• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.804-815
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• 2019

화석연료의 고갈 및 지구 온난화 등 환경문제에 대응하기 위해 세계는 화석연료를 대신할 에너지에 대한 연구를 진행하였고, 그중 바이오매스가 대체에너지로써 주목받고 있다. 바이오매스는 재생 가능하고 탄소 중립(carbon neutral)적인 특성이 있으나 수분함량이 많고 낮은 에너지밀도를 가지므로 에너지 생산 시스템에 이용하기 위해서는 열화학적 변환 공정이 필요하다. 그중 하나인 가스화는 바이오매스로부터 수소, 일산화탄소, 메탄 등으로 구성된 합성가스(syngas)를 생성시켜 연료로써 이용할 수 있도록 해준다. 그러나 가스화 과정 중에 발생되는 타르와 입자상 물질은 배관, 연소 엔진, 발전 터빈 등에서 막힘 현상을 일으켜 공정 효율을 감소시키는 문제를 야기하므로 제거가 필요하다. 본 연구에서는 가스화 공정에서 발생되는 타르를 비롯한 입자물질에 대해 제거 효율이 뛰어난 필터를 사용하였으며, 타르로부터 필터 눈 막힘 현상을 방지하기 위해 pre-coating 기술을 적용하였다. pre-coating에 사용된 물질로써는 소석회와 활성탄(wood char)을 사용하였으며, 타르 및 입자에 대한 제거효율이 소석회 코팅의 경우 86 %, 활성탄(wood char)의 경우 80 %로 나타났다.

• 에너지공학
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• 제19권4호
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• pp.215-220
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• 2010

근래의 무분별한 화석연료의 사용은 에너지자원의 고갈과 환경오염의 문제를 야기하여 이의 해결을 위한 청정신에너지에 대한 연구가 전 세계적으로 집중되고 있다. 이 중 바이오매스는 화석연료보다 비교적 높은 H/C비를 갖기 때문에 신에너지인 수소 또는 Syngas를 생산하기 위한 가스화 특성이 우수한 특징을 가지고 있으며, 구성성분 내 중금속, 타르 질소를 거의 함유하지 않는 점에서 환경오염 저감과 동시에 대체 신에너지로써 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 목질계 바이오매스인 Wood pellet에 대하여 고정층 반응기를 이용하여 질소 분위기하에서 온도 및 Steam/Biomass Ratio(SBR)조건 변화에 따른 가스화 특성으로 고찰하는데 그 목적을 둔다. 온도의 영향에 대하여, 높은 온도 범위에서 수소 수율이 증가함을 알 수 있었다. SBR에 대한 영향으로서, 상대적 저온 조건에서는 SBR이 1 이상인 조건에서는 수소 수율이 거의 일정한 경향을 보였고, $900^{\circ}C$의 고온에서는 SBR 증가에 따라 증가하는 결과를 얻었다. 또한 $H_2$/CO ratio에 비하여 $H_2/CH_4$ ratio의 변화가 더 큰 결과로부터, 본 실험 조건에서의 반응은 Steam reforming이 Water gas shift reaction 보다 더욱 지배적임을 확인하였다. 최적의 $H_2$ 수율 생산 조건은 열분해의 경우 $800^{\circ}C$이며, 저온 스팀가스화의 경우에는 SBR=1, $900^{\circ}C$의 고온인 경우에는 SBR=3 이었으며, 최대 수소 수율은 $900^{\circ}C$, SBR=3의 조건에서 38.5 vol.%(56.01 L/min kg) 이었다.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.325-331
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• 2021

본 연구에서는 미이용 바이오매스인 3급 목재펠렛 및 커피박을 이용하여 바이오카본을 생산하고 이를 통하여 저분자 극성 휘발성 유기화합물인 포름알데하이드 및 아세트알데하이드 제거 성능 실험을 수행하였다. 바이오카본 생산 실험은 이산화탄소를 활성화제로 사용하여 고정층 반응기에서 수행하였다. 활성화 실험 시 반응온도 900 ℃ 및 이산화탄소 1 L min^-1으로 반응조건을 고정하여 진행하였다. 활성화 실험 결과 1급 목재펠렛으로부터 생산한 바이오카본의 BET 비표면적이 약 788 m² g^-1으로 가장 높음을 알 수 있었고 커피박으로부터 생산한 바이오카본이 약 544 m² g^-1으로 가장 낮게 나타났다. 본 실험을 통해 생산된 바이오카본은 대부분 마이크로 기공을 가진 것으로 나타났다. 바이오매스 원료 내 회분의 함량이 낮을수록 바이오카본의 비표면적이 높아지는 것으로 나타났다. 포름알데하이드 및 아세트알데하이드 제거 실험 결과 1급 및 3급 목재펠렛으로 부터 생산한 바이오카본에 비해 커피박으로부터 생산한 바이오카본이 더욱 우수한 흡착 성능을 보여주었다. 추가적으로 상용 첨착 활성탄과 커피박으로부터 생산한 바이오카본의 비교 실험을 진행하였다. 포름알데하이드 제거 성능은 상용 첨착 활성탄이 우수한 반면 아세트알데하이드 제거에는 커피박으로부터 생산한 바이오카본이 우수한 것으로 나타났다.

• 한국산림과학회지
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• 제82권2호
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• pp.188-194
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• 1993

임령(林齡) 및 환경조건(環境條件)이 유사한 굴참나무천연림(天然林)과 현사시나무인공림(人工林)의 물질생산(物質生産)을 조사(調査) 비교(比較)하기 위하여 전라남도(全羅南道) 모후산지역(母后山地域) 순천대학교(順天大學校) 연습림(演習林)에 위치하고 있는 평균(平均) 20년생(年生) 굴참나무천연림(天然林)과 17년생(年生) 현사시나무인공림(人工林)을 대상으로 각각 $20m{\times}30m$ 조사구를 설치하고 10주씩의 표본목을 선정한 후 뿌리를 제외한 지상부(地上部)의 현존량(現存量), 순생산량(純生産量) 등을 조사하였다. 수종별(樹種別), 부위별(部位別) 현존량(現存量) 추정식(推定式)을 유도 검정한 결과 흉고직경(胸高直徑)(D)과 수고(樹高)(H)를 독립변수(獨立變數)로 하는 상대성장식(相對成長式)(logWt=A+BlogD+ClogH)이 흉고직경(胸高直徑)만을 독립변수(獨立變數)로 하는 상대성장식(相對成長式)(logWt=A+BlogD)에 비하여 적합도(適合度)가 다소 높은 경향을 보였으나 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 임분(林分) 전체(全體)의 지상부(地上部) 현존량(現存量)은 현사시나무림이 55,581kg/ha로서 굴참나무림의 31,275kg/ha보다 1.8배 정도 많았다. 부위별(部位別) 현존량(現存量) 구성비(構成比)는 굴참나무림과 현사시나무림 모두 줄기의 목질부(木質部), 가지, 수피(樹皮), 잎의 순(順)으로 높았으나, 굴참나무림의 경우 현사시나무림에 비하여 수피(樹皮), 가지, 잎의 구성비(構成比)는 높은 반면 줄기의 목질부(木質部) 구성비(構成比)는 낮았다. 임분(林分) 전체의 지상부(地上部) 순생산량(純生産量)은 굴참나무림이 4,267kg/ha/yr.이었으며 현사시나무림은 3,903kg/ha/yr.이었다. 부위별(部位別) 순생산량(純生産量) 구성비(構成比)는 굴참나무림의 경우 잎, 줄기의 목질부(木質部), 가지, 수피(樹皮)의 순으로 높았으며 현사시나무림은 줄기의 목질부(木質部), 잎, 가지, 수피(樹皮)의 순이었다. 순동화율(純同化率)은 현사시나무림이 3.376으로서 굴참나무림의 2.121보다 1.6배 정도 높았으며, 잎의 줄기 생산능률(生産能率)의 경우 현사시나무림이 굴참나무림에 비하여 2.4배 정도 높았다. 현사시나무림은 굴참나무림에 비하여 순동화율(純同化率)이 높은 반면 잎의 현존량(現存量)이 적기 때문에 지상부(地上部) 전체 순생산량(純生産量)은 적었으나, 지속적 축적기관(蓄積器官)인 줄기의 목질부 순생산량(純生産量)이 많기 때문에 임분(林分) 현존량(現存量)이 많은 것으로 나타났다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제37권4호
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• pp.177-184
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• 2014

This study was conducted to develop allometric equations and to determine the stem density and biomass expansion factor (BEF) for the estimation of the aboveground and belowground biomass of Cryptomeria japonica in Jeju Island, Korea. A total of 18 trees were harvested from the 40-year-old C. japonica stands in Hannam experimental forest, Jeju Island. The mean biomass of the C. japonica was $50.4Mg\;ha^{-1}$ in stem wood, $23.1Mg\;ha^{-1}$ in root, $9.6Mg\;ha^{-1}$ in branch, $4.6Mg\;ha^{-1}$ in needle and $4.3Mg\;ha^{-1}$ in stem bark. The diameter at breast height (DBH) was selected as independent variable for the development of allometric equations. To evaluate the performance of these equations, coefficient of determination ($R^2$) and root mean square error (RMSE) were used and results of the evaluation showed that $R^2$ ranged from 71% (root biomass equation) to 96% (aboveground biomass equation) and the RMSE ranged from 0.10 (aboveground biomass equation) to 0.33 (root biomass equation). The mean stem density of C. japonica was $0.37g\;cm^{-3}$ and the mean aboveground BEF was $1.28g\;g^{-1}$. Furthermore, the ratio of the root biomass to aboveground biomass was 0.32.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 춘계학술발표대회
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• pp.227-230
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• 2000

Batch cultivations of Anaerobiospirillum succiniciproducens have been systematically studied for the economical production of succinic acid from wood hydrolysate with corn steep liquor(CSL) as a nitrogen source. CSL was found to be an alternative complex nitrogen source for A. succiniciproducens when glucose and wood hydrolysate were used as carbon sources. Compared with polypeptone and/or yeast extract, CSL had similar effects on fermentation performance such as succinic acid yield and a ratio of succinic acid to acetic acid in the fermentation of wood hydrolysate as well as glucose. This means that succinic acid can be produced more economically from wood hydrolysate and CSL than relatively expensive carbon and nitrogen sources. Besides its low cost, the alternative medium served as a green technology for succinic acid production because it gives a net-zero effect on global warming.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제37권2호
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• pp.155-163
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• 2009

This study examined the thermal stability of PLA-WF bio-composites. Wood flour (WF)-filled PLA bio-composites were reinforced with the flame retardants, Melamine pyrophosphate (MPP), resorcinol bis (diphenyl phosphate) (RDP) and zinc borate (ZB). The flame retardant was compounded with PLA and natural biodegradable filler. The thermal properties of the biodegradable polymer and bio-composites reinforced with the flame retardant were measured and analyzed by DSC, DMA and TGA. The results showed that the flame retardant-reinforced biodegradable bio-composite exhibited improved thermal properties.

• 한국폐기물자원순환학회지
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• 제35권7호
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• pp.640-646
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• 2018

Biomass-fired power plants produce electricity and heat by burning biomass in a boiler. However, one of the most serious problems faced by these plants is severe corrosion. In biomass boilers, corrosion comes from burnt fuels containing alkali, chlorine, and other corrosive substances, causing boiler tube failures, leakages, and shorter lifetimes. To mitigate the problem, various approaches implying the use of additives have been proposed; for example, ammonium sulfate is added to convert the alkali chlorides (mainly KCl) into the less corrosive alkali sulfates. Among these approaches, the high temperature corrosion prevention technology based on ammonium sulfate has few power plants being applied to domestic power plants. This study presents the results obtained during the co-combustion of wood chips and waste in a circulating fluidized bed boiler. The aim was to investigate the characteristics of pollution load in domestic biomass power plants with ammonium sulfate injection. By injecting the ammonium sulfate, the KCl content decreased from 68.9 to 5 ppm and the NOx were reduced by 18.5 ppm, but $SO_2$ and HCl were increased by 93.3 and 68 ppm, respectively.

• 청정기술
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• 제26권4호
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• pp.239-250
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• 2020

바이오매스는 풍부한 신재생에너지로 화석연료에 의한 온실가스 배출을 줄일 수 있는 자원으로 활용될 수 있다. 인도네시아에서는 경제성이 우수한 대량의 조림지 부산물과 팜 부산물이 발생된다. 일반적으로 바이오매스들은 낮은 열량 및 연소 효율에 의해 연료로서 사용하기 어려운 경우가 많다. 최근 이러한 바이오매스를 고품위 연료로 전환하는 반탄화 기술 개발이 활발하며, 유럽을 중심으로 다수의 생산 설비가 상용화되었다. 우리나라는 현재 ~ 2 million ton yr-1 이상의 혼소용 우드팰릿을 동남아시아에서 수입하고 있다. 하지만 반탄화 연료 시장은 아직 열리지 않았고, 추후 국내 기술 및 시장 환경 성숙에 따라 도입되리라 예상된다. 인도네시아 현지 혼소용 연료로서 반탄화된 조림지 부산물은 신재생에너지 확대 정책(feed-in-tariff, FIT) 하에서 경제성 확보 가능하다. 하지만 팜 부산물인 EFB (empty fruit bunch, EFB)를 혼소용 연료로 사용하기 위해서는 알카리 금속 제거에 따른 경제성 저하 극복 방안이 강구되어야 한다. ETS (emission trading system, ETS)와 CDM (clean development mechanism, CDM)제도의 지원을 받는 경우 EFB는 연료 민감성이 낮은 시멘트 소성로에서 기존 석탄을 대체할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국대기환경학회지
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• 제30권1호
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• pp.48-58
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• 2014

It is very important to investigate air pollutants emissions emitted from open burning in order to control nonpoint sources effectively. In this study, we utilized incineration simulator proposed by U.S EPA and investigated emissions of CO, OC/EC, from household waste and biomass burning to estimate pollutant emissions by illegal incineration of biomass wastes. Emission factor of OC was estimated as 17.1 g/kg for rice strew, 23.5 g/kg for barley, 10.3 g/kg for corn stover, 4.3 g/kg for unseasoned wood, respectively. In case of EC, it was calculated as 1.6 g/kg for rice strew, 4.3 g/kg for barley, 1.4 g/kg for corn stover, 0.6 g/kg for unseasoned wood, respectively. Most of the pollutants emissions were emitted at the stage 1 and 2. In the stage 3, the pollutants concentration decreased gradually. To estimate emissions and build inventory for biomass burning, we need to know accurate activity data. We, therefore, used activity data of both survey results of previous study and statistical data of National Statistical Office. However, we need to perform additional experiments in the future to obtain more accurate activity data for various cases.