KR20230102381A - 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛과 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛과 그 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 바이오매스 전소발전소로부터 배출되는 저회를 수집하는 수집단계, 상기 수집된 저회에 비료성분을 첨가하고 균질화하여 바이오차 혼합물을 제조하는 혼합단계, 및 상기 바이오차 혼합물을 펠렛형상으로 제조하는 제형화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛은 바이오매스 전소발전소로부터 배출되며 폐기물로 취급되는 저회를 재활용함으로써 폐기물을 저감시킬 수 있고, 비료화한 바이오차를 펠렛화하여 비산 및 유실을 방지하고 바이오차 및 화학비료를 동시에 공급할 수 있어 농업 활용가치가 증가되는 효과가 얻어진다.
본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛은 바이오매스 전소발전소로부터 배출되며 폐기물로 취급되는 저회를 재활용함으로써 폐기물을 저감시킬 수 있고, 비료화한 바이오차를 펠렛화하여 비산 및 유실을 방지하고 바이오차 및 화학비료를 동시에 공급할 수 있어 농업 활용가치가 증가되는 효과가 얻어진다.
Description
본 발명은 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛과 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 바이오매스 전소발전소에서 배출되며 폐기물로 취급되는 저회를 바이오차로 활용하되, 비료 3성분을 첨가하여 제3종 복합비료를 제조후 이를 펠렛화하여 비산 및 유실을 방지하고 고부가가치 비료로 재활용이 가능한 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛과 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 미세먼지 등의 환경오염 문제가 심각해지면서 국제사회를 중심으로 환경 규제가 강화되고 있다. 환경오염의 주된 원인으로는 석탄화력발전이 거론되고 있으며, 규제가 강화됨에 따라 환경설비의 단계적인 보완과 노후 설비의 조기 폐쇄가 추진 중인 상태이며, 국내의 경우 30년 이상된 노후 화력발전의 일시 가동중단 정책이 발표되었다.
특히, 2017년 탈석탄, 탈원전 정책이 등장함에 따라 발전분야는 2016년 기준 40% 수준인 석탄 화력과 30%인 원자력은 2030년까지 각각 23.7%, 17.9%로 축소하고 LNG 비율 38.4%, 태양광 및 풍력 중심의 신재생 비율의 20% 증가를 목표로 하고 있다.
최근 2050 탄소중립 시나리오에 의해 2050년까지 화력발전소를 폐쇄해야 하며, 이에 따라 화력발전소는 노후석탄화력중 일부를 우드펠렛 연료로 전환하여 바이오매스 전소발전소를 운영하고 있으며, 남동발전의 영동 1호기의 경우 우드펠렛의 사용 증가로 인해 발생되는 발생회인 비회와 저회의 1일 발생량은 각각 14톤 및 19톤 정도로 꾸준히 발생할 것으로 전망된다.
그러나, 발전시설로부터 발생된 회(재)는 재활용되는 부분을 제외하고는 매립하는 방식으로 처리되고 있으며, 매립지 및 회처리장의 만지(滿地)로 인하여 매립방식의 처리를 지속할 수 없을 뿐 아니라 매립부지의 확보가 어렵고, 회매립으로부터 야기되는 환경 문제 또한 우려되고 있는 실정이다.
한편, 최근 바이오매스 전소발전소로부터 배출된 저회의 구조와 이화학적 특성은 기존 토양개량제, 지구온난화 및 환경정화용 제재로서 각광받고 있는 Biochar와 유사한 것으로 보고되었다. Biochar는 농업 및 산림 부산물을 무산소 조건하에 열분해하여 제조되고 있으며, 최근 연구에 의해 토양개량효과, 작물생육 증진효과, 온실가스 저감효과, 탄소격리 효과 및 환경정화 효과 등으로 주목받고 있는 탄소기반 소재이다.
그러나, 전소발전소 유래 바이오차의 구조 및 이화학적 특성으로 인하여 토양의 물리성 개선효과가 뛰어날수는 있으나, 바이오차는 낮은 비료성분 함유량으로 그 자체로는 화학적 비료를 대체하는 것은 제한되어 대부분 바이오차와 비료를 따로 처리한다. 또한, 바이오차의 경우는 비중이 낮아 토양에 처리하고자 하는 경우 일부가 비산되어 소실되고, 강우 등에 의해 인근수계로 유실될 수 있는 단점이 있다.
종래에는 Biochar와 화학비료는 따로 분리하여 토양에 시비하고 있으나, 이는 양분 손실량의 억제율이 낮아 바이오차의 보비성 효과를 높이는데 한계가 있다. 또한 바이오차와 비료를 따로 시비함으로써 비료절감 효과와 노동력 감소 효과를 동시에 기대하기 어려운 실정이다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 기존 바이오매스 전소발전소에서 배출되며 폐기물로 취급되는 저회를 바이오차로 활용하고 비료 3성분을 첨가하여 고부가가치 비료로 재활용할 수 있는 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛과 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 비료화한 저회를 펠렛형태로 제형화함으로써 비산 및 유실을 방지하여 농업적 활용가치가 개선된 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛과 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛의 제조방법은 바이오매스 전소발전소로부터 배출되는 바이오차를 수집하는 수집단계, 상기 수집된 저회에 비료성분을 첨가하고 균질화하여 바이오차 혼합물을 제조하는 혼합단계, 및 상기 바이오차 혼합물을 펠렛형상으로 제조하는 제형화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합단계에서 상기 비료성분은 요소, 용성인비, 염화칼리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 요소는 상기 저회 100 중량부 대비 90 내지 100 중량부의 비율로 첨가되고, 상기 용성인비는 상기 저회 100 중량부 대비 50 내지 60 중량부의 비율로 첨가되고, 상기 염화칼리는 상기 저회 100 중량부 대비 10 내지 20 중량부의 비율로 첨가되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제형화단계는 상기 바이오차 혼합물에 전분을 첨가한 후 균질화하여 펠렛을 제조하되, 상기 전분은 상기 혼합물 100 중량부 대비 5 내지 10 중량부의 비율로 첨가되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛의 제조방법을 적용하여 제조되는 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛은 바이오매스 전소발전소로부터 배출되며 폐기물로 취급되는 저회를 바이오차로 재활용함으로써 폐기물을 저감시킬 수 있는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛은 비료화한 저회를 펠렛화하여 비산 및 유실을 방지하고 바이오차 및 화학비료를 동시에 공급할 수 있어 농업 활용가치가 증가되는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛의 제조방법을 나타내는 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛을 배추재배지에 적용한 결과를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛을 활용하여 재배한 배추와 종래의 방식으로 재배한 배추를 비교한 도면, 및
도 4는 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛을 활용한 작물의 생산량을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛을 배추재배지에 적용한 결과를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛을 활용하여 재배한 배추와 종래의 방식으로 재배한 배추를 비교한 도면, 및
도 4는 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛을 활용한 작물의 생산량을 나타내는 도면이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 예시에 불과하므로 본 발명의 범위가 하기의 실시예들에 의하여 제한되지는 않는다.
또한, 본 발명에서 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차는 바이오매스 전소발전소에서 배출되는 저회를 바이오차로 적용한 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛은 바이오매스 전소발전소에서 발생하며 폐기물로 취급되는 저회를 재활용하기 위한 것으로, 바이오매스 전소발전소에서 배출되는 저회의 구조 및 이화학적 특성이 바이오차와 유사한 점을 이용하여 복합비료로 활용하는 것이며, 특히 화학비료에 비해 비료성분의 함유량이 낮은 바이오매스 저회에 비료 3성분을 첨가하여 제3종 복합비료를 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛은 바이오매스 저회를 제3종 복합비료로 제조후 펠렛으로 제형화한 것으로, 토양에 적용함에 있어 비산 및 강우에 의해 유실되는 것을 방지할 수 있다.
도 1을 참고하여, 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛의 제조방법은 바이오매스 전소발전소로부터 배출되는 저회를 수집하는 수집단계(S10), 상기 수집된 저회에 비료성분을 첨가하고 균질화하여 바이오차 혼합물을 제조하는 홉합단계(S20), 상기 바이오차 혼합물을 펠렛형상으로 제조하는 제형화단계(S30)를 포함할 수 있다.
수집단계(S10)는 바이오매스 전소발전소로부터 배출되는 바이오매스 저회를 수집하는 단계이며, 바이오매스는 주로 식물체를 전소시켜 발생되는 저회를 이용할 수 있으나, 바람직하게는 나무껍질, 톱밥, 나무조각 등의 목재 폐기물을 펠렛형태로 압축한 우드펠렛을 전소시켜 발생하는 저회를 이용할 수 있다.
혼합단계(S20)는 수집된 바이오매스 저회에 비료 3요소를 첨가하여 균질화하는 단계로, 바이오매스 저회에 비료로서의 기능을 부여하여 바이오차 혼합물을 제조하는 단계다.
바이오차에 부여되는 성분은 질소, 인산, 칼리를 포함하되, 일실시예로 요소, 용성인비, 염화칼리를 첨가하여 이루어질 수 있다. 이때 요소의 첨가는 저회 100 중량부 대비 90 내지 100 중량부의 비율로 첨가되고, 용성인비의 경우 저회 100 중량부 대비 50 내지 60 중량부의 비율로 첨가되고, 염화칼리의 경우 저회 100 중량부 대비 10 내지 20 중량부의 비율로 첨가될 수 있다.
이후 비료 성분의 첨가후 저회와 혼합하여 비료 성분이 균질화되도록 하여 바이오차 혼합물을 제조한다.
제형화단계(S30)는 상기 혼합단계(S20)에서 균질화된 바이오차 혼합물을 펠렛화하는 단계로, 펠릿 바이오차는 비산 및 강우에 의해 유실되는 것을 방지할 수 있다. 제형화단계(S30)는 용이한 펠렛의 제조를 위해 상기 혼합단계(S20)에서 제조된 바이오차 혼합물에 전분을 첨가한 후 균질화하는 단계를 포함할 수 있으며, 전분은 상기 바이오차 혼합물 100 중량부 대비 5 내지 10 중량부의 비율로 첨가될 수 있다.
전분의 균질화가 완료된 바이오차 혼합물은 일예로 압출기 등을 통해 연속으로 압출후 펠렛타이저 등으로 커팅함으로써 복합비료 펠렛을 대량으로 생산할 수 있다.
이와 같이 제조되는 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛은 바이오매스 전소발전소로부터 배출되며 폐기물로 취급되는 바이오매스 저회를 재활용함으로써 폐기물을 저감시킬 수 있고, 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차를 비료성분과 혼합후 펠렛화하여 종래의 바이오애쉬와 같이 비산되거나 강우에 의해 유실되는 문제를 방지할 수 있고, 농업적인 활용도를 높일 수 있다.
[실시예]
이하에서는 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛의 제조방법의 구체적인 실시예를 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 예시일 뿐이며, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있음은 물론이다.
바이오매스 전소발전소로부터 배출되는 바이오매스 저회(바이오차)를 수집한 후, 저회에 비료 3요소를 첨가하였으며, 이때 첨가비율은 저회:요소:용성인비:염화칼리를 36.7:36.7:20:6.6 의 비율로 첨가하였다. 이후 교반기를 이용하여 바이오차 혼합물을 균질화하였다.
이어서, 균질화된 바이오차 혼합물을 제형화하기 위해 전분을 첨가하였다. 이때 첨가되는 전분은 상기 균질화된 바이오차 혼합물 100 중량부 대비 5 중량부를 첨가하였고, 이를 다시 균질화한 뒤 압출기 및 펠렛타이저를 이용하여 제3종 복합비료 펠렛을 제조하였다.
[시험예]
도 2는 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛을 배추재배지에 적용한 결과를 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛을 활용하여 재배한 배추와 종래의 방식으로 재배한 배추를 비교한 도면, 도 4는 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛을 활용한 작물의 생산량을 나타내는 도면이다.
또한, 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛의 구성원소의 함량과 유기물의 함량을 분석한 결과를 아래의 표 1에 도시하였다.
| N(%) | P2O5(%) | K2O(%) | 유기물(%) | 적합성 | |
| 제3종 복합비료 펠렛 |
12.8 |
5.79 |
3.36 |
50.1 |
비료공정 규격 상 질소, 인산, 칼리 중 2종 이상의 합계량이 최소 12% 이상 및 유기물이 최소 10% 이상일 것 |
상기 시험결과, 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛의 제조방법에 따라 제조된 제3종 복합비료 펠렛의 경우, 비료 3요소(N.P.K)의 합이 12% 이상으로 비료공정규격에 적합한 것을 확인할 수 있었으며, 유기물 또한 대량을 함유하여 비료공정규격에 적합하며 고품질 비료로 활용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛을 배추재배지에 적용하였을 때 배추의 생육이 왕성하였음을 확인할 수 있었으며, 도 4에 도시한 바와 같이 배추의 생산지수를 NPK 기준 100으로 비교하였을 때 제3종 복합비료만을 적용한 경우 약 49% 정도의 증수효과를 나타내었고, 제3종 복합비료 펠렛의 경우 약 29% 정도의 증수효과를 나타내었다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (5)
- 바이오매스 전소발전소로부터 배출되는 저회를 수집하는 수집단계;
상기 수집된 저회에 비료성분을 첨가하고 균질화하여 바이오차 혼합물을 제조하는 혼합단계; 및
상기 바이오차 혼합물을 펠렛형상으로 제조하는 제형화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 혼합단계에서 상기 비료성분은 요소, 용성인비, 염화칼리를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛의 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 요소는 상기 저회 100 중량부 대비 90 내지 100 중량부의 비율로 첨가되고, 상기 용성인비는 상기 저회 100 중량부 대비 50 내지 60 중량부의 비율로 첨가되고, 상기 염화칼리는 상기 저회 100 중량부 대비 10 내지 20 중량부의 비율로 첨가되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛의 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 제형화단계는 상기 바이오차 혼합물에 전분을 첨가한 후 균질화하여 펠렛을 제조하되,
상기 전분은 상기 혼합물 100 중량부 대비 5 내지 10 중량부의 비율로 첨가되는 것을 특징으로 하는 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛의 제조방법. - 제1항 내지 제4항의 제조방법으로 제조되는 바이오매스 전소발전소 유래 바이오차 활용 제3종 복합비료 펠렛.
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|---|---|---|---|---|
| KR20180029125A (ko) * | 2016-09-09 | 2018-03-20 | 대한민국(농촌진흥청장) | 바이오차 및 가축분 퇴비를 이용한 펠렛 형태의 완효성 비료 제조방법 |
| KR20200081907A (ko) * | 2018-12-28 | 2020-07-08 | 주식회사 유기산업 | 바이오매스로부터 제조되는 바이오차를 이용한 완효성 비료의 제조 방법 |
| KR20210053027A (ko) * | 2019-11-01 | 2021-05-11 | 한국남동발전 주식회사 | 바이오매스 전소발전소의 보일러 연소공정을 이용한 바이오차 생산방법 |
-
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