KR101447976B1 - 오일을 포함한 앨지매스와 천연오일 및 그 오일슬러지를 포함하는 고체연료 및 이의 제조방법 - Google Patents

오일을 포함한 앨지매스와 천연오일 및 그 오일슬러지를 포함하는 고체연료 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오일을 포함한 앨지매스, 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일, 그 오일슬러지 및 연료 첨가제를 포함하며, 연소비 발열량도 우수하여 화석 연료를 대체할 수 있는 고체연료에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고체연료는 광합성을 하며 무제한 증식이 가능하고, 다양한 환경에서 짧은 시간 동안 대량 생산이 가능한 오일을 포함한 앨지매스와 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지를 사용하여 농산 폐기물을 재활용함으로써 친환경적이면서도 발열량이 우수하다.

Description

오일을 포함한 앨지매스와 천연오일 및 그 오일슬러지를 포함하는 고체연료 및 이의 제조방법 {SOLID FUEL COMPRISING ALGAE MASS AND NATURAL OILS AND ITS SLUDGE AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 오일을 포함한 앨지매스와 천연오일 및 그 오일슬러지를 포함하는 고체연료 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오일을 포함한 앨지매스와 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일, 그 오일슬러지 및 연료 첨가제를 포함하며, 연소시 발열량도 우수하여 화석 연료를 대체할 수 있는 친환경 대체에너지를 제공할 수 있는 연료에 관한 것이다.
선진 각국에서는 신·재생에너지에 대한 과다한 초기투자의 장애요인에도 불구하고 화석에너지의 고갈과 환경문제에 대한 핵심 해결방안이라는 점에서 과감한 연구개발과 보급정책 등을 추진 중에 있다.
한편, 바이오에너지는 바이오매스(Biomass, 유기성 생물체를 총칭)를 직접 또는 생·화학적, 물리적 변환과정을 통해 액체, 가스, 고체 연료나 전기·열에너지 형태로 이용하는 화학, 생물, 연소공학 등의 기술을 말한다. 국내현황은 1990년까지 바이오에탄올, 메탄가스화 기술개발 위주로 추진되었고, 1990년대 이후 LFG(Land Fill Gas) 이용기술, 바이오 수소생산 기술개발 등이 주요 분야로 추가되어 현재는 바이오디젤 생산을 위한 기반 기술을 확보하여 BD5, BD20의 형태로 보급 중이며, 다양한 원료의 확보를 위한 연구를 진행 중이다.
바이오에탄올의 경우, 전분질계 에탄올 연속생산 기술은 실용화 가능 단계이고, 목질계 에탄올 연속생산 기술은 기반기술 확립되어 바이오에탄올 실증평가연구의 일환으로 전국 4개소의 바이오에탄올 시범주유소가 운영되고 있다. 고농도 바이오매스를 이용한 바이오가스화 플랜트에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있으며, 다양한 처리 물질을 대상으로 통합 소화에 대한 연구, LFG를 이용한 발전 설비 및 액화공정을 통한 LNG 생산기술개발, 목재 펠릿 제조설비 및 목재 펠릿 전용 보일러에 대한 실증 연구, 목질계 바이오매스 가스화 기술 등이 연구 및 개발되고 있다.
한편, 앨지(algae)는 단백질, 탄수화물, 지방 등으로 구성되어 물에서 배양되는 하등 식물의 한 무리를 지칭한다. 이러한 앨지(algae)는 상술한 미세조류로 지칭되는 것이 일반적이며 햇빛을 받아 광합성을 통하여 배양된다.
앨지로부터 생산된 바이오연료는 조만간 수송용 연료의 상당 부분을 차지할 것이고, 그 이유는 앨지가 작물에 기초한 바이오연료보다 생산성이 훨씬 높기 때문이다.
이러한 미세조류 및 바이오매스를 이용하는 연료에 관한 종래기술은 하기와 같다.
한국공개특허 제2014-035186호에서는 바이오매스(Biomass) 원료를 준비하는 바이오매스 원료 준비 단계; 준비된 상기 바이오매스 원료를 고온의 성형 설비에 넣어서 펠렛, 브리켓 또는 블록 형태의 바이오매스 성형체를 성형하는 바이오매스 성형 단계; 및 중탕에 의해 고온으로 달궈진 유액에 바이오매스 성형체를 넣어 열처리하는 바이오매스 유액 중탕 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 연료 제조방법을 개시하고 있다.
한국공개특허 제2012-0086312호에서는 천연 오일을 포함하는 공급 원료를 제공하는 단계; 복분해 촉매의 존재 하에 상기 공급 원료를 반응시켜 올레핀 및 에스테르를 포함하는 복분해 생성물을 형성하는 단계; 및 상기 복분해 생성물 중의 에스테르로부터 상기 복분해 생성물 중의 올레핀을 분리하는 단계를 포함하는 천연 오일의 정제 방법을 개시하고 있다.
본 발명자들은 상술한 종래기술에서 언급되지 않은 오일을 포함한 앨지매스와 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일, 그 오일슬러지 및 연료첨가제를 포함하는 고체연료를 개발하여 화석 연료를 대체할 수 있는 친환경 대체에너지를 제공할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은 화석 연료를 대체하여 에너지 수요를 충족시킬 수 있는 친환경 대체에너지로서 활용할 수 있는 고체연료를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 오일을 포함한 앨지매스 5~50 중량% 및 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지를 50~95 중량%를 포함하는 고체연료를 제공한다.
본 발명의 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 고체연료는 오일을 포함한 앨지매스 20~50 중량% 및 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지 50~80 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명에 따른 고체연료는 고체연료의 총 100 중량부에 대하여 연료 첨가제 10~20 중량부를 포함한다.
상기 연료 첨가제로는 팜쉘, 팜나무줄기, 야자나무 줄기, 팜박, 팜열매송이, 팜파이버, 코코넛쉘, 코코넛박, 코코넛파이버, 코코넛코브라, 코코아쉘, 코코아박, 고무폐타이어, 폐플라스틱, 펄프슬러지, 종이, 폐지, 폐비닐, 코크스, 황토 및 진흙으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 오일을 포함한 앨지매스를 건조시키는 단계; 연료첨가제를 파쇄기에 넣고 파쇄하고 건조하고 살균하는 단계; 건조 및 살균된 연료첨가제를 분쇄하는 단계; 상기 오일을 포함한 앨지매스, 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지와 연료첨가제를 혼합하는 단계; 및 상기 오일을 포함한 상기 오일을 포함한 앨지매스, 천연오일, 그 오일슬러지와 연료첨가제의 혼합물을 성형하는 단계를 포함하는 고체연료의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 이산화탄소만 공급해주면 광합성을 하며 무제한 증식이 가능하고, 다양한 환경에서 짧은 시간 동안 대량 생산이 가능한 앨지로부터 추출한 오일을 포함한 앨지매스와 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지를 사용하여 농산 폐기물을 재활용함으로써 친환경적이면서도 발열량도 우수한 고체연료를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 오일을 포함한 앨지매스와 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지 및 연료첨가제를 포함하는 고체연료를 연소시켜 형성된 재는 질소, 인 및 칼륨 등이 풍부하여 비료의 원료로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고체연료의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 공정 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 고체연료는 오일을 포함한 앨지매스 5~50 중량% 및 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지 50~95 중량%를 포함한다.
앨지는 단세포의 작은 유기체에서부터 일부는 상당히 복잡하고 분화된 다세포유기체로 다양하게 존재하고 있다. 앨지(Algae)는 보통 습지대나 바다와 같은 수상환경에서 서식한다.
다른 식물들과 마찬가지로 앨지는 성장하기 위해 3가지 주요성분인 햇빛, 이산화탄소, 물이 필요하다. 광합성은 앨지에 있어서 중요한 생화학 과정이며 이를 통해 햇빛에너지를 화학에너지로 변환시킨다.
현재 앨지가 자연적으로 대규모로 자라고 있는 곳은 습지, 늪, 소택지, 염분이 있는 습지, 염호이다. 마이크로 앨지에는 피막성분, 저장생성물, 대사산물과 에너지 원천으로 지방과 지방산을 포함하고 있다.
본 발명에서 사용되는 앨지매스(algae mass)는 상술한 앨지를 수확하고 건조하여 제조된 것으로 앨지에 함유된 오일(oil)을 추출하기 전단계로서 건조된 상태의 오일을 함유한 앨지를 지칭한다.
본 발명에서 사용되는 오일을 포함한 앨지매스는 오일 함량이 60-80 %인 오일을 포함한 앨지매스를 사용하는 것이 높은 발열량에 있어서 바람직하다.(하기 시험예 2 참조)
본 발명에서 사용하는 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연 오일 및 오일슬러지는 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 모든 식물성 오일 및 동물성 오일 및 그 슬러지 및 이들의 혼합물을 지칭한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 본 발명에서 사용하는 식물성 오일 및 오일슬러지는 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 팜유, 코코넛유, 대두유, 옥수수유, 각종 식물종자유 및 이의 슬러지를 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 본 발명에서 사용하는 동물성 오일 및 오일슬러지는 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 돈지 및 우지 및 이의 슬러지를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 고체연료는 오일을 포함한 앨지매스 20~50 중량% 및 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지 50~80 중량%를 사용하여 제조하는 경우 높은 발열량을 나타낸다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 본 발명에 따른 고체연료는 오일을 포함한 앨지매스 및 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지의 혼합물에 연료 첨가제를 더 첨가하여 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 고체연료에 연료 첨가제를 첨가함으로써 발열량을 조절하고 고체연료의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 연료 첨가제로는 팜쉘, 팜나무줄기, 야자나무 줄기, 팜박, 팜열매송이(열매를 제하고 남은 가지 부분), 팜파이버, 코코넛쉘, 코코넛박, 코코넛파이버, 코코넛코브라(코코넛 안쪽 흰 부분을 긁어내면 밤색의 속질이 나타나는데 이 부분을 지칭하며, 지방 50~60%를 함유한 코코넛오일 연료임), 코코아쉘, 코코아박, 고무폐타이어, 폐플라스틱, 펄프슬러지, 종이, 폐지, 폐비닐, 코크스, 황토 및 진흙으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 연료첨가제로서 고무폐타이어, 코크스, 황토 또는 진흙을 사용하는 경우 부형제를 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 부형제로는 아교, 전분 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 연료 첨가제는 고체연료의 총 100 중량부에 대하여 10~20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 연료 첨가제로는 팜쉘, 팜나무줄기, 야자나무 줄기, 팜박, 팜열매송이, 팜파이버, 코코넛쉘, 코코넛박, 코코넛파이버, 코코넛코브라, 코코아쉘, 코코아박, 고무폐타이어, 폐플라스틱, 펄프슬러지, 종이, 폐지, 폐비닐, 코크스, 황토 및 진흙은 건조 및 분쇄하여 분말화하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 오일을 포함한 앨지매스와 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 오일 및 오일슬러지를 포함하는 고체연료를 연소시키는 경우 연소하여 생성된 재는 질소, 인 및 칼륨 등이 풍부하여 비료의 원료로서 사용될 수 있다. 단, 본 발명에서 연료 첨가제가 고무폐타이어, 폐플라스틱, 코크스인 경우는 제외한다.
이하 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 고체 연료의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
우선, 오일을 포함한 앨지매스를 건조한다.
이후 상기 연료첨가제를 파쇄기에 넣고 파쇄하고 건조하고 살균한다.
연료첨가제는 건조의 효율성을 위해 5~20 mm로 파쇄하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 파쇄된 연료첨가제는 드럼형 건조기에서 150~200 ℃의 온도에서 2~5 분 정도 건조 및 살균하는 것이 바람직하다.
이후 건조 및 살균된 연료첨가제를 10 mm 이하로 분쇄한다.
다음으로, 오일을 포함한 앨지매스, 천연오일 및 그 오일슬러지와 연료첨가제를 상술한 함량으로 혼합한다.
연료첨가제로서 고무폐타이어, 코크스, 황토 또는 진흙을 사용하는 경우 부형제로서 아교, 전분 등을 같이 첨가하여 혼합한다.
다음으로 상기 오일을 포함한 앨지매스, 천연오일 및 그 오일슬러지와 연료첨가제의 혼합물을 성형하며, 용도에 따라 성형 크기를 조절한다. 예를 들어, 발전소 혼소용인 경우 우드펠렛보다 2~20 배 이상으로 성형할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 150~180 ℃의 온도에서 300~900 kgf/cm2의 압력으로 2~5 분 동안 성형하여 고체연료를 제조한다.
마지막으로, 바람에 의해 제조된 고체연료를 냉각하고 가루 등의 이물질을 걸러낸다. 냉각된 고체연료는 보관, 로딩 및 운송이 용이하도록 사이로타입 탱크에 보관한다.
본 발명에 따른 고체연료의 성상은 펠렛 형상, 연탄 형상, 아몬드 형상, 조개탄 형상, 필로우 형상 또는 핑거 형상일 수 있다.
실시예 1
오일을 포함한 앨지매스(60% 오일 함량) 1 kg과 팜유 및 오일슬러지(3,800kcal/kg) 1 kg을 혼합하고 이를 건조기에서 건조시켰다. 이후 팜쉘 300 g을 분쇄하고 상기 오일을 포함한 앨지매스와 오일슬러지(3,800kcal/kg)의 혼합물에 첨가하여 혼합하였고 이후 150 ℃에서 300 kgf/cm2의 압력에서 고온 압착하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 2
팜쉘 대신 팜나무줄기를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 3
팜쉘 대신 야자나무 줄기를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 4
팜쉘 대신 팜박을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 5
팜쉘 대신 팜열매송이를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 6
팜쉘 대신 팜파이버를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 7
팜쉘 대신 코코넛쉘을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 8
팜쉘 대신 코코넛박을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 9
팜쉘 대신 코코넛파이버를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 10
팜쉘 대신 코코넛코브라를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 11
팜쉘 대신 코코아쉘을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 12
팜쉘 대신 하수슬러지를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 13
팜쉘 대신 폐플라스틱을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 14
팜쉘 대신 펄프슬러지를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 15
팜쉘 대신 종이를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 16
팜쉘 대신 페지를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 17
팜쉘 대신 폐비닐을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 18
팜쉘 대신 고무타이어 및 전분 100g을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 19
팜쉘 대신 코크스 및 전분 100g을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 20
팜쉘 대신 황토 및 전분 100g을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 21
팜쉘 대신 진흙 및 전분 100g을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 22
팜쉘 대신 팜쉘 200g 및 팜나무줄기200g의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 23
팜쉘 대신 야자나무 줄기 100g, 팜박 100g 및 팜나무줄기 200g의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 24
팜쉘 대신 야자나무 줄기 100g, 팜파이버 100g, 코코넛쉘 100g 및 팜나무줄기 100g의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 25
팜쉘 대신 코코넛파이버 100g, 코코아쉘 100g, 하수슬러지 100g, 코코넛쉘 50g 및 팜나무줄기 50g의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 26
팜쉘 대신 코코넛파이버 50g, 코코넛코브라 50g, 코코아쉘 50g, 하수슬러지 50g, 코코넛쉘 20g 및 팜나무줄기 20g의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 27
팜쉘 대신 코코넛파이버 20g, 코코넛코브라 20g, 코코아쉘 20g, 하수슬러지 20g, 코코넛쉘 50g, 종이 20g, 폐지 20g 및 팜나무줄기 50g의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 28
팜쉘 대신 코코넛파이버 20g, 코코넛코브라 20g, 코코아쉘 20g, 하수슬러지 20g, 코코넛쉘 20g, 종이 20g, 폐지 20g, 폐비닐 20g 및 팜나무줄기 20g의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 29
팜쉘 대신 코코넛파이버 20g, 코코넛코브라 20g, 코코아쉘 20g, 하수슬러지 20g, 코코넛쉘 20g, 종이 20g, 폐지 10g, 폐비닐 10g, 고무폐타이어 10g, 전분 10g 및 팜나무줄기 10g의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 30
팜쉘 대신 코코넛파이버 20g, 코코넛코브라 20g, 코코아쉘 20g, 하수슬러지 20g, 코코넛쉘 20g, 종이 20g, 폐지 10g, 폐비닐 10g, 고무폐타이어 10g, 코크스 10g, 전분 10g 및 팜나무줄기 10g의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 31
팜쉘 대신 코코넛파이버 20g, 코코넛코브라 20g, 코코아쉘 20g, 하수슬러지 20g, 코코넛쉘 20g, 종이 20g, 폐지 10g, 폐비닐 10g, 고무폐타이어 10g, 코크스 10g, 전분 10g, 황토 10g 및 팜나무줄기 10g의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 32
팜유 및 오일슬러지(3,800kcal/kg) 대신 코코넛유 및 그 슬러지를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 33
팜유 및 오일슬러지(3,800kcal/kg) 대신 대두유 및 그 슬러지를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 34
팜유 및 오일슬러지(3,800kcal/kg) 대신 옥수수유 및 그 슬러지를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 35
팜유 및 오일슬러지(3,800kcal/kg) 대신 돈지 및 그 슬러지를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 36
팜유 및 오일슬러지(3,800kcal/kg) 대신 우지 및 그 슬러지를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 37
팜유 및 오일슬러지(3,800kcal/kg) 대신 코코넛유 및 그 슬러지와 돈지 및 그 슬러지의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 38
팜유 및 오일슬러지(3,800kcal/kg) 대신 대두유 및 그 슬러지와 돈지 및 그 슬러지의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 39
팜유 및 오일슬러지(3,800kcal/kg) 대신 옥수수유 및 그 슬러지와 돈지 및 그 슬러지의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 40
팜유 및 오일슬러지(3,800kcal/kg) 대신 코코넛유 및 그 슬러지와 우지 및 그 슬러지의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 40
팜유 및 오일슬러지(3,800kcal/kg) 대신 대두유 및 그 슬러지와 우지 및 그 슬러지의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
실시예 41
팜유 및 오일슬러지(3,800kcal/kg) 대신 옥수수유 및 그 슬러지와 우지 및 그 슬러지의 혼합물을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
비교예 1
팜유 오일슬러지(3,800kcal/kg) 300 g을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
비교예 2
팜유 오일슬러지(3,800kcal/kg) 2,5 kg을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
비교예 3
팜유 오일슬러지(3,800kcal/kg) 3 kg을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 고체연료를 제조하였다.
시험예 1 - 연료의 발열량 측정 시험
실시예 1 내지 실시예 41에서 제조된 연료에 대해 봄베형 수동 열량계를 사용하여 그 동안의 온도 상승을 측정하고 시료 1 kg에 대한 kcal를 구하여 발열량을 측정하여 표 1에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
발열량(kcal/kg) 6,161 5,834 5,872 6,231 6,154
실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10
발열량(kcal/kg) 6,155 5,861 5,712 6,371 5,824
실시예 11 실시예 12 실시예 13 실시예 14 실시예 15
발열량(kcal/kg) 5,746 5,587 5,871 5,912 6,231
실시예 16 실시예 17 실시예 18 실시예 19 실시예 20
발열량(kcal/kg) 5,632 5,651 6,172 5,851 5,829
실시예 21 실시예 22 실시예 23 실시예 24 실시예 25
발열량(kcal/kg) 5,751 6,122 5,815 6,183 6,119
실시예 26 실시예 27 실시예 28 실시예 29 실시예 30
발열량(kcal/kg) 5,891 5,922 6,265 6,231 6,241
실시예 31 실시예 32 실시예 33 실시예 34 실시예 35
발열량(kcal/kg) 5,291 6,222 6,214 6,113 5,810
실시예 36 실시예 37 실시예 38 실시예 39 실시예 40
발열량(kcal/kg) 6,115 5,925 5,612 5,743 6,342
실시예 41 - - - -
발열량(kcal/kg) 5,851 - - - -
표 1을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 실시예 41에 따라 제조된 고체연료의 발열량은 품질 기준 4,500 kcal/kg의 기준을 현저하게 초과하는 것을 알 수 있다.
시험예 2 - 앨지의 오일 함량에 따른 발열량 측정 시험
탄수화물의 칼로리값 4.2 Kcal/g 및 지질의 칼로리값 9.4 Kcal/g에 기초하여 앨지의 오일 함량에 따른 칼로리값을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
앨지 오일 함량 (%) 30% 40% 50% 60% 70% 80%
칼로리값
(kcal/g)		 5.8 6.3 6.8 7.3 7.8 8.4
표 2를 참조하면, 오일 함량이 60% 내지 80%인 오일을 포함한 앨지매스를 사용하는 것이 발열량에 있어서 바람직함을 알 수 있다.
시험예 3 - 팜유 오일슬러지(3,800kcal/kg)의 사용 함량을 달리한 고체연료의 발열량 측정
사용하는 팜유 오일슬러지(3,800kcal/kg)의 양을 달리한 것을 제외하고 동일하게 수행하여 제조한 고체연료의 발열량을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
발열량(kcal/kg) 6,161 6,926 5,248 5,162
표 3을 참조하면, 본 발명에 따른 고체연료에 비교예 1과 같이 팜유 오일슬러지(3,800kcal/kg)가 오일을 포함한 앨지매스에 대해 50 중량% 미만으로 포함되는 경우 발열량은 증가하나 제조 단가가 높아지는 단점이 있다.
반면, 비교예 2 및 비교예 3과 같이 팜유 오일슬러지(3,800kcal/kg)가 오일을 포함한 앨지매스에 대해 95 중량% 초과하여 포함되는 경우 제조 단가는 줄일 수 있으나 발열량이 감소되는 단점이 있다.
이로부터 본 발명에 따른 실시예 1 내지 41에서 제조된 고체연료는 제조 단가도 낮추고 품질 규격에 적합한 발열량을 나타낼 수 있음을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (28)

  1. 오일 함량 60~80%를 포함하는 앨지매스 5~50 중량% 및 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지 50~95 중량%를 포함하는 고체연료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오일을 포함한 앨지매스 20~50 중량% 및 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지 50~80 중량%를 포함하는 고체연료.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지는 팜유, 코코넛유, 대두유, 옥수수유로 이루어진 군으로부터 선택된 식물성 오일 및 그 슬러지인 것을 특징으로 하는 고체연료.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지는 돈지 및 우지로 이루어진 군으로부터 선택된 동물성 오일 및 그 슬러지인 것을 특징으로 하는 고체연료.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지는 팜유, 코코넛유, 대두유, 옥수수유로 이루어진 군으로부터 선택된 식물성 오일 및 그 슬러지 및 돈지 및 우지로 이루어진 군으로부터 선택된 동물성 오일 및 그 슬러지의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고체연료.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    고체연료의 총 100 중량부에 대하여 연료 첨가제 10~20 중량부를 포함하는 고체연료.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연료 첨가제는 팜쉘, 팜나무줄기, 야자나무 줄기, 팜박, 팜열매송이, 팜파이버, 코코넛쉘, 코코넛박, 코코넛파이버, 코코넛코브라, 코코아쉘, 코코아박, 하수슬러지, 폐플라스틱, 펄프슬러지, 종이, 폐지 및 폐비닐로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고체연료.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 연료 첨가제는 고무폐타이어, 코크스, 황토 및 진흙으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고체연료.
  10. 제 9 항에 있어서,
    연료첨가제로서 고무폐타이어, 코크스, 황토 또는 진흙을 사용하는 경우 부형제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 고체연료.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 부형제는 아교 또는 전분인 것을 특징으로 하는 고체연료.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체연료는 성상이 펠렛 형상, 연탄 형상, 아몬드 형상, 조개탄 형상, 필로우 형상 또는 핑거 형상인 고체연료.
  13. 제 1 항 내지 제5항 또는 제7항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 고체연료를 연소하고 남은 재를 포함하는 비료.
  14. 오일 함량 60~80%를 포함한 앨지매스를 건조시키는 단계;
    연료첨가제를 파쇄기에 넣고 파쇄하고 건조하고 살균하는 단계;
    건조 및 살균된 연료첨가제를 분쇄하는 단계;
    상기 오일을 포함한 앨지매스, 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지와 연료첨가제를 혼합하는 단계; 및
    상기 오일을 포함한 앨지매스, 천연오일, 그 오일슬러지와 연료첨가제의 혼합물을 성형하는 단계를 포함하는 고체연료의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    연료첨가제는 5~20 mm로 파쇄되어 건조되는 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 파쇄된 연료첨가제는 드럼형 건조기에서 150~200 ℃의 온도에서 2~5 분 동안 건조 및 살균되는 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 건조 및 살균된 연료첨가제를 10 mm 이하로 분쇄하여 오일을 포함한 앨지매스와 혼합하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    오일을 포함한 앨지매스 5~50 중량% 및 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지 50~95 중량%를 혼합하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 혼합물 총 100 중량부에 대하여 연료 첨가제 10~20 중량부를 포함하는 고체연료의 제조방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지는 팜유, 코코넛유, 대두유, 옥수수유로 이루어진 군으로부터 선택된 식물성 오일 및 그 슬러지인 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지는 돈지 및 우지로 이루어진 군으로부터 선택된 동물성 오일 및 그 슬러지인 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지는 팜유, 코코넛유, 대두유, 옥수수유로 이루어진 군으로부터 선택된 식물성 오일 및 그 슬러지 및 돈지 및 우지로 이루어진 군으로부터 선택된 동물성 오일 및 그 슬러지의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 3,800kcal/kg 이상의 열량을 가진 천연오일 및 그 오일슬러지는 팜유, 코코넛유, 대두유, 옥수수유로 이루어진 군으로부터 선택된 식물성 오일 및 그 슬러지 및 돈지 및 우지로 이루어진 군으로부터 선택된 동물성 오일 및 그 슬러지의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법.
  24. 삭제
  25. 제 14 항에 있어서,
    상기 연료 첨가제는 팜쉘, 팜나무줄기, 야자나무 줄기, 팜박, 팜열매송이, 팜파이버, 코코넛쉘, 코코넛박, 코코넛파이버, 코코넛코브라, 코코아쉘, 코코아박, 하수슬러지, 폐플라스틱, 펄프슬러지, 종이, 폐지 및 폐비닐로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법.
  26. 제 14 항에 있어서,
    상기 연료 첨가제는 고무폐타이어, 코크스, 황토 및 진흙으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2 종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    연료첨가제로서 고무폐타이어, 코크스, 황토 또는 진흙을 사용하는 경우 앨지매스, 천연오일 및 그 오일슬러지 및 연료첨가제의 혼합물에 부형제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 부형제는 아교 또는 전분인 것을 특징으로 하는 고체연료의 제조방법.



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