KR20170027974A - 폐목재를 이용한 고형연료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐목재를 활용하기 때문에 자원재활용성이 우수하며, 중금속 등의 유해물질이 함유되지 않으며 발열량도 우수한 폐목재를 이용한 새로운 고형연료에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 폐목재를 파쇄한 폐목재칩과, 토탄과, 송진을 포함하는 원료혼합물을 가압성형하여 제조된 것을 특징으로 하는 폐목재를 이용한 고형연료가 제공된다..

Description

폐목재를 이용한 고형연료{Solid fuel using waste wood}

본 발명은 폐목재를 이용한 고형연료에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐목재를 활용하기 때문에 자원재활용성이 우수하며, 중금속 등의 유해물질이 함유되지 않으며 발열량도 우수한 폐목재를 이용한 새로운 고형연료에 관한 것이다.

여러 분야에서 원목과 더불어 MDF나 PB와 같은 합성목재를 사용함에 따른 폐목재가 발생되고 있다. 또한, 가로수 정비사업이나 간벌사업 등을 통해서도 다량의 폐목재가 발생되고 있다.

이러한 폐목재를 소각하여 처리하는 경우에는 소각에 따른 별도의 비용이 발생되므로 상당히 비효율적이다. 특히, MDF나 PB와 같은 합성목재는 석유화학제품인 합성접착제가 함유되어 있어서, 소각처리시에 다이옥신과 같은 유해물질이 발생될 뿐만 아니라 중금속도 함유되어 있어서 소각 후에 소각잔유물에 중금속이 그대로 잔존된다. 따라서 소각잔유물에 의해 2차오염이 발생될 우려가 있으므로, 소각잔유물을 지정폐기물의 규정에 따라 처리하여야 하는 문제가 발생된다.

한편, 토탄은 5,000-10,000년전 이끼류·갈대·사초 등의 화본과 식물, 소나무·자작나무 등 수목질의 유체가 한랭한 늪지대, 호수의 분지에 두껍게 퇴적하여 물의 존재 하에서 균류 등의 생물화학적인 변화를 받아 분해변질된 것이다. 이러한 토탄은 퇴적유기물이 30% 이상이고, 40∼60% 정도의 수분을 함유하고 있다.

이러한 토탄은 수분의 함량이 많고 탄소의 양이 적어서 잘 타지 않기 때문에 연료로 사용이 적합하지 않다. 따라서 토탄을 연료로 사용하기 위해서는 토탄을 건조시켜서 상대적으로 수소와 탄소성분 함량을 높여주어야 한다.

그러나 토탄을 고온에서 장시간 가열하여야 토탄이 건조되기 때의 토탄의 건조에 많은 에너지가 소모되므로 토탄을 연료로 사용하는 것은 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2014-0042541호(2014. 04. 07.)

본 발명은 상기의 문제점에 착안하여 제안될 것으로서, 폐목재를 활용하기 때문에 자원재활용성이 우수하며, 중금속 등의 유해물질이 함유되아 2차폐기물이 발생되지 않을 뿐만 아니라 발열량이 높아서 에너지효율도 우수하여 경제적인 폐목재를 이용한 새로운 고형연료를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 폐목재를 파쇄한 폐목재칩과, 토탄과, 송진을 포함하는 원료혼합물을 가압성형하여 제조된 것을 특징으로 하는 폐목재를 이용한 고형연료가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 폐목재칩 100부피비에 대해 토탄은 7~25부피부, 송진은 0.1~0.25부피부 혼합된다

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 원료혼합물에는 폐목재칩 100부피비에 대해 왕겨가 5~10부피비 더 포함된다

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 원료혼합물에는 폐목재칩 100부피비에 대해 크루드 글리세린이 3~5부피비 더 포함된다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 폐목재를 재활용하는 것이므로 자원재활용성이 우수하고 코스트도 저렴할 뿐만 아니라 발열량도 높아서 에너지효율도 우수하다.

특히, 폐목재로 MDF나 PB 등의 합성목재가 사용되더라도 이들 합성목재에 함유된 중금속이 토탄에 의해 흡착되어 제거되기 때문에, 환경친화적이다.

따라서 사용 후 발생되는 잔재물 즉, 재에도 중금속이 검출되지 않으므로 사용 후 발생되는 재를 일반폐기물로 처리할 수 있는 장점도 있다.

또한, 폐목재로 합성목재가 사용되더라도 토탄의 흡착성에 의해 본 발명에서석유화학제품의 냄새가 나지 않는 장점도 가진다.

또, 왕겨나 크루드 글리세린이 더 포함되면 본 발명의 발열량이 증가되어 에너지효율이 상승될 뿐만 아니라 특히, 폐기되는 크루드 글리세린을 사용함에 따라 자원재활용성도 증가되고 코스트 절감효과도 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐목재를 이용한 고형연료의 실시예 1의 시험성적서.
도 2는 본 발명에 따른 폐목재를 이용한 고형연료의 실시예 2의 시험성적서.

이하에서, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 폐목재칩, 토탄, 송진을 포함하는 원료혼합물을 가압성형하여 제조된다.

상기 폐목재칩은 폐목재를 파쇄한 것이다. 폐목재로는 사용가능한 종류가 한정되지 않으며, MDF, PB 등과 같은 합성목재나, 폐원목 등 다양한 종류의 것이 사용된다. 이러한 폐목재칩은 5~10mm 정도의 크기로 파쇄하여 사용되는데, 폐목재칩의 크기가 과도하게 작지 않고 상기 수준의 적절한 크기를 가짐으로써, 폐목재칩이 결속재로서의 기능을 한다. 따라서 폐목재칩과 토탄의 결속력이 향상되어 원료혼합물의 성형성이 향상된다. 반면, 폐목재칩이 상기 수준보다 큰 크기를 가지면 오히려 원료혼합물의 성형성이 저하되므로 바람직하지 않다.

한편, 상기 토탄에 의해 원료혼합물이 반죽가능한 점성을 가진다. 즉, 토탄에 함유된 수분에 의해 원료혼합물이 반죽가능한 점성을 가지는 것이다.

상기 폐목재칩, 특히, MDF, PB 등과 같은 합성목재에 중금속이 함유되어 있을 가능성이 높은데, 토탄에 의해 중금속이 흡착되기 때문에 본 발명에서는 중금속이 함유되지 않게 된다. 또한, 이러한 토탄에 의해 합성목재에서 발생될 수 있는 냄새가 흡착되어 본 발명에서 석유화학냄새가 나지 않는다.

이러한 토탄이 상대적으로 많이 사용되면 본 발명을 사용한 후에 회분이 많이 발생되어 사용 후 잔류물 처리에 많은 노동력과 비용이 발생될 수 있으므로 바람직하지 않다. 또한, 토탄이 상대적으로 적게 사용되면 원료혼합물의 성형성이 저하되어 원료혼합물을 원하는 형태로 성형하기 곤란해지며, 중금속의 흡착효과도 미미하므로 바람직하지 않다.

이러한 점들을 고려할 때 토탄은 폐목재칩 100부피비에 대해 7~25부피비로 혼합되는 것이 바람직하다.

그리고 송진(松脂)은 발열량을 높이기 위한 것인데, 본 고안의 착화성도 상승시킨다. 송진이 많이 사용될수록 본 발명의 열량이 높아질 것이나 송진이 많이 사용될수록 코스트가 과도하게 상승되는 단점이 있으며, 송진이 소량 사용되면 송진에 의한 효과를 기대하기 곤란하다. 이러한 점들을 고려할 때 폐목재칩 100부피비에 대해 송진은 0.1~0.25부피비로 혼합되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명은 다음과 같이 제조된다.

먼저, 상기 원료들을 혼합하고, 충분히 교반시켜서 원료혼합물을 만든다. 토탄에 함유된 수분에 의해 원료혼합물은 성형이 가능한 점도를 가지게 되는데, 폐목재칩이 토탄의 수분을 흡수함에 따라 원료혼합물이 과도하게 질척거리지 않고 성형이 가능한 정도의 점도를 가지게 된다.

충분히 교반된 원료혼합물을 소정의 형태로 압출 또는 가압성형한다. 본 발명에 의한 고형연료는 펠릿형태나 또는 장작형태 등 다양한 형태로 성형되는데, 성형하고자 하는 형태에 따라 압출기로 압출성형되거나 또는 별도의 금형에 이용해 가압성형될 수도 있다. 성형 후 건조하여 고형연료가 완성된다. 토탄의 수분이 폐목재칩에 흡수됨에 따라 토탄의 수분이 분산되기 때문에 성형 후 건조가 상대적으로 빠르게 이루어지는 장점이 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명은 폐목재칩을 이용한 것으로서, 자원재활성이 우수하며, 토탄에 의해 중금속이 흡착되어 중금속이 제거되기 때문에 중금속이 검출되지 않으며, 또한, 연료로 사용 후 발생되는 잔류물, 즉, 재에서도 중금속이 검출되지 않으므로 2차폐기물이 발생되지 않고, 또한, 냄새도 나지 않는 장점이 있다.

또한, 토탄의 수분을 제거하기 않고 그대로 사용하기 때문에 종래와 같이 토탄을 연료로 사용하기 위해 토탄의 수분을 제거하기 위한 별도의 처리를 하지 않아도 되므로 경제적인 장점도 있다.

실시예 1

폐목재칩 100부피부에 대해 토탄 15부피부, 송진을 0.2부피부 혼합하여, 펠릿형태로 성형하였다. 성형된 펠릿의 성분과 발열량을 분석한 결과, 도 1과 같았다.

도 1을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 펠릿은 1g당 4640.12cal의 고위발열량을 가지며, 중금속은 검출되지 않았다.

실시예 2

폐목재칩 100부피부에 대해 토탄 20부피부, 송진을 0.2부피부 혼합하여, 펠릿형태로 성형하였다. 성형된 펠릿의 성분과 발열량을 분석한 결과, 도 2와 같았다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예를 설명하되, 전술한 실시예와 동일한 구성 및 효과에 대해서는 설명을 생략한다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 왕겨가 더 함유된다. 이와 같이 왕겨가 함유되면, 제조되는 고형연료의 착화성과 발열량이 향상되는데, 왕겨가 상대적으로 많이 함유되면 고형연료의 착화성과 발열량은 향상될 것이나, 상대적으로 토탄의 함량이 적어지므로 원료혼합물의 성형성이 저하되므로 바람직하지 않다. 또한, 왕겨가 상대적으로 적은 량 함유되면 왕겨에 의한 효과를 기대하기 곤란하다.

이러한 점들을 고려할 때 왕겨는 폐목재칩 100부피비에 대해 5~10부피비 함유되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제3실시예에 따르면, 크루드 글리세린이 더 함유된다.

크루드 글리세린(crude glycerin)은 미정제 글리세린으로서, 바이오디젤의 제조시 부산물로 발생된다. 바이오디젤은 식물성 유지나 동물성 지방의 주성분인 트리글리세라이드를 알콜과 반응시켜 알킬에스테르 형태로 전환시킨 것인데, 이러한 바이오디젤의 제조과정에서 바이오디젤 생산량의 10%에 해당하는 다량의 크루드 글리세린이 분산물로 발생된다.

청정에너지에 대한 관심과 요구가 높아지면서 바이오디젤의 제조량이 증가되고 있는 추세이며, 이와 같이 바이오디젤의 제조량이 증가함에 따라 발생되는 크루드글리세린의 양도 증가하고 있다.

그러나 이러한 크루드 글리세린을 정제하여 페인트나 화장품의 원료로 사용하기도 하지만, 크루드 글리세린의 정제에 고비용이 소요되기 때문에, 대부분은 폐기되고 있다.

이러한 크루드 글리세린에는 다량의 지방산이 함유되어 있으므로 고열량원이 된다. 따라서 본 실시예에서는 이러한 크루드 글리세린이 추가로 함유됨에 따라 제조되는 고형연료의 발열량이 증가된다.

크루드 글리세린이 상대적으로 많은 량 함유될수록 제조되는 고형연료의 발열량이 증가될 것이나, 크루드 글리세린이 많이 함유될수록 각 원료들의 혼화성이 저하되어 원료혼합물의 성형성이 저하될 우려가 있다. 이러한 점을 고려할 때 바람직하게는 폐목재칩 100부피부에 대해 크루드 글리세린이 3~5부피비로 함유된다.

Claims (4)

1. 폐목재를 파쇄한 폐목재칩과, 토탄과, 송진을 포함하는 원료혼합물을 가압성형하여 제조된 것을 특징으로 하는 폐목재를 이용한 고형연료.
   
2. 제1항에 있어서,
   폐목재칩 100부피비에 대해 토탄은 7~25부피부, 송진은 0.1~0.25부피부 혼합되고, 상기 폐목재칩은 5~10mm의 크리를 갖는 것을 특징으로 하는 폐목재를 이용한 고형연료.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 원료혼합물에는 폐목재칩 100부피비에 대해 왕겨가 5~10부피비 더 포함된 것을 특징으로 하는 폐목재를 이용한 고형연료.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 원료혼합물에는 폐목재칩 100부피비에 대해 크루드 글리세린이 3~5부피비 더 포함된 것을 특징으로 하는 폐목재를 이용한 고형연료.
   

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