KR101272889B1 - 바이오매스 고체성형연료 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이오매스 고체성형연료 및 이의 제조방법에 관한 것으로,
보다 구체적으로는 폐목재 60~85 중량%, 왕겨 10~20 중량%, 바인더 4~20 중량% 및 첨가제 1~5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 고체성형연료와,
바이오매스 원료로서 폐목재를 5~100 메쉬로 파쇄한 후, 80~180℃에서 수분함량이 5~10%가 되도록 건조시키고, 왕겨를 30~50 메쉬로 파쇄한 후, 80~180℃에서 수분함량이 5~10%가 되도록 건조시켜 바이오매스 원료를 준비하는 단계; 상기 준비한 폐목재 60~85 중량%와, 왕겨 10~20 중량%를 혼합하고, 바인더 4~20 중량% 및 첨가제 1~5 중량%를 더 첨가하여 혼합하는 단계; 상기 혼합된 원료를 80~120 kg/cm²의 압축력으로 압축 성형하여 고체성형연료를 제조하는 단계; 및 상기 고체성형연료를 60~80℃에서 1~3시간 동안 건조시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오매스 고체성형연료의 제조방법에 관한 것이다.
상기 본 발명에 따른 바이오매스 고체성형연료는 연료품질이 우수하면서도 친환경적이고, 내구성이 향상된 효과가 있으며, 낮은 압축력으로도 성형이 가능하면서도 연료의 강도가 우수하고 밀도가 높은 바이오매스 고체성형연료를 제조할 수 있게 된다.

Description

바이오매스 고체성형연료 및 이의 제조방법{SOLID BIOMASS FUEL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 바이오매스 중 폐목재와 왕겨를 원료로 이용한 우수한 성능의 고체성형연료와 낮은 압축압력에서도 강한 내구성을 갖고, 운반 및 저장이 용이하도록 한 고체성형연료의 제조방법에 관한 것이다.

최근 우리나라뿐만 아니라 전 세계의 가장 큰 문제는 에너지와 환경의 문제로서 기후변화에 따른 지구온난화문제, 화석연료의 고갈에 따른 대체에너지 개발이 큰 화두가 되고 있다. 특히 화석연료를 대신할 수 있는 신재생에너지의 개발에 선진국을 중심으로 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 중심에는 바이오매스 자원에 대한 관심이 집중되고 있다. 우리나라는 국가에너지 기분계획 및 신재생에너지 기본계획에 2030년 기준 신재생에너지 중 65% 이상을 폐기물 및 바이오매스에너지로 에너지의 보급을 충당할 계획을 추진 중이다.

바이오매스란 인간의 활동에서 발생되는 음식물 등의 폐기물뿐만 아니라 곡물, 목재, 하수슬러지, 분뇨 등 모든 자연계에서 발생되는 유기물을 말하는 것으로 그 종류가 매우 다양하며, 그 양이 풍부하여 화석연료를 대체할 수 있는 최적의 자원으로 평가받고 있다. 현재 우리나라의 경우 바이오매스를 활용한 바이오 고분자 소재 개발, 바이오매스를 이용한 바이오연료 제조기술, 음식물, 축산분뇨를 이용한 바이오가스화 기술, 바이오매스를 이용한 고형연료 제조기술 등의 연구가 활발히 진행 중에 있다.

한편, 현재 우리나라에서는 재활용 가능한 폐목재가 분리, 수거되는 비율이 매우 적은 실정이며, 불법으로 매립되거나 소각 처리되는 경우가 많아, 환경적인 문제까지 유발시키고 있어 이런 폐목재의 재활용이 필수적이다. 또한 농업부산물인 왕겨는 농촌 어느 곳에서나 쉽게 수집이 가능하고 또한 농산 폐기물의 재활용이라는 측면에서 매우 유용한 재료이고 일반적으로 우리나라에서 생산량이 풍부한 유기물 자재이나, 지금까지 국내에서의 왕겨는 농업용 퇴비, 돈사의 방습제, 용광로 응고방지제 등의 용도로만 사용되어 왔다. 또한 쌀에서 왕겨의 함량은 18~20%를 차지하고 있기 때문에 이의 발생량은 고형연료로 이용할 수 있는 원자재로서 풍부한 편이고 활용가치가 높은 것으로 기대되고 있다.

현재 목재를 단독으로 압축 성형한 우드펠릿이 상용화되어 판매되고 있으며, 왕겨의 경우 국내, 외에서 제조 혹은 수입에 의해 왕겨 성형탄으로 판매되고 있으나, 이는 원료물질을 각각 개별적으로 압축한 단순 고형연료에 불과한 실정이다. 더욱이 우드펠릿의 경우 일반적으로 폐목재를 사용하지 않고 러시아, 캐나다, 말레이시아 등에서 수입된 목재의 수피를 제거한 목질부분을 톱밥으로 파쇄한 후 성형하여 제조되고 있으며, 우드펠릿 보일러가 설치되어 있어야 사용이 가능한 가정용 위주로 활용이 되고 있어 산업체 연료로서 활용하기에는 한계점이 있다. 또한 우드펠릿은 단순히 목재 한가지만을 성형하여 제조한 연료이기 때문에, 사용되는 목재의 종류(버섯재배목, 침엽수, 활엽수 등)에 따라 열량이 4,000~4,300 kcal/kg 이하로 차이를 보일 수 있으며, 열량 대비 도시가스와 비슷한 가격대를 형성하고 있기 때문에 경제성면에서 크게 장점을 내세우기는 힘들다. 또한 왕겨 브리켓(briquette)의 경우 왕겨 자체의 발열량이 낮아 평균발열량이 약 3,800 kcal/kg 내외로서 평균적으로 4,000 kcal/kg 이상의 저위발열량을 기대하기 힘들고 연소 후 회분(재)이 많이 남아 연료 자체의 품질이 떨어지는 문제점이 발생된다. 왕겨 브리켓의 경우도 일반적으로 캠프파이어용, 야외 공사장, 기타 난방용으로 사용하고 있으나, 아직까지 활용성이 많이 떨어지며 산업용 연료로서 활용하기에는 열량 확보면에서 적합하지 못하다.

또한, 현재 대부분의 성형연료는 압축시 높은 압력(2000 kg/cm2이상)과 열에 의한 압축공정이 이루어져 동력비가 많이 들고, 각기 상이한 물성을 갖고 있는 폐기물이 혼합된 성형연료(RDF, RPF 등)는 연소시 불완전연소가 될 수 있으며, 연료자체의 강도가 떨어져 저장 및 운반 시에 부서짐 등으로 인해 분진이 발생되고 다루기가 용이하지 않아 고형연료로서 활용성이 떨어진다는 문제점이 있다.

또한 현재 발명되고 개발된 성형연료들은 황산소다, 질산칼륨, 질산칼슘, 질산나트륨 등의 연소 촉진제 등을 다량으로 첨가한 성형연료가 있으며, 이러한 성형연료의 경우 열량을 증대시키는 등의 단순한 효과로 인해 연소의 착화성과 효율성이 높아지는 경우가 있으나, 이는 연소 시간이 상대적으로 짧고, 다량의 화학 첨가제를 사용함으로서 대기오염물질이 많이 발생되며, 경제성이 떨어지는 단점이 있다. 또한 성형연료 제조 시 목재를 탄화시킨 목탄과 4,000 kcal/kg 이상의 중급 이상의 무연탄 등을 활용하여 제조된 성형연료는 탄소 함량이 상대적으로 높아 고열량을 기대할 수 있으나, 목재를 탄화시키는 과정에 의한 원가가 상승되는 문제가 있으며, 탄화된 목탄과 무연탄 등은 가정용 연료와 산업용으로 현재도 단독으로 사용할 수 있는 연료이기 때문에 폐자원을 재활용한다는 측면에서는 한계가 있다.

이에, 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 바이오매스 자원 중에서 생산량이 풍부한 목재자원 중 폐목재를 원료로 이용하고, 왕겨를 원료로 포함시킴으로써 폐기물의 처리와 사용처 범위를 넓히고 열량, 연료 강도 증대를 통해 연료품질을 높일 수 있도록 하고, 바인더와 첨가제를 첨가하여 경제성을 강조한 새로운 바이오매스 고체성형연료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명의 다른 목적은 낮은 압력에서 성형이 가능하면서도 연료의 강도가 우수하고 밀도가 높은 바이오매스 고체성형연료를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일 양태로서,

폐목재 60~85 중량%, 왕겨 10~20 중량%, 바인더 4~20 중량% 및 첨가제 1~5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 고체성형연료를 제공한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 바인더는 구아검, PVA 또는 폐당밀 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서 상기 첨가제는 유화아스팔트 또는, 1~10%농도의 수산화나트륨 수용액에 쌀겨 3~12%(w/v)를 첨가한 후, 60~100℃에서 건조시켜 제조한 쌀겨 첨가제 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.

다른 양태로서 본 발명은,

바이오매스 원료로서 폐목재를 5~100 메쉬로 파쇄한 후, 80~180℃에서 수분함량이 5~10%가 되도록 건조시키고, 왕겨를 30~50 메쉬로 파쇄한 후, 80~180℃에서 수분함량이 5~10%가 되도록 건조시켜 바이오매스 원료를 준비하는 단계; 상기 준비한 폐목재 60~85 중량%와, 왕겨 10~20 중량%를 혼합하고, 바인더 4~20 중량% 및 첨가제 1~5 중량%를 더 첨가하여 혼합하는 단계; 상기 혼합된 원료를 80~120 kg/cm²의 압축력으로 압축 성형하여 고체성형연료를 제조하는 단계; 및 상기 고체성형연료를 60~80℃에서 1~3시간 동안 건조시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오매스 고체성형연료의 제조방법을 제공한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 바인더는 구아검, PVA 또는 폐당밀 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서 상기 첨가제는 유화아스팔트 또는, 1~10%농도의 수산화나트륨 수용액에 쌀겨 3~12%(w/v)를 첨가한 후 60~100℃에서 건조시켜 제조한 쌀겨 첨가제 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명의 고체성형연료는 바이오매스 원료로서 폐목재와 왕겨를 이용함으로써 자원을 재활용하여 경제성을 높이면서도, 발열량이 증대되어 우수한 연료품질을 나타내며, 인장강도 등 내구성이 우수하여 운반 및 보관 등의 편의성이 향상된 효과가 있다.

또한 본 발명의 고체성형연료는 바인더 및 첨가제를 혼합하여 제조함으로써 연료의 품질을 향상시키면서도 낮은 압력에서도 성형이 가능하여 제조시의 동력을 절감하여 경제성을 향상시키고 제조공정의 편의성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 바이오매스 고체성형연료의 사진을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 바이오매스 고체성형연료의 내구성을 평가하고 분석한 결과를 나타낸 도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

일 양태로서 본 발명은 폐목재 60~85 중량%, 왕겨 10~20 중량%, 바인더 4~20 중량% 및 첨가제 1~5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐목재와 왕겨를 함유하는 바이오매스 고체성형연료에 관한 것이다.

상기 본 발명에 있어서 사용된 바이오매스로서, 폐목재와 왕겨에 대한 삼성분 분석과 원소조성 및 저위발열량을 분석하였다.

구성(%)		폐목재	왕겨
수분		6.6	8.1
가연분		92.6	80.6
회분		0.8	11.3
저위 발열량(kcal/kg)		3,890	3,690
원소조성 (중량%)	C	42.2	44.1
	H	6.92	3.56
	O	34.56	29.88
	N	0.27	0.74
	S	0.028	0.093

하기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이 폐목재의 경우, 저위발열량은 연료품질기준 3,500kcal/kg 이상을 나타내었고, 회분함량이 적어 고체성형연료 제조시 재가 많이 남지 않는 장점을 나타낼 수 있게 되고, 상대적으로 왕겨의 경우에는 폐목재에 비하여 회분함량이 높고 저위발열량이 다소 떨어지는 단점이 있으므로, 연료의 연소에 따른 후처리의 편리성을 높이고, 연료의 압축밀도나 내구성 등을 유지하면서도, 연료의 효율을 최대로 하기 위해서는 폐목재는 60 내지 85 중량%, 왕겨는 10 내지 20 중량%를 포함하도록 하는 것이 바람직하다. 폐목재가 60중량% 미만일 경우 발열량이 낮아져 열량확보가 어려워 고체연료로서 활용될 수 없고, 85중량%를 초과할 경우에는 압축성형시에 잔부스러기가 많이 생성되어 압축밀도와 내구성이 떨어지는 단점이 있다. 또한 왕겨가 10중량% 미만일 경우 상대적으로 폐목재의 함량이 높아져 압축밀도나 내구성이 떨어지고 경제성이 떨어지는 문제점이 있고, 20 중량% 초과일 경우 회분함량이 급격히 증가하여 연료 사용 후 후처리가 어려워지며 상대적으로 폐목재의 함량이 낮아져 열량확보에 어려움이 있다.

또한 본 발명에 있어서 바람직하게는 상기 바인더는 구아검, PVA 또는 폐당밀 중에서 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 이 때, 바인더가 20중량% 초과일 경우, 바인더의 과한 사용으로 인하여 바이오매스 원료가 효율적으로 활용될 수 없고, 발열량이 저하되며, 착화가 쉽지 않고 불연성 물질이 첨가되어 연소 효율면에서 적합하지 못하게 되어 경제성이 떨어지는 문제점이 있고, 4 중량% 미만일 경우 고체성형연료의 제조시 원료물질들 간 결합력을 부여하지 못하여 고체성형연료의 인장강도 등 내구성이 저하되는 문제점이 있으므로, 4~20 중량% 포함하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 바람직하게는 상기 첨가제로 유화아스팔트 또는, 1~10%농도의 수산화나트륨 수용액에 쌀겨 3~12%(w/v)를 첨가한 후, 60~100℃에서 건조시켜 제조한 쌀겨 첨가제 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 이 때 상기 쌀겨첨가제의 제조에 있어서 건조는 건조기를 이용하여 60~100℃에서 수 시간 동안 소화시간을 거쳐 제조하여 사용할 수 있고, 이러한 쌀겨첨가제는 고체성형연료 내부의 원료물질들간 결합력을 증대시켜 밀도향상에 기여하고 내구성을 향상시키는 역할을 한다. 또한 상기 유화아스팔트는 아스팔트의 미세한 입자를 유화제 및 안정제 등을 함유한 물에 유화 분해시킨 암갈색의 액체 아스팔트 혹은 아스팔트 유제를 말하는 것으로, 탄소 함량 비율이 높은 아스팔트를 첨가함으로서 발열량 증대에 기인하고 착화 시 효율이 좋고 연소성을 높일 수 있게 된다.

또한 다른 양태로서 본 발명은 바이오매스 원료로서 폐목재를 5~100 메쉬로 파쇄한 후, 80~180℃에서 수분함량이 5~10%가 되도록 건조시키고, 왕겨를 30~50 메쉬로 파쇄한 후, 80~180℃에서 수분함량이 5~10%가 되도록 건조시켜 바이오매스 원료를 준비하는 단계; 상기 준비한 폐목재 60~85 중량%와, 왕겨 10~20 중량%를 혼합하고, 바인더 4~20 중량% 및 첨가제 1~5 중량%를 더 첨가하여 혼합하는 단계; 상기 혼합된 원료를 80~120 kg/cm²의 압축력으로 압축 성형하여 고체성형연료를 제조하는 단계; 및 상기 고체성형연료를 60~80℃에서 1~3시간 동안 건조시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오매스 고체성형연료의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어서 상기 바이오매스 원료의 준비단계는 고체성형연료 제조의 전처리과정으로서 바이오매스 원료를 파쇄 및 건조하여 준비하는 단계이다. 먼저 폐목재는 3차에 걸쳐 5~100 메쉬로 파쇄하고, 건조기를 이용하여 80~180℃에서 수 시간동안 건조하고 폴리에틸렌에 보관하고 사용한다. 또한 왕겨는 30~50 메쉬로 분쇄한 뒤 건조기를 사용하여 건조하여 준비한다. 이 때, 바이오매스 원료인 폐목재와 왕겨는 수분함량이 5~10%가 될 때까지 건조시켜야 연료 제조시 내구성을 가지면서도 연소효율이 높아질 수 있게 되고, 준비된 바이오매스 원료의 분쇄크기는 5~100메쉬이면 족하나 이에 제한되는 것은 아니다.

또한 본 발명에 있어서 상기 바이오매스 원료와 바인더 및 첨가제를 혼합하는 단계는 고체성형연료의 제조를 위한 혼합원료를 제조하는 단계로 준비한 바이오매스 원료 중 폐목재는 60~85중량%를, 왕겨는 10~20중량%를 혼합하고, 바인더와 첨가제를 비율에 맞추어 혼합하는 단계이다. 이 때 바인더는 각 원료물질들 간 결합력과 인장강도를 향상시키는 역할을 하여 고체성형연료의 내구성을 증가시키게 되는 바, 구아검, PVA 또는 폐당밀 중에서 선택된 어느 하나를 4~20중량% 포함하도록 혼합한다. 또한 상기 첨가제로는 유화아스팔트 또는, 1~10%의 수산화나트륨 수용액에 쌀겨 3~12%(w/v)를 첨가하고 건조시켜 제조한 쌀겨첨가제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 1~5중량% 혼합하도록 한다.

또한 본 발명에 있어서 상기 고체성형연료를 제조하는 단계는 상기에서 제조한 혼합원료를 압축성형하는 단계로 혼합원료에 바인더 및 첨가제를 포함함으로써 바이오매스 원료물질 간의 결합력이 증대되어 80~120 kg/cm²의 낮은 압축력으로 압축성형하여도 인장강도가 우수하고 밀도가 높아 내구성이 우수한 고체성형연료를 제조할 수 있게 되어, 제조시 필요한 동력을 상당히 감소시킬 수 있게 된다. 바람직하게는 100 kg/m²이하에서 압축하도록 한다.

또한 본 발명에 있어서 상기 고체성형연료를 건조하는 단계는, 압축성형된 고체성형연료를 건조시키는 단계로서, 60~80℃에서 1~3시간 동안 건조시킴으로써 고체성형연료 제품을 제조하게 된다. 이 때 건조는 연료가 연소되지 않으면서도 제품의 내구성을 향상시킬 수 있도록 60~80℃의 저온에서 은근하게 건조시키며, 얻어진 성형연료의 형태는 높이 약 10 cm 이하의 원통형으로 보관이 용이하고 연소에 적당한 크기로 제조한다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정하는 것은 아니다.

<실시예 1>

폐목재 65중량%, 왕겨 10중량%, 바인더 20중량% 및 첨가제 5중량%를 함유하는 바이오매스 고체성형연료를 제조한 다음, 저위발열량, 중금속함유량을 평가하고 분석하였다. 이 때, 바인더로는 구아검과 P.V.A.를 선택하고, 첨가제로 아스팔트와 5%농도의 수산화나트륨 수용액에 전처리한 쌀겨첨가제를 사용하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

이 때, 저위발열량 평가방법은 Bomb calorimeter(PARR 1261)를 사용하여 분석하였고, 원소분석(C, H, O, N, S)은 시료를 2 mm 이하로 파쇄 한 후, 샘플 완전건조 시키고 Perkin-Eelmer 240C 원소 분석기와 LECO CHNS 932로 사용하여 3번에 걸쳐 평균화 분석하였다. 원소분석결과를 통해 Dulong 공식을 적용하여 저위발열량계를 통한 분석과 비교하여 최종 발열량을 판단하였다. 중금속 분석의 경우 고형연료 품질기준에 명시되어 있는 납, 카드뮴, 비소, 크롬항목을 미국 EPA에서 채택한 TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)분석 방법을 사용하여 ICP-OES(ACTIVA, JY HORIVA)로 분석하였으며, 수은은 Mercury analyser(DMA80, Milestone)를 사용하여 분석하였다.

바인더	첨가제	저위발열량 (kcal/kg)	중금속 함량 (mg/kg)
			Cd	Pb	As	Cr	Hg	Cl(%)
구아검	아스팔트	4900	N.D	N.D	N.D	0.01	N.D	0.03
	쌀겨	4470	N.D	N.D	N.D	0.02	0.001	N.D
	없음	4400	-	-	-	-	-	-
P.V.A	아스팔트	5100	N.D	N.D	N.D	0.01	N.D	0.02
	쌀겨	4790	N.D	N.D	N.D	0.03	0.002	0.01
	없음	4690	-	-	-	-	-	-

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 제조된 본 발명의 고체성형연료는 발열량이 4,400 kcal/kg 이상으로 사용된 폐목재와 왕겨에 비해 400~500 kcal/kg 이상의 발열량이 향상되었음을 확인하였고, 중금속 및 염소 함량이 국내 법제상의 조건(Cd: 9.0mg/kg이하, Hg: 1.2mg/kg이하, Pb: 200mg/kg이하, As: 13mg/kg이하, Cr: 30 mg/kg이하 Cl: 2%이하)에 모두 만족함으로서 환경성이 충족됨을 확인할 수 있었다.

또한 첨가제로 아스팔트 혼합 시 발열량은 4,900 kcal/kg 내지 5,100 kcal/kg으로 일반 무연탄의 발열량인 4,500 kcal/kg보다 높은 값을 나타내었고, 첨가제를 포함하지 않은 경우에 비하여 약 400~500kcal/kg의 발열량 향상정도를 확인하였으며, 중금속과 염소함량이 기준치를 만족하였다.

<실시예 2>

또한 폐목재 65중량%, 왕겨 10중량%를 포함하는 바이오매스 고체성형연료로서, 바인더 및 첨가제의 유무와 종류에 따른 내구성을 평가하였다. 이 때, 바인더는 20중량%, 첨가제는 5중량%를 혼합하였고, 바인더로는 구아검, P.V.A., 전분, 폐당밀을, 첨가제로는 아스팔트와, 1%, 3%, 5%농도의 수산화나트륨 수용액에 전처리한 쌀겨첨가제를 사용하였다. 그 결과는 도 2에 나타내었다.

이 때, 내구성은 고형연료의 수송 및 저장 시 샘플 간의 충돌과 마모현상으로 인한 균열과 부서짐 등이 발생하기 때문에 중요한 고형연료의 물리적 특성 중 하나로 본 연구에서는 ASAE Standard method, S269.4(ASAE 1996)에서 제시하고 있는 표준시험법을 참고하여 실험을 실시하였으며, 고형연료샘플을 텀블링(Tumbling)하여 텀블링 후의 샘플무게(m_pa)와 텀블링 전의 샘플무게(m_pb)의 비로 계산하였다.

도 2를 참고하면, 구아검, P.V.A., 전분, 폐당밀을 각각 바인더로 포함하여 고체성형연료를 제조한 경우, P.V.A의 경우 내구성이 가장 우수함을 나타내었고 전분의 경우에는 내구성이 떨어져 바인더로 적합하지 않음을 확인할 수 있었다. 또한, 첨가제를 혼합하지 않은 경우 바인더로 구아검 또는 P.V.A를 사용한 경우에는 내구성이 거의 감소하지 않았으나 바인더로 폐당밀을 사용한 경우에는 내구성이 다소 감소됨을 보였으며, 전분을 사용한 경우에는 내구성이 현저하게 저하됨을 확인할 수 있었다. 또한, 첨가제로 아스팔트를 사용한 경우에 가장 내구성이 우수했으며 쌀겨첨가제인 경우에는 수산화나트륨 수용액의 농도가 높을수록 내구성이 우수함을 나타내었다.

따라서, 본 발명의 고체성형연료는 바이오매스 원료로 폐목재와 왕겨를 혼합하고, 바인더 및 첨가제를 혼합하여 제조함으로써 발열량이 향상되고, 중금속 등을 함유하지 않는, 우수한 연료품질을 갖는 친환경적인 고체성형연료인 것으로 판단된다. 더욱이 본 발명의 고체성형연료는 바인더 및 첨가제를 혼합함으로써 내구성의 면에서도 현저하게 우수한 효과를 나타내어 운반, 보관 등의 편의성이 매우 향상된 것으로 판단된다.

Claims (6)

1. 폐목재와 왕겨를 함유하는 바이오매스 고체성형연료에 관한 것으로서,
   폐목재 60~85 중량%, 왕겨 10~20 중량%, 바인더 4~20 중량% 및 첨가제 1~5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 바이오매스 고체성형연료.
2. 제1항에 있어서,
   상기 바인더는 구아검, PVA 또는 폐당밀 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오매스 고체성형연료.
3. 제1항에 있어서,
   상기 첨가제는 유화아스팔트 또는, 1~10%농도의 수산화나트륨 수용액에 쌀겨 3~12%(w/v)를 첨가한 후 60~100℃에서 건조시켜 제조한 쌀겨 첨가제 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오매스 고체성형연료.
4. 바이오매스 원료로서 폐목재를 5~100 메쉬로 파쇄한 후, 80~180℃에서 수분함량이 5~10%가 되도록 건조시키고, 왕겨를 30~50 메쉬로 파쇄한 후, 80~180℃에서 수분함량이 5~10%가 되도록 건조시켜 바이오매스 원료를 준비하는 단계;
   상기 준비한 폐목재 60~85 중량%와, 왕겨 10~20 중량%를 혼합하고, 바인더 4~20 중량% 및 첨가제 1~5 중량%를 더 첨가하여 혼합하는 단계;
   상기 혼합된 원료를 80~120 kg/cm²의 압축력으로 압축 성형하여 고체성형연료를 제조하는 단계; 및
   상기 고체성형연료를 60~80℃에서 1~3시간 동안 건조시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오매스 고체성형연료의 제조방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 바인더는 구아검, PVA 또는 폐당밀 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오매스 고체성형연료의 제조방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 첨가제는 유화아스팔트 또는, 1~10%농도의 수산화나트륨 수용액에 쌀겨 3~12%(w/v)를 첨가한 후, 60~100℃에서 건조시켜 제조한 쌀겨 첨가제 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오매스 고체성형연료의 제조방법.

Images