미이용 바이오매스를 활용한 저회분 바이오매스 생산 기술 개발
저자
최영찬(Young-Chan Choi) ; 이영주(Young-Joo Lee) ; 송규섭(Gyu-Seob Song) ; 박주형(Ju-Hyoung Park) ; 락와더르지(Lkhagvadorj Sh) ; 노영훈(Young-Hoon Noh) ; 김진성(Jin-Seung Kim) ; 김용구(Yong-Ku Kim)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
자료형태
학술저널
수록면
43-43(1쪽)
제공처
전 세계적으로 탄소중립에 대한 화두는 화석연료의 사용을 축소시키는 방향으로 진행되고 있다. 신재생에너지인 태양광과 풍력의 설비 증설 및 발전 비중을 증가시키고 있는 상황이며, 미래의 에너지원으로서 수소와 관련된 연구가 다수 진행되고 있는 상황이다. 하지만, 이와 같은 신재생에너지원들은 환경에 영향을 많이 받는 에너지원이기 때문에 기존 석탄 화력발전소 설비를 그대로 활용할 수 있으며, 탄소중립의 효과를 얻을 수 있는 바이오매스 자원에 대한 연료화 기술이 활용되고 있다. 연료로 사용되는 바이오매스는 대부분 목질계 바이오매스 기반인 우드펠릿을 주로 사용하고 있다. 하지만, 우드펠릿의 사용량이 증가하게 되면 산림파괴와 나무가 성장하는데 소요되는 시간, 지속적으로 흡수 가능한 CO₂의 양 등을 고려하게 될 경우, 좋은 선택지라고 볼 수는 없는 상황이다. 그렇기 때문에 현재 활용되지 못하고 있는 미이용 바이오매스인 농업 부산물(옥수수대, 왕겨, 밀대 등)과 임업 부산물(나무 잔재물 등)을 활용하여 연료화 하는 연구가 지속적으로 수행되고 있는 상황이다. 하지만, 이와 같은 농업/임업 부산물은 기존 우드펠릿에 비해 회분의 절대량이 많으며, 특히 회분 내 과량 포함된 알칼리 미네랄 성분(K, Na, Cl 등)으로 인하여 발전용 연료로 적용 시 보일러 내부의 파울링, 클링커, 고온부식 등의 연소 장애를 발생시키고 있다. 또한, 알칼리 미네랄 성분의 입자는 1um 이하를 형성하고 있기 때문에, 연소 후단 백필터에서 처리하지 못한 초미세먼지가 외부로 배출되는 문제가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 농업/임업 부산물에 포함된 알칼리 미네랄 성분을 제거하기 위한 저회분 바이오매스 연료(Ashless Biomass Fuel, ABF)를 개발하였으며, 기존의 회분제거 방식인 고온/고압의 전처리 방식이 아닌, 90℃ 이하의 상온/상압의 조건에서 바이오매스에 포함된 알칼리 미네랄 성분을 약 95% 이상 제거가 가능하도록 공정을 구성하였다. 온도/체류시간/촉매 조건에 따른 파일럿 설비에서 생산된 저회분 바이오매스 연료를 0.1MWth 유동층 연소 결과 파울링 저감율 약 93%, 고온부식을 유발하는 HCl 가스 약 90%를 저감하는 결과를 얻을 수 있었다.
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