에 따라 분석하였다. 시료를 함유하지 않은 도가니를 575±25℃의 온도의 회화로에서 최소 60분간 가열하고, 도가니를 회화로에서 빼낸 다음 5-10분간 냉각시키고, 흡습제가 없는 데시케이터로 옮긴 후 상온까지 냉각시킨다.

발열량 비교를 위해서 무연탄, 갈탄, 숯 등을 함께 나타내었다. Table 1 에서 보는 바와 같이 무연탄과 숯 종류는 저위 및 고위 발열량 모두 7, 000 cal/g을 모두 넘어 섰고, 특히 목초액 채취 과정에서 침전물 형태로 얻어지는 목타르도 약 6, 000 cal/g 이상의 발열량을 나타내어 일반 산림바이오매스보다 우수한 발열량을 나타내었다. 반면에 목재와 그 부산물의 발열량은 4, 200-4, 900 cal/g 수준의 발열량을 보여 등유나 프로판 가스, 그리고 무연탄과 숯, 목타르에 비해서 훨씬 낮은 연소 효율을 나타내었다.

밤나무 수피 및 낙엽, 굴참나무 낙엽, 아카시아 수피 및 낙엽의 경우에는 회분 함량만을 고려할 때 3, 4급 산업용 펠릿 원료에 해당되었고, 목질부를 포함하는 나머지 산림바이오매스의 경우에는 1, 2급 펠릿에 해당하는 가정용 펠릿 원료에 해당되었다. 결론적으로 수피와 낙엽의 경우 산업용 펠릿 제조용 원료로 사용하기에 매우 적합한 원료로 판단되었다.

실험을통해 얻어진 결과로 펠릿용 원재료로 목재 자체에만 한정할 필요가 없음이 확인되었다. 수피, 낙엽, 목타르 등 다양한 리그노셀룰로오스계 원료들이 목재 자원의 일부를 대체하여 펠릿 제조용 원재료로 사용 가능하며 부원료를 혼합하여 제조한 펠릿의 발열량, 회분, 밀도 등이 목질계 원료로만 사용한 것보다 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

부산물의 가치를 극대화시킬 수 있는 방향으로 이용되어야 한다. 실험을통해 얻어진 결과로 펠릿용 원재료로 목재 자체에만 한정할 필요가 없음이 확인되었다. 수피, 낙엽, 목타르 등 다양한 리그노셀룰로오스계 원료들이 목재 자원의 일부를 대체하여 펠릿 제조용 원재료로 사용 가능하며 부원료를 혼합하여 제조한 펠릿의 발열량, 회분, 밀도 등이 목질계 원료로만 사용한 것보다 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

여기서 한 가지 흥미로운 사실은 목재 부산물인 수피나 낙엽의 발열량이 목질부보다 높다는 것이다. 저위 발열량을 기준으로 적송 낙엽은 5, 151 cal/g, 밤나무 낙엽 4, 747 cal/g, 아카시아 낙엽 4, 841 cal/g, 굴참나무 낙엽 4.842 cal/g으로 약 4, 200-4, 500 cal/g 범위의 발열량을 갖는 아카시아, 밤나무, 굴참나무, 적송 목질부보다 높은 발열량을 나타내었다. 그리고 적송 수피는 4, 416 cal/g, 밤나무 수피 4, 627 cal/g, 아카시아 수피 4, 841 cal/g, 굴참나무 수피 4, 790 cal/g으로 각 수종별 낙엽의 발열량보다 낮은 값을 나타내기는 하지만 목질부보다는 높은 발열량을 나타내었다.

2는 Table 1의 자료를 근거로 각 원료별 회분 함량을 그래프로 나타낸 것이고, 펠릿용 원료와 비교가 될 수 있는 화석연료와 숯의 회분 그래프는 검정 색으로 나타내었다. 화석 연료인 숯과 갈탄은 회분 함량이 일반 산림바이오매스의 회분량에 비해서 높게 나타났고, 유연탄의 일종인 갈탄의 경우에는 무연탄에 비해서 회분 잔량이 매우 높게 났다. 밤나무 수피 및 낙엽, 굴참나무 낙엽, 아카시아 수피 및 낙엽의 경우에는 회분 함량만을 고려할 때 3, 4급 산업용 펠릿 원료에 해당되었고, 목질부를 포함하는 나머지 산림바이오매스의 경우에는 1, 2급 펠릿에 해당하는 가정용 펠릿 원료에 해당되었다.

그리고 적송 수피는 4, 416 cal/g, 밤나무 수피 4, 627 cal/g, 아카시아 수피 4, 841 cal/g, 굴참나무 수피 4, 790 cal/g으로 각 수종별 낙엽의 발열량보다 낮은 값을 나타내기는 하지만 목질부보다는 높은 발열량을 나타내었다. 따라서 숲 가꾸기 산물들을 이용하여 목재 펠릿을 제조할 때 연료로서의 가치 개선을 위하여 목질부의 발열량 개선을 위한 개질처리가 반드시 선행되어야 할 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 숲가꾸기사업으로부터 얻어진 부산물을 효과적, 경제적으로 활용하기 위해서 부산물의 가치를 극대화시킬 수 있는 방향으로 이용되어야 한다. 실험을통해 얻어진 결과로 펠릿용 원재료로 목재 자체에만 한정할 필요가 없음이 확인되었다.