초록 ▼

○ 연구결과
본 연구에서는 버려지는 폐식용유를 수거 정제하여 식물유를 열원으로 이용하는 12만～14만 kcal/h 용량으로 열효율이 80%이상인 폐식용유 농업용 온풍난방기를 개발하고자 하였다.
이를 위하여 폐식용유에 관한 문헌자료를 조사하였으며 폐식용유발생량 및 이용실태를 조사하였다. 또한 폐식용유를 연료로 이용할 수 있는 농업용 온풍난방기를 개발하기 위한 단위부품의 설계 및 제작을 하였다. 2차 년도에는 1차 년도에 개발한 단위부품을 이용하여 폐식용유를 연료로 이용할 수 있는 Prototype 폐식용유 온풍난방기를 설계

○ 연구결과
본 연구에서는 버려지는 폐식용유를 수거 정제하여 식물유를 열원으로 이용하는 12만～14만 kcal/h 용량으로 열효율이 80%이상인 폐식용유 농업용 온풍난방기를 개발하고자 하였다.
이를 위하여 폐식용유에 관한 문헌자료를 조사하였으며 폐식용유발생량 및 이용실태를 조사하였다. 또한 폐식용유를 연료로 이용할 수 있는 농업용 온풍난방기를 개발하기 위한 단위부품의 설계 및 제작을 하였다. 2차 년도에는 1차 년도에 개발한 단위부품을 이용하여 폐식용유를 연료로 이용할 수 있는 Prototype 폐식용유 온풍난방기를 설계 제작하였으며 실용화 및 산업화를 위해 폐식용유를 연료로 이용할 수 있는 용량이 14만kcal/h정도인 폐식용유 온풍난방기 를 개발 하였다.
또한 온풍난방기의 난방성능 및 연소성능을 분석하고 최적연소조건을 구명하였다. 본 연구의 최종 목표는 옥수수, 콩, 유채 등으로부터 생산된 옥수수유, 대두유, 유채유 등을 튀김 및 식품에 이용 후 남은 폐식용유를 온풍난방기에 효율적으로 이용하는 기술을 개발하고 온풍난방기에 적용할 때 발생되는 문제점을 연소 성능, 내구성, 열효율 그리고 배기가스 성능 실험을 통하여 파악하고 해결방안을 제시함으로서 폐식용유를 온풍난방기의 대체연료로 활용하기 위한 기틀을 마련하였다.
폐식용유의 물성특성 결과 폐식용유의 함량이 증가함에 혼합유의 점도는 7.9 cSt에서 17.6 cSt로 증가하였다. 폐식용유의 발열량은 9,370㎉/㎏이었으며 혼합유의 발열량은 9,910～10,390㎉/㎏으로, 폐식용유의 함량이 많아지면 발열량은 다소 감소하였다.
온풍난방기의 실험 결과 난방열량과 열효율이 경유가 폐식용유보다 다소 높게 나타났으며 발열량의 20%가 손실되는 것으로 나타났다. 연료소비율은 혼합유의 폐식용유 함량의 증가에 따라 연료의 소비율도 증가 하였으며, 디젤유의 경우에 비해 폐식용유에서의 연료소비율이 높게 나타났으며, 전체적으로 6% 높게 나타났다. 배기가스의 온도는 폐식용유의 경우 디젤유의 경우 비하여 6～8℃ 낮게 나타났으며, 이것은 폐식용유의 발열량이 낮은 원인으로 판단된다.이 연구에서 ‘폐식용유 온풍난방기’ 기술을 시설원예에 적용하였을 경우의 경제성을 분석한 결과
‘폐식용유 온풍난방기’의 사용에 대한 편익비용비율(BC ratio)을 계측한 결과 BC ratio는 4.92로 산출되어 경유용 온풍난방기에 비하여 경제성이 충분히 있는 것으로 평가되었다.
결론적으로 폐식용유의 특성과 ‘폐식용유 온풍난방기’의 연소특성에 따른 기술적인 문제와 폐식용유의 조달문제는 정부와 농업인의 노력으로 개선될 수 있는 것이기 때문에 ‘폐식용유 온풍난방기’의 실용화 가능성은 매우 높다.
국제유가가 급등하는 현 시점에서 시설원예의 경영비 개선을 위하여 시급히 ‘폐식용유 온풍난방기’의 성능과 부대시설을 효율적으로 사용할 수 있도록 실용화를 하여 시설원예농가에 보급하여야 할 것으로 판단된다. 그동안 농업용 유류에 면세혜택 중단을 정책 당국에 꾸준히 검토되어 왔다. 장기적으로 농업용 유류에 대한 면세가 중단된 경우에 폐식용유 온풍난방기 경제성은 훨씬 높아질 것이다. 따라서 폐식용유를 이용한 난방기의 실용화를 적극적으로 검토할 필요가 있다.

Abstract ▼

Ⅳ. Results and Suggestions
Biomass by-products in south korea was estimated 10million tons, 51million tons and 7.03 million m3/year forestry and livestock manure by-products occurred for each. Hot air heater with diesel oil combustion is used as the most common heater for greenhouse heating in th

Ⅳ. Results and Suggestions
Biomass by-products in south korea was estimated 10million tons, 51million tons and 7.03 million m3/year forestry and livestock manure by-products occurred for each. Hot air heater with diesel oil combustion is used as the most common heater for greenhouse heating in the winter season. Hot air heater of 186,246 has spreaded as main greenhouse heating device until 2005 and greenhouse heating cost has reached to 574 billion won in Korea.
As a result of material property analysis, the viscosity of waste edible oil(40℃) was 392.cSt and the result of distillation analysis the initial flow point was 196.5, 10% was 308.4℃, 50% was310.2℃, 90% was 293.1℃.As the proportion of waste edible oil increase, the viscosity of mixed bio oil was increased from 7.9cSt to 17.6cSt.
The specific gravity of waste edible oil was 0.92 which is higher than diesel oil. It can provide more output than diesel oil. But it required less air than diesel oil and expected that the exhaust of soot will be decreased.
The higher calorific value of waste edible oil in composition was 9.37Kcal/kg and 10.890Kcal/kg for diesel oil.
The fuel consumption of waste edible oil shows higher than diesel oil as much as 6%.
The temperature of exhaust gas of waste edible oil shows lower than diesel oil as much as 6∼ 8℃which causes low high calorific value.
As a result of oil comparison among diesel oil, heavy oil, waste edible oil, the best spraying pressure of nozzle was 2.35 MPa and the heating temperature was 80℃ for waste edible oil, 90℃for heavy oil.
In case of applying hot air heater using waste edible oil to greenhouse it shows benefit in economic efficiency analysis. As a result of BC (Benifit Cost) by applying hot air heater using waste edible oil it showed 4.92 which was better than using diesel oil which most widely used in Korea.
It is recommended to apply developed hot air heater using waste edible oil for greenhouse heating in winter time especially to save energy cost as providing refined waste edible oil which supported by the system of government or local government.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 10
• 목차 ... 13
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 16
• 제1절 연구개발의 목적 ... 16
• 제2절 연구개발의 필요성 ... 16
• 2.1 연구개발대상의 중요성 ... 16
• 2.2 폐식용유 수거 및 정제 ... 16
• 2.3 연구개발의 필요성 ... 17
• 제3절 연구개발의 목표 및 범위 ... 17
• 3.1 연구개발의 목표 ... 17
• 3.2 연구개발의 범위 ... 18
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 21
• 제1절 국내 기술개발 현황 ... 21
• 제2절 국외 기술개발 현황 ... 22
• 제3절 앞으로의 전망 ... 23
• 제4절 기술도입의 타당성 ... 24
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 25
• 제1절 폐식용유의 기초현황 및 물성조서 ... 25
• 1.1 기초현황조사 ... 25
• 1.2 폐식용유의 물성조사 ... 28
• 1.3 결과 및 고찰 ... 34
• 제2절 폐식용유의 온풍난방기 연료공급장치 개발 ... 34
• 2.1 Gun type 연료압력 분무방식 Burner의 단점 ... 35
• 2.2 소형 중,저압기류 Air-Jet Burner의 개발 필요성 ... 35
• 2.3 소형 중, 저압기류 Air-Jet Burner의 분사 방식 ... 36
• 2.4 소형 중, 저압기류 Air-Jet Burner의 주요부품 ... 36
• 2.5 연료 제어장치 개발 ... 38
• 2.6 연료공급 Line 개발 ... 39
• 2.7 연로가온장치(슬러지 제거장치 개발) ... 39
• 제3절 폐식용유 사용에 따른 연료 분사 특성 ... 40
• 제4절 열교환기 설계 및 제작 ... 41
• 제5절 온풍 난방기 성능시험 ... 43
• 5.1 실험장치 ... 43
• 5.2 실험방법 ... 44
• 5.3 결과 및 고찰 ... 46
• 제6절 온풍 난방기 농가 실증 연구 ... 51
• 6.1 농가 토양 환경조사 ... 52
• 6.2 작물 생육 및 온실 환경조사 ... 53
• 6.3 난방방식에 따른 주당 과실수량 및 품질 ... 53
• 6.4 난방방식에 따른 총 수확량(9단 재배) ... 54
• 6.5 결과 및 고찰 ... 54
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 56
• 제1절 연차별 연구개발 결과 및 목표 달성도 ... 56
• 1.1 목표 달성도 ... 56
• 1.2 평가 착안점에 따른 목표달성도 자체평가 ... 57
• 제2절 관련분야에의 기여도 ... 57
• 1. 기술적은 측면 ... 57
• 2. 경제.산업적인 측면 ... 57
• 제5장 폐식용유용 온풍난방기 개발의 경제성 분석 ... 59
• 제1절 서론 ... 59
• 1.1 연구의 필요성 ... 59
• 1.2 연구 목표 ... 61
• 1.3 연구내용 및 연구방법 ... 61
• 제2절 시설농업 난방기술관련 여건변화 전망 및 기술개발의 방향 설립 ... 62
• 2.1. 시설농업에서 에너지소비 현황 ... 62
• 2.2. 시설농업에서 에너지 효율화 전망과 방향 ... 63
• 3.1 식용유 생산량 ... 64
• 3.2 식용유 사용량 추정 ... 65
• 3.3 식용유 총사용량 추정 ... 70
• 3.4 폐식용유 발생량 추정 ... 70
• 3.5. 폐식용유 이용 및 회수 가능량 추정 ... 71
• 제 4 절 ‘폐식용유 온풍난방기’ 기술의 효과분석 방법론 구축 ... 72
• 4.1. ‘폐식용유 온풍난방기’의 편익 개념과 계측방법 ... 72
• 4.2. ‘폐식용유 온풍난방기’의 비용 개념과 계측방법 ... 73
• 4.3. ‘폐식용유 온풍난방기’의 경제성분석 방법 ... 74
• 제 5 절 ‘폐식용유 온풍난방기’ 관련 편익 및 비용 계측 ... 75
• 5.1 ‘폐식용유 온풍난방기’ 관련 편익 계측결과 ... 75
• 5.2 ‘폐식용유 온풍난방기’ 관련 비용 계측결과 ... 77
• 제 6 절 ‘폐식용유 온풍난방기’의 경제성 분석 ... 82
• 6.1 ‘폐식용유 온풍난방기’의 총편익 추정 ... 82
• 6.2 ‘폐식용유 온풍난방기’의 총비용 추정 ... 83
• 6.3 ‘폐식용유 온풍난방기’의 경제성 계측 ... 84
• 제 7 절 개발된 ‘폐식용유 온풍난방기’ 기술의 실용화 및 산업화 가능성 진단 ... 85
• 7.1 농업용 온풍난방기의 현황 ... 85
• 7.2 폐식용의 특징 ... 86
• 7.3 ‘폐식용유 온풍난방기’의 연소 특성 ... 86
• 7.4 ‘폐식용유 온풍난방기’의 실용화 가능성 진단 ... 87
• 제 6 장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 89
• 제7장 참고문헌 ... 91
• <부표> ... 93
• <부표 1> 폐식용유와 미사용 식용유의 단가 ... 93
• <부표 2> 폐식용유 사용 온풍난방기의 원가와 설치비 ... 93
• <부표 3> 연료별 가격 및 장단점 비교 ... 93
• <부표 4> 연료별 발열량 ... 94
• <부표 5> 연료별 이산？탄소 배출량 ... 94
• <부표 6> 연간 기계 사용시간 ... 94
• <부표 7> 시설원예 난방기 기종별 비교 ... 95
• <부표 8> 난방기 제원 ... 96
• <부표 9> 폐식용유 온풍난방기 도면 ... 97
• 끝페이지 ... 102