• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권2호
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• pp.385-389
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• 2012

본 연구에서는 소나무 혼합수종을 이용하여 에너지 밀도 증가, 균일한 품질의 바이오매스 제공을 위해 무산소 조건에서 반탄화를 실시하였다. 반응온도는 240, 260,$280^{\circ}C$로 하여 30분 동안 반응시킨 후 반탄화 바이오매스 특성을 조사하였다. 침엽수혼합수종의 반탄화는 무처리 바이오매스와 비교하여 발열량이 향상되었음을 확인하였다. 반탄화 온도가 증가할수록 반탄화된 바이오매스의 탄소함량은 최대 46.55%에서 55.73%로 증가하였다. 반면 수소와 산소의 함량은 각각 6.00%에서 5.87%, 30.55%에서 27.21%로 감소하였다. 반탄화 과정에서 주로 헤미셀룰로오스와 휘발성 물질이 제거되었다.$280^{\circ}C$에서 30분 동안 반응하였을 때 최대 발열량 5,132 kcal/kg을 나타냈다. 이것은 처리전 바이오매스의 발열량 보다 약 13% 증가하였음을 나타내고 있다. 중량감소율과 에너지수율을 고려하여 비교한 결과 $240^{\circ}C$에서 30분 동안 처리하였을 때 효과적인 반탄화가 이루어졌다.

• 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.

• 한국환경농학회지
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• 제41권4호
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• pp.310-317
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• 2022

BACKGROUND: The salt in soil interrupts crop growth. Therefore, water resources are used to remove any salt found in the soil. However, water resources have been reduced by global warming; thus, a new study is required into reducing the salt in soil. Recently, the bottom ash (BA) of a biomass power plant was found to be similar to biochar. Hence, it can be used to remove heavy metals and wastewater through the adsorption characteristics of BA. The objective of this study was to evaluate the improvement effects on crop growth in saline soil containing the BA from biomass power plants. METHODS AND RESULTS: The effect on crop growth in the saline soil supplemented with BA was studied with the crop-planted pots, which were packed by reclaimed greenhouse soils collected from Byolyang, Suncheon. The BA application level was 25, 50, 100, 200, and 400 kg/10a (referred as BA25, BA50, BA100, BA200, and BA400, respectively). The BA increased the fresh weights of the leaf and root, while nitrogen uptake increased by approximately 24-102% and 54-77%, respectively for the lead and root. The phosphorous uptake increased by 38%, although only in the leaf of the lettuce. In the case of soil, BA increased water content, pH, EC, CEC, and NH₄⁺ and the SAR of the soil decreased by 5-15%. The bottom ash increased the contents of Ca²⁺ and Mg²⁺, and fixed the amount of Na⁺. CONCLUSION(S): It was confirmed the bottom ash of a biomass power plant, based on wood pellets, improved crop growth, and increased the nutrient uptake of crops in saline soil. In addition, bottom ash, which has a wide range of porosity and high values of pH and EC, improved properties of the saline soil. However, the BA has a large amount of B, As, and heavy metals. Finally, it may require a study on the safety and contamination of heavy metals contained in the bottom ash, which would be applied in soil for a long time.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.213-213
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• 2017

High quality seed of proso millet that has high germination percentage, germination speed, and uniformity demanded to increases rates of mechanization in cereal crop cultivation. In order to improve germination characteristics, proso millet seeds were treated with red light, ultrasonication and liquid smoke (LS) solution that generated from hickory wood. All treatments were performed in seed priming solution with 100mM $NH_4NO_3$ at $15^{\circ}C$ for 24hrs under aeration condition. Seeds were exposed under light intensity of 2000 lux for 15m, 30m, 60m, and 120m in priming solution. Ultrasonic treatment was performed at 60%, 80%, and 100% intensity of 21.6 KHz for 5m, 10m, and 20m in priming solution. For LS treatment seed were soaked in 0%, 0.5%, 1.0%, 5.0% and 10.0% of diluted solution with $dH_2O$ or 100mM $NH_4NO_3$ solution. The effect of seed treatment was evaluated with germination percentage (GP), mean germination time (MGT), germination index (GI), germination rate (GR), Germination uniformity (GU) and heath seed percentage (HS). Our results demonstrate that red light (15min) or ultrasonication (21.6kHz, 5min) treatment improved MGT, GI, GR, and GU comparing to untreated control. Importantly, we show that LS treatments have significant effect on the health seedling and germination characteristics. Proso millet seeds that treated with 5% LS solution for 24hrs improves HS up to 97% that similar results obtained in 100mM $NH_4NO_3$ priming for 24hrs. The combined treatment with LS solution and 100mM $NH_4NO_3$ priming were not effective in all treatments. Our results demonstrate that treating seeds with LS or 100mM $NH_4NO_3$ priming or ultrasonication improves germination characteristics. The methods described here will help advance research using this species by increasing the germination performance at which successive seed pellet process.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.683-690
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• 2017

Wood pellet (WP), empty fruit bunch (EFB) and palm kernel shell (PKS) which are biomass fuels for power generation are selected to study the characteristics of torrefaction process. These biomass fuels are torrefied at $220^{\circ}C$, $250^{\circ}C$, and $280^{\circ}C$. The heating value of biomass fuels is increased depending on the torrefaction temperature. However, due to energy yield decline, it is not always desirable to torrefy biomass at higher temperature. Considering the mass yield and energy yield after torrefaction, the most proper temperature conditions for torrefaction of WP is $250-280^{\circ}C$ and for EFB, PKS are $220-250^{\circ}C$. Additionally, to investigate the phenomenons of chlorine release during torrefaction process, Ion Chromatography (IC) method was used. In the case of EFB and PKS torrefied at $300^{\circ}C$, the chlorine component has been reduced by 97.5% and 95.3% compared to the raw biomass, respectively. In conclusion, torrefied biomass can be used as alternative fuels in replacement of coals for both aspects of heating value and chlorine corrosion problems.

• 공업화학
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• 제23권1호
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• pp.23-27
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• 2012

비식용 바이오매스로부터 합성액체연료를 생산하기 위해 바이오매스 가스화와 Fisher-Tropsch (FT) 반응을 연계하는 바이오매스 액화(BTL) 공정이 개발되고 있다. 그러나 바이오매스 가스화 내에 포함되어 있는 $H_2S$, COS 및 $CO_2$는 FT 반응의 효율을 저하시키고 촉매를 피독시키는 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 합성가스 내에 포함된 산성가스들의 제거를 위해 lab-scale 메탄올 흡수탑을 제작하여 산성가스 제거 특성을 고찰하였다. 메탄올 흡수탑 내의 온도, 압력, 메탄올 사용량 및 산성가스 농도에 따른 제거 성능의 영향을 고찰하였다. 메탄올 흡수탑은 $H_2S$, COS의 제거와 동시에 이산화탄소를 효율적으로 제거하여 바이오매스 액화 공정에 효율적으로 이용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국연소학회지
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• 제19권3호
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• pp.8-17
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• 2014

The aims of this research were to evaluate effects of biomass co-firing to pulverized coal power plants and the variation of co-firing ratios on the plant efficiency related to power consumption of auxiliary system and flue gas characteristics such as production and component by process simulation based on the existing pulverized coal power plant. In this study, four kinds of biomass are selected as renewable fuel candidates for co-firing: wood pellet(WP), palm kernel shell(PKS), empty fruit bunch(EFB) and walnut shell(WS). Process simulation for various biomass fuels and co-firing ratios was performed using a commercial software. Gas side including combustion system and flue gas treatment system was considering with combination of water and steam side which contains turbines, condenser, feed water heaters and pumps. As a result, walnut shell might be the most suitable as co-firing fuel among four biomass since when 10% of walnut shell was co-fired with 90% of coal on thermal basis, flue gas production and power consumption of auxiliary systems were the smallest than those of other biomass co-firing while net plant efficiency was relatively higher than those of other biomass co-firing. However, with increasing walnut shell co-firing ratios, boiler efficiency and net plant efficiency were expected to decrease rather than coal combustion without biomass co-firing.

• 한국환경농학회지
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• 제41권3호
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• pp.185-190
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• 2022

BACKGROUND: Most of the bottom ash(BA) from wood pellet-based thermal power plants that is not recycled is placed into landfill. BA has a function and structure similar to biochar. Hence, BA is classified as waste, but, it is predicted that BA can be used agricultural utilization. METHODS AND RESULTS: To investigate the effect of BA application on lettuce, growth characteristics and Pb contents were examined with BA application levels(0, 1, 2, 3 and 4 g/L), respectively, in hydroponic cultivation with Pb solution. Irrespective with BA application levels, the length, leaf number and fresh weight of lettuce in BA treatments were increased by 84.3~120, 36.2~39.0, and 215~322%, respectively, compared to the BA-0 treatment. The groups with BA treatments, Pb in the nutrient solution was adsorbed to the BA due to the surface area and functional groups of the BA, and the lettuce growth was maintained more smoothly than in the BA-0 treatment. BA application is considered to have created a favorable environment for lettuce growth in hydroponic cultivation with Pb solution. CONCLUSION(S): Although direct comparing the removal effect of heavy metal between BA and biochar is not present, the BA application in contaminated area suggested a significant meaning on the recycling waste, and increasing potential crop productivity by immobilizing heavy metal.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권3호
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• pp.374-380
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• 2015

목질 바이오매스 자원의 효율적 에너지화 방안의 일환으로 소나무와 리기다소나무를 목재펠릿으로 만들고, 그 특성을 조사하였다. 제조된 목재펠릿의 함수율, 발열량, 회분, 겉보기밀도, 내구성, 원소분석을 측정하여 비교하였다. 소나무와 리기다소나무 목재펠릿의 원소분석의 결과, 소나무는 61.42% (C), 수소 5.56% (H), 산소 32.87% (O) 그리고 0.15% (N)로 나타났으며, 리기다소나무는 61.03% (C), 수소 5.96% (H), 산소 32.83% (O) 그리고 0.18% (N)로 나타나 두 수종 간에 거의 차이가 없었다. 각 시료의 발열량은 약 19 MJ/kg로서 품질규격 1급((${\geq}18.0MJ/kg$)을 만족시켰다. 회분량의 경우 소나무가 0.50%, 리기다소나무가 0.53%로 양자 간의 차이가 거의 없었으며, 품질규격 1급(${\leq}0.7%$)을 만족시켰다. 겉보기 밀도는 소나무 펠릿의 경우 $648kg/m^3$으로 품질규격 1급(${\geq}640kg/m^3$)을 만족시켰으나, 리기다소나무의 경우 $622kg/m^3$으로 품질규격 2급(${\geq}600kg/m^3$)을 만족시켰다. 함수율의 경우 두 수종 모두 품질규격 1급(${\leq}10%$)를 만족시켰으며, 내구성의 경우 소나무 목재펠릿은 품질규격 3급(${\geq}95%$)를 만족시켰으나 리기다소나무 목재펠릿은 내구성 품질규격을 만족시키지 못하였다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.34-34
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• 2017

목질계바이오매스 중 목재펠릿은 '탄소중립(Carbon Neutral)' 연료로써 온실가스 감축 의무에 대응 가능한 에너지원이다. 하지만 목질계바이오매스 연소 시 발생되는 타르는 보일러 내부에 누적되어 효율을 감소시킨다. 타르 및 연소 불꽃에 의한 효율 감소를 최소화하기 위해 반대측면에 내화재(Castable)를 적용하여 실험하였으며 시뮬레이션을 이용하여 구조변경 분석이 실시되었다. 적용된 내화재는 비중이 낮고 단열성이 우수하여 열손실을 막아 연료비 절감의 효과를 가져 오며, 연소실 내부 청소 면적 감소로 인한 경제적 효과도 기대 할 수 있다. 분석결과를 이용하여 최적화된 펠릿보일러가 제작되었으며, 실험을 통하여 200시간 가동 후 열효율 감소량이 나타났다. 단위시간별 동일한 외부환경(산화제량, 부하, 주변 온도, 펠릿소비량)에서 실험이 진행 되었으며, 타르생성이전(Non-tar), 이후(Tar-existence) 보일러의 열효율 성능 비교실험이 실시되었다. 실험결과 타르생성이전 조건에서 구조변경 전 후 보일러의 열효율은 각각 91.87%, 90.73%로 확인되었으며, 타르생성이후 조건에서 각각 82.68%, 83.27%의 열효율을 확인하였다. 타르생성이전 대비 이후 조건에서 열효율 감소량은 각각 9.19%p, 7.46%p로 구조변경 전 대비 변경 후 보일러의 열효율이 약 1.73%p 더 적게 감소됨을 확인되었으며, 시뮬레이션 결과 타르생성이전 조건에서 구조변경 전 후 보일러의 효율은 각각 91.83%, 92.05%로 확인되었으며 타르 생성이후 조건에서 각각 85.25%, 87.43%의 열효율을 확인하였다. 타르생성이전 대비 이후 조건에서 열효율 감소량은 각각 6.58%, 4.62%로 구조변경 전 대비 변경 후 보일러의 열효율이 약 1.96%p 더 적게 감소됨을 확인하였다.