환경,경제의 상생 기반 구축 및 잠재력 활성화 : 폐자원 및 바이오에너지의 용도별적정 배분방안(2): 목질계 바이오매스를 중심으로

이희선,조지혜,주현수,강만옥,이창훈,이소라,서아람 한국환경정책평가연구원 2015 기후환경정책연구 Vol.2015 No.-

우리나라는 기후변화에 효과적으로 대응하기 위한 저탄소형 에너지 공급 및 높은 에너지해외의존도를 해결하기 위한 에너지 다변화 수단의 하나로 국내 에너지원인 신ㆍ재생에너지개발을 선택하고, 이의 확대를 위한 다양한 노력을 기울이고 있다. 전력 분야에서는 2012년부터「신ㆍ재생에너지 공급의무화제도(Renewable energy Portfolio Standards, RPS)」를, 수송 분야에서는 2015년부터 바이오디젤에 대해「신ㆍ재생에너지연료 혼합의무화제도(Renewable FuelStandard, RFS)」를 시행하고 있다. 그러나 아직 열 공급 분야에서는 전력 및 수송 분야와 같은 신ㆍ재생에너지 확대 제도가 마련되어 있지 못하다. 이에 한국 정부는 가까운 시일 내에 열에너지 분야에도 전력 분야와 유사한 구조를 지닌「신ㆍ재생열에너지 공급의무화제도 (Renewable Heat Obligation, RHO)」를 도입하기 위한 다양한 노력을 하고 있다. 특히 향후 열에너지에 대한 수요가 지속해서 증가할 것으로 전망되는 가운데, 신ㆍ재생열에너지 또한 확대해 나갈 필요가 있다. 그러나 현재까지 대표적인 열에너지원인 천연가스, 석탄 등의 생산단가에 비해 신ㆍ재생열에너지원의 생산단가가 높다. 따라서 단가하락을 위해 신ㆍ재생열원에 대한 지속적인 기술 개발 노력과 함께, 의무량 할당 등 규제나 인센티브에 의한 신ㆍ재생열에너지 시장확대를 통해 규모의 경제에 따른 단가하락 노력도 함께해야 한다. 신ㆍ재생열에너지는 기존의 석탄을 활용한 열에너지에 비해 이산화탄소 등 온실가스가 적게 배출되는 동시에, 국내에서 생산되는 열원을 사용하기 때문에 에너지 안보 차원에서도 도입이 필요한 에너지원이다. 또한 신ㆍ재생열에너지는 지역에서 생산되는 상대적으로 소형의 열 생산과 공급이 가능한 분산 발전원으로, 에너지 공급의 다변화 측면에서도 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 그뿐만 아니라 신ㆍ재생열에너지 원료의 공급과 관련된 다양한 산업 분야가 형성되어, 고용창출과 소득증대에도 크게 이바지할 수 있을 것으로 기대되며 신기술과의 접목을 통해 국가 성장동력으로 성장할 잠재력을 지닌 분야도 있다. 특히, 바이오에너지를 이용한 신ㆍ재생열에너지 공급 분야는 국내 다양한 바이오매스를 활용함으로써 임업 및 농업 부산물의 활용도를 높이고, 산림자원의 효율적 이용을 촉진할 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 현재도 바이오에너지 중 우드칩은 집단에너지 전체 원료사용량(열량toe 기준)의 18.3%를 차지할 정도로 주요 열에너지원으로 활용되고 있다.1) 그러나 바이오매스의 경우 에너지화를 위해 활용되는 경로 이외에도 사료, 인공목재, 비료 등 다양한 분야에서 활용되고 있어, 향후 국내 바이오매스만으로 충족 가능한 국내 수급 잠재력이 어느 정도 되는지도 현시점에서 검토되어야 한다. 즉 향후에 바이오매스를 열에너지원으로 사용할 양을 전망하고, 이를 통해 필요한 경우 수입할 바이오에너지에 대해 미리 검토해야 할 것이다. 이를 위해 우선 신ㆍ재생열에너지의 RHO 적용 가능성을 검토하면, 「대체에너지 개발 및 이용ㆍ촉진법」 제2조에 따른 11개 신ㆍ재생에너지 분야 중 태양열, 바이오매스, 지열이 대상이 될수 있다. 현재 신ㆍ재생열에너지 전체 대비 태양열과 지열은 각각 약 5%와 16%로 공급되고있는 한편, 우드칩, 펠릿과 같은 목질계 바이오매스는 전체의 80%가량을 차지하고 있다. 이에 본 연구에서는 목질계 바이오매스를 대상으로 분석하였으며 이를 ‘폐목재(임목폐목재, 생활폐목재, 건설폐목재, 사업장폐목재)’, ‘부산물류(임목부산물, 농수산부산물)’, ‘순수목재(바이오순환림)’로 세분류하여 열에너지 분야에 활용될 때의 잠재량, 즉 가용에너지양을 산정하였다. 본 연구에서는 제2차 에너지 기본계획에서 제시한 방법론을 적용하여 이론적(Theoretical), 지리적(Geographical), 기술적(Technical), 시장(Market) 잠재량 단계별로 입지, 보급여건, 기술 수준, 정부의 정책 목표 등을 반영하여 실질적으로 공급 가능한 양을 산정하였다. 그 결과, 2013년 기준 국내 목질계 바이오매스의 가용에너지양(시장 잠재량에 해당)은 총 4,888천Gcal에 해당하는 것으로 나타났다. 하지만 현재 목질계 바이오매스는 RPS 제도가 시행된 이후 발전용으로 상당량 사용되며 그 사용량은 해마다 급격히 증가하고 있다. 이에, 앞서 제시한 총 가용에 너지양에서 발전으로 사용되는 양을 제외한 결과 2013년 기준으로 3,178천Gcal로 산정되었다. 이와 더불어, 현재 열에너지 생산량당 생산단가가 태양열, 지열 등 다른 신ㆍ재생열에너지에 비해 낮은 상황에서 RHO 제도를 도입할 경우 열에너지 생산 및 공급업자들은 대부분 바이오매스를 열 생산의 주요 원료로 사용할 가능성이 큰 만큼, 바이오에너지 수요에 대한 최대한의 수요량과 최소한의 수요량을 사전적으로 검토할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 향후 RHO제도에 대한 시나리오를 설정하고, 시나리오별로 얼마만큼의 바이오에너지에 대한 수요가 예상되는지를 전망하였다. 이를 위해 우선 의무부과 대상에 대해 시나리오를 설정하였으며 크게 두 가지 대안, 1) 신축건물주에게 부과하는 경우, 2) 열 생산 및 공급업자에게 부과하는 경우로 구분해볼 수 있다. 대안1은 일정 규모 이상의 대형 건물을 신축할 경우 해당 신축건축물의 소유자에 대해 냉ㆍ난방에 필요한 열에너지 소비의 일정 부분을 신ㆍ재생열에너지에서 소비하도록 의무화하는 것이며, 대안2는 열에너지 생산ㆍ공급자에 대해서 생산ㆍ공급량의 일정 부분을 신ㆍ재생에너지열로 생산ㆍ공급하도록 의무화하는 것이다. 위의 두 대안에 대한 각각의 시나리오를 바탕으로, 향후 2030년까지 예상되는 열에너지 소비량을 추정하였다. 또한 두 가지 대안에 대해 생산단가로 인해 바이오매스로 100% 수요를 충당할 경우와 정부가 규제 등을 통해 52%까지 바이오매스를 사용하는 경우로 나누어 향후 수요량을 전망하였다. 특히, 후자의 경우 대안 1에 대해서는 2016년 885천Gcal, 2020년 4,458천Gcal, 2030년에는 총 20,415천Gcal의 에너지 수요가 발생하며, 대안 2에 대해서는 2016년 3,110천Gcal, 2020년8,298천Gcal, 2030년에는 총 24,610천Gcal의 에너지 수요가 각각 발생할 것으로 예측된다. 이를 국내 가용에너지양(2013년 기준 공급가능량과 바이오순환림으로 인한 추가공급량 합산= 3,693천Gcal)과 비교하면, 향후 수요 전망치가 국내 공급량을 훨씬 초과함을 알 수 있다. 대안별 온실가스 대체효과는 국내의 현실과 가장 근접한 혼합(석탄 및 LNG) 연료 유형을 바이오매스(100%)로 대체할 경우, 2030년 대안 1 및 대안 2의 온실가스 저감량은 각각 9,915및 12,678 CO2-eq천 톤으로 나타났다. 대안 2인 집단에너지시설의 바이오매스 의무사용 정책을 통해 얻을 수 있는 온실가스 저감량은 2012년 국내 폐기물 부문의 온실가스 배출량(14,800 CO2-eq천 톤)의 86%에 해당한다. 결론적으로 대안 1 및 대안 2의 바이오매스 의무사용 확대정책은 온실가스 감축에 매우 효과적이라 할 수 있다. 또한 4개 대안에 대한 연료 유형별로 유해대기오염물질(크롬, 다환족 유기물질, 포름알데히드, 수은) 배출량을 산정한 결과, 대안 1 및 대안 2의 바이오매스 의무사용 확대정책은 유해대기오염물질 배출 측면에서 유리한 점과 불리한 점이 공존하고 있으며, 특히 다환족 유기물질과 포름알데히드 배출 면에서 현재의 에너지믹스보다 불리한 연료유형으로 분석된다. 특히, 인구밀집 지역에서의 바이오매스 확대는 신중하게 접근해야 할 필요성이 있다. 현재 RPS 제도가 운영되고 있는 상황에서, 향후 RHO 제도가 도입된다면 한정된 국내 바이오매스 공급량을 놓고 이를 수요하기 위해 RPS 제도에 포함된 전력생산업자와 RHO 제도에 포함된 열생산업자 간에 경쟁이 예상된다. 이러한 초과수요는 전력생산업자와 열생산업자 간에 심각한 경쟁구도를 야기할 가능성이 크며, 국내에서 신규 바이오매스원을 발굴하거나 해외에서 공급부족분에 대한 수입이 불가피할 것으로 전망된다. 이러한 상황에서 RHO 제도 도입에 앞서 원료의 안정적인 공급 및 신.재생열에너지의 보급 활성화 측면에서 사전 검토와 준비 사항들이 존재한다. 첫째, 향후 수요 증가 전망에 대비하여 국내 자원을 최대한 활용하기 위해서는 추가 공급가능량 발굴이 요구된다. 본 연구에서 대상으로 하는 목질계 바이오매스 가용에너지양(시장잠재량에 해당)은 이론적 잠재량 대비 약 10% 내외 수준인 것으로 나타났다. 향후 활용 잠재력이 높은 원료를 발굴해 나감으로써 시장 잠재량을 확대해 나가야 할 것이다. 특히, 임목부산물의 경우 발생량이 타 바이오매스보다 더 많으며 불순물의 함량도 적어 활용가치가 높을 것으로 기대된다. 비록 현재는 수집비용 문제나 제도적 문제로 인해 효율적 활용에 어려움이 있으나 향후 임목부산물의 활용을 높일 수 있다면 국내 원료 자급률은 크게 향상될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 현재 통계가 미흡하여 본 연구에서의 잠재량 산정에는 배제되었으나 향후 농수산부산물에 대해서도 더욱 체계적인 관리방안이 도출되고 유통현황이 더 명확해진다면 양질의 목질계 자원으로써 활용할 수 있을 것이다. 이를 위해 우선 목질계 외 타 바이오매스의 잠재량에 대한 파악 또한 필요하다. 두 번째로는 열부문 목질계 바이오매스 표준화와 수입 바이오매스 관리 측면을 검토할 수 있다. 앞서의 시나리오 분석대로 RHO 제도 도입에 따라 수요 전망치가 국내 공급가능량을 초과할 경우 부족분에 대해서는 수입이 불가피할 것으로 보인다. 이러한 국내 공급 부족량을 대체하기 위해 무분별한 수입이 이루어져 저급 혹은 유해물질이 함유된 원료가 국내에 공급될경우 심각한 환경오염 문제를 일으킬 수 있다. 그러므로 신·재생에너지열원으로 활용하기 위한 목질계 바이오매스의 표준화가 필요하며, 수입 원료에 대한 품질관리를 더 철저히 할 필요가 있다. 또한 가공 과정을 거쳐 생산된 폐목재 연료의 공급 과정에 대한 정보를 관리해야 할것이다. 이와 함께 해외 바이오에너지에 대한 수입을 고려할 경우, 생산단가나 국내 환경에 미치는 영향, 온실가스 감축 효과 산정과 관련된 다양한 분야에 대한 사전적인 준비 작업이필요할 것으로 판단된다. This study estimates the amount of domestically available energy from woody biomass in the future. In the power sector, the RPS (Renewable Portfolio Standards) have been implemented from 2012 and in the transport sector, the RFS (Renewable Fuel Standard) has been enforced from 2015. However, renewable energy policy in the heat sector has not provided a standard yet. Therefore, the RHO (Renewable Heat Obligation) that obligates the use of fixed amount of renewable energy such as biomass, solar heat and geothermal energy as heating fuel is going to be implemented soon. In particular, bioenergy has the potential to promote the efficient use of a variety of organic wastes and biomass resources. Among them, wood chip currently accounts for 18.3% of total community energy service (CES) energy sources as the major heat energy source. However, little research has been carried out regarding the domestic energy potential and contribution level of woody waste and biomass for RHO. The target sources of the RHO can include solar, biomass and geothermal heat. And solar energy accounts for about 5% and geothermal energy accounts for about 16% of total renewable heat energy supply. Meanwhile, woody biomass such as wood chips and pellets represents about 80% of the total. In this study, therefore, woody biomass was classified into wood wastes, by-product and unpolluted wood and the amount of woody biomass available for heat energy was estimated. A prediction model suggested by the 2nd master plan for national energy was selected. The amount of available energy that can be realistically supplied is predicted through the ``theoretical``, ``geographical``, ``technical`` and ``market potential`` stages and by considering location, dissemination, technical conditions, and national policy goals among others. Consequently, the market potential of domestic woody biomass in heat generation is estimated at 3,178,000Gcal in 2013. In addition, two scenarios for the RHO was established and projections were made on the future demand for bioenergy in each scenario. Scenario 1 imposes the obligation to the owner of new buildings while scenario 2 places the onus on heat producers and suppliers. In addition, there are two cases in each scenario. One assumes that the total renewable heat energy demand is covered by biomass due to production cost, and the other postulates that 52% of the demand is covered by biomass through government regulation. In the latter case (52%) in particular, it is expected that 20,415,000Gcal of energy demand will be generated in 2030 in scenario 1, and 24,610,000Gcal energy demand will be produced in 2030 in scenario 2. Compared with the fact that the potential of domestic woody biomass in heat generation in the future is 3,693,000Gcal (sum of the market potential in 2013 and expected amount of bioenergy harvested from wood), the estimated level of future demand far exceeds the amount of domestically available energy. Under the current circumstances, preliminary review and preparations must be made in order to stably supply energy resources and promote the propagation of renewable heat energy prior to the implementation of the RHO. Firstly, it is necessary to develop additionally available energy resources in anticipation of growth in future demand. In particular, as forest residues are generated in a much higher volume than other woody biomass and contain less impurities, they can be very useful. At present, it is difficult to use them effectively due to high collection cost and institutional problems. Once these issues are addressed, domestic self-sufficiency of fuel could be greatly improved by better utilizing forest residues. Secondly, ``standardization of national woody biomass`` and ``stringent import restriction`` need to be reviewed. If low quality materials or materials containing hazardous substances are supplied by indiscriminate import to make up for the shortage, they can cause serious environmental pollution. Therefore, the quality of imported materials needs to be controlled more strictly, and the information on the supply chain of waste wood fuel produced through processing must be managed. In addition, when considering the import of biomass, in-advance preparations in various aspects must be made such as estimations of production cost, impact on the environment and greenhouse gas reduction effect.

하천연변에 식재된 3년생 포플러 클론의 지상부 biomass의 질소 저장능력 추정추정

여진기,이원우,구영본,우관수,변재경 경상대학교 농업생명과학연구원 2010 농업생명과학연구 Vol.44 No.3

We estimated the biomass productivity and the storage potential of nitrogen, the major contributor of non-point source pollution, with four three-year-old four poplar clones in a riparian woody buffer established in the Anseong River in Anseong, Korea. Stem of Populus alba × P. glandulosa clone 72-31 and Populus deltoides × P. nigra clone Dorskamp showed the highest percentage of aboveground biomass components, followed by branch and leaf. Nitrogen content in aboveground biomass components of two poplar clones was the highest in leaf and the lowest in stem. Nitrogen content in leaf and branch of clone 72-31 was higher than that of clone Dorskamp, while it in stem was lower. Populus deltoides clone Ay48 showed the highest above-ground biomass productivity, which was estimated as 37.5 ton ha-1 at age 3. However, clone 72-31 was the lowest in above-ground biomass productivity. Nitrogen storage potential in aboveground biomass of 3-year-old poplar clones was high in order of aboveground biomass. Clone Ay48 showed the highest nitrogen storage potential in aboveground biomass, which was estimated as 218.3 kg ha-1 at age 3. 수변완충림으로 조성된 3년생 포플러 4클론에 대하여 biomass 생산능력과 주요 비점오염원 중 하나인 질소의 저장능력을 조사하였다. 현사시 72-31 및 미루나무 교잡종 Dorskamp 클론의 지상부 biomass 구성 비율은 줄기, 가지, 잎의 순으로 높았으며, 잎과 가지의 비율은 두 클론간에 차이를 보였다. 지상부 biomass의 질소 함량은 잎, 가지, 줄기의 순으로 높았고 72-31 클론의 잎과 가지의 질소함량은 Dorskamp에 비해 높았으나 줄기의 질소 함량은 낮게 나타났다. 3년생 Ay48 클론의 지상부 biomass 추정량은 37.5 ton․ha-1로 가장 높았으며, 72-31 클론이 가장 낮았다. 3년생 포플러 클론의 지상부 biomass의 질소 저장능력은 biomass 생산량의 순위와 일치하였다. 지상부 biomass 생산능력이 가장 우수한 3년생 Ay48 클론은 218.3 kg․ha-1의 질소를 지상부 biomass에 저장할 수 있는 것으로 추정되었다.

하천연변에 식재된 3년생 포플러 클론의 지상부 biomass의 질소 저장능력 추정추정

여진기,이원우,구영본,우관수,변재경 경상대학교 농업생명과학연구원 2010 농업생명과학연구 Vol.44 No.3

수변완충림으로 조성된 3년생 포플러 4클론에 대하여 biomass 생산능력과 주요 비점오염원 중 하 나인 질소의 저장능력을 조사하였다. 현사시 72-31 및 미루나무 교잡종 Dorskamp 클론의 지상부 biomass 구성 비율은 줄기, 가지, 잎의 순으로 높았으며, 잎과 가지의 비율은 두 클론간에 차이를 보 였다. 지상부 biomass의 질소 함량은 잎, 가지, 줄기의 순으로 높았고 72-31 클론의 잎과 가지의 질 소함량은 Dorskamp에 비해 높았으나 줄기의 질소 함량은 낮게 나타났다. 3년생 Ay48 클론의 지상 부 biomass 추정량은 37.5 ton․ha -1로 가장 높았으며, 72-31 클론이 가장 낮았다. 3년생 포플러 클론의 지상부 biomass의 질소 저장능력은 biomass 생산량의 순위와 일치하였다. 지상부 biomass 생산능력 이 가장 우수한 3년생 Ay48 클론은 218.3 kg․ha -1의 질소를 지상부 biomass에 저장할 수 있는 것으로 추정되었다. We estimated the biomass productivity and the storage potential of nitrogen, the major contributor of non-point source pollution, with four three-year-old four poplar clones in a riparian woody buffer established in the Anseong River in Anseong, Korea. Stem of Populus alba × P. glandulosa clone 72-31 and Populus deltoides × P. nigra clone Dorskamp showed the highest percentage of aboveground biomass components, followed by branch and leaf. Nitrogen content in aboveground biomass components of two poplar clones was the highest in leaf and the lowest in stem. Nitrogen content in leaf and branch of clone 72-31 was higher than that of clone Dorskamp, while it in stem was lower. Populus deltoides clone Ay48 showed the highest above-ground biomass productivity, which was estimated as 37.5 ton ha -1 at age 3. However, clone 72-31 was the lowest in above-ground biomass productivity. Nitrogen storage potential in aboveground biomass of 3-year-old poplar clones was high in order of aboveground biomass. Clone Ay48 showed the highest nitrogen storage potential in aboveground biomass, which was estimated as 218.3 kg ha -1 at age 3.

Sugar and ethanol production from woody biomass via supercritical water hydrolysis in a continuous pilot-scale system using acid catalyst

Jeong, Hanseob,Park, Yong-Cheol,Seong, Yeong-Je,Lee, Soo Min Elsevier 2017 Bioresource technology Vol.245 No.1

<P><B>Abstract</B></P> <P>The aim of this study were to efficiently produce fermentable sugars by continuous type supercritical water hydrolysis (SCWH) of <I>Quercus mongolica</I> at the pilot scale with varying acid catalyst loading and to use the obtained sugars for ethanol production. The SCWH of biomass was achieved in under one second (380°C, 230bar) using 0.01–0.1% H<SUB>2</SUB>SO<SUB>4</SUB>. With 0.05% H<SUB>2</SUB>SO<SUB>4</SUB>, 49.8% of sugars, including glucose (16.5% based on biomass) and xylose monomers (10.8%), were liberated from biomass. The hydrolysates were fermented with <I>S. cerevisiae</I> DXSP and D452-2 to estimate ethanol production. To prepare the fermentation medium, the hydrolysates were detoxified using activated charcoal and then concentrated. The ethanol yield of fermentation with <I>S. cerevisiae</I> DXSP was 14.1% (based on biomass). The proposed system has potential for improvement in yield through process optimization. After further development, it is expected to be a competitive alternative to traditional systems for ethanol production from woody biomass.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Sugars were produced by pilot-scale supercritical water hydrolysis of biomass. </LI> <LI> SCWH of biomass was achieved at 380°C and 230bar (<1s) using dilute H<SUB>2</SUB>SO<SUB>4</SUB>. </LI> <LI> 49.8% of sugars (glucose and xylose) were liberated from biomass via SCWH. </LI> <LI> Hydrolysates were detoxified and concentrated for fermentation. </LI> <LI> Ethanol yield of fermentation with <I>S. cerevisiae</I> DXSP was 14.1kg/100kg biomass. </LI> </UL> </P>

Forest treatment residues for thermal energy compared with disposal by onsite burning: Emissions and energy return

Jones, G.,Loeffler, D.,Calkin, D.,Chung, W. Pergamon ; Elsevier Science Ltd 2010 Biomass & bioenergy Vol.34 No.5

Mill residues from forest industries are the source for most of the current wood-based energy in the US, approximately 2.1% of the nation's energy use in 2007. Forest residues from silvicultural treatments, which include limbs, tops, and small non-commercial trees removed for various forest management objectives, represent an additional source of woody biomass for energy. We spatially analyzed collecting, grinding, and hauling forest residue biomass on a 515,900ha area in western Montana, US, to compare the total emissions of burning forest residues in a boiler for thermal energy with the alternatives of onsite disposal by pile-burning and using either natural gas or #2 distillate oil to produce the equivalent amount of useable energy. When compared to the pile-burn/fossil fuel alternatives, carbon dioxide emissions from the bioenergy alternative were approximately 60%, methane emissions were approximately 3%, and particulate emissions less than 10μm were 11% and 41%, respectively, for emission control and no-control boilers. Emissions from diesel consumption for collecting, grinding, and hauling biomass represented less than 5% of the total bioenergy emissions at an average haul distance of 136km. Across the study area, an average 21 units of bioenergy were produced for each unit of diesel energy used to collect, grind, and haul biomass. Fossil fuel energy saved by the bioenergy alternative relative to the pile-burn/fossil fuel alternatives averaged 14.7-15.2GJt<SUP>-1</SUP>of biomass.

목질계 바이오매스로부터 가스화에 의한 합성가스 제조 연구

조원준,모용기,송택용,백영순,김승수 한국수소및신에너지학회 2010 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.21 No.6

Hydrogen is an alternative fuel for the future energy which can reduce pollutants and greenhouse gases. Synthesis gas has played an important role of synthesizing the valuable chemical compounds, for example methanol, DME and GTL chemicals. Renewable biomass feedstocks can be potentially used for fuel and chemicals. Current thermal processing techniques such as fast pyrolysis, slow pyrolysis, and gasification tend to generate products with a large slate of compounds. Lignocellulose feedstocks such as forest residues are promising for the production of bio-oil and synthesis gas. Pyrolysis and gasification was investigated using thermogravimetric analyzer (TGA) and bubbling fluidized bed gasification reactor to utilize forest woody biomass. Most of the materials decomposed between 320℃ and 380℃ at heating rates of 5~20℃/min in thermogravimetric analysis. Bubbling fluidized bed reactor was used to study gasification characteristics, and the effects of reaction temperature, residence time and feedstocks on gas yields and selectivities were investigated. With increasing temperature from 750℃ to 850℃, the yield of char decreased, whereas the yield of gas increased. The gaseous products consisted of mostly CO, CO2, H2 and a small fraction of C1-C4 hydrocarbons.

반탄화 공정 변화에 따른 바이오매스 연료의 특성 연구

엄태인(Tae-In Ohm),채종성(Jong-Seong Chae),김정규(Jung-Ku Kim),최수아(Soo-A Choi),오세천(Sea-Cheon Oh) 한국연소학회 2014 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.2014 No.11

In this study, we carried out torrefaction experiment using PKS(Palm Kernel Shell), and Bagasse as a raw material of oversee of herbaceous biomass and using waste wood and logging residue as a raw material of domestic of woody biomass. And then, by analyzing the physical & chemical properties, we investigated the characteristics as a fuel. By using the result of thermo gravimetric analysis, the biomass residue was torrefied for 30 minutes at a temperature range of 250-350℃ in anaerobic condition. As a result, torrefied materials of moisture content are lower than raw , but of fixed carbon, calorific value and ash are higher than raw.

Biological Pretreatment of Softwood Pinus densiflora by Three White Rot Fungi

Lee, Jae-Won,Gwak, Ki-Seob,Park, Jun-Yeong,Park, Mi-Jin,Choi, Don-Ha,Kwon, Mi,Choi, In-Gyu The Microbiological Society of Korea 2007 The journal of microbiology Vol.45 No.6

The effects of biological pretreatment on the Japanese red pine Pinus densiflora, was evaluated after exposure to three white rot fungi Ceriporia lacerata, Stereum hirsutum, and Polyporus brumalis. Change in chemical composition, structural modification, and their susceptibility to enzymatic saccharification in the degraded wood were analyzed. Of the three white rot fungi tested, S. hirsutum selectively degraded the lignin of this sortwood rather than the holocellulose component. After eight weeks of pretreatment with S. hirsutum, total weight loss was 10.7%, while lignin loss was the highest at 14.52% among the tested samples. However, holocellulose loss was lower at 7.81 % compared to those of C. lacerata and P. brumalis. Extracelluar enzymes from S. hirsutum showed higher activity of ligninase and lower activity of cellulase than those from other white rot fungi. Thus, total weight loss and changes in chemical composition of the Japanese red pine was well correlated with the enzyme activities related with lignin- and cellulose degradation in these fungi. Based on the data obtained from analysis of physical characterization of degraded wood by X-ray Diffractometry (XRD) and pore size distribution, S. hirsutum was considered as an effective potential fungus for biological pretreatment. In particular, the increase of available pore size of over 120 nm in pretreated wood powder with S. hirsutum made enzymes accessible for further enzymatic saccharification. When Japanese red pine chips treated with S. hirsutum were enzymatically saccharified using commercial enzymes (Cellulclast 1.5 L and Novozyme 188), sugar yield was greatly increased (21.01 %) compared to non-pre treated control samples, indicating that white rot fungus S. hirsutum provides an effective process in increasing sugar yield from woody biomass.

Evaluation of a novel promoter from Populus trichocarpa for mature xylem tissue specific gene delivery

Nguyen, V.P.,Cho, J.S.,Choi, Y.I.,Lee, S.W.,Han, K.H.,Ko, J.H. Gauthier-Villars ; Elsevier Science Ltd 2016 Vol. No.

<P>Wood (i.e., secondary xylem) is an important raw material for many industrial applications. Mature xylem (MX) tissue-specific genetic modification offers an effective means to improve the chemical and physical properties of the wood. Here, we describe a promoter that drives strong gene expression in a MX tissue-specific manner. Using whole-transcriptome genechip analyses of different tissue types of poplar, we identified five candidate genes that had strong expression in the MX tissue. The putative promoter sequences of the five MX-specific genes were evaluated for their promoter activity in both transgenic Arabidopsis and poplar. Among them, we found the promoter of Potri.013G007900.1 (called the PtrMX3 promoter) had the strongest activity in MX and thus was further characterized. In the stem and root tissues of transgenic Arabidopsis plants, the PtrMX3 promoter activity was found exclusively in MX tissue. MX-specific activity of the promoter was reproduced in the stem tissue of transgenic poplar plants. The PtrMX3 promoter activity was not influenced by abiotic stresses or exogenously applied growth regulators, indicating the PtrMX3 promoter is bona fide MX tissue-specific. Our study provides a strong MX specific promoter for MX-specific modifications of woody biomass. (C) 2016 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.</P>

Biological Pretreatment of Softwood Pinus densiflora by Three White Rot Fungi

이재원,Ki-Seob Gwak,Jun-Yeong Park,Mi-Jin Park,Don-Ha Choi,Mi Kwon,최인규 한국미생물학회 2007 The journal of microbiology Vol.45 No.6

The effects of biological pretreatment on the Japanese red pine Pinus densiflora, was evaluated after exposure to three white rot fungi Ceriporia lacerata, Stereum hirsutum, and Polyporus brumalis. Change in chemical composition, structural modification, and their susceptibility to enzymatic saccharification in the degraded wood were analyzed. Of the three white rot fungi tested, S. hirsutum selectively degraded the lignin of this sortwood rather than the holocellulose component. After eight weeks of pretreatment with S. hirsutum, total weight loss was 10.7%, while lignin loss was the highest at 14.52% among the tested samples. However, holocellulose loss was lower at 7.81% compared to those of C. lacerata and P. brumalis. Extracelluar enzymes from S. hirsutum showed higher activity of ligninase and lower activity of cellulase than those from other white rot fungi. Thus, total weight loss and changes in chemical composition of the Japanese red pine was well correlated with the enzyme activities related with lignin- and cellulose degradation in these fungi. Based on the data obtained from analysis of physical characterization of degraded wood by X-ray Diffractometry (XRD) and pore size distribution, S. hirsutum was considered as an effective potential fungus for biological pretreatment. In particular, the increase of available pore size of over 120 nm in pretreated wood powder with S. hirsutum made enzymes accessible for further enzymatic saccharification. When Japanese red pine chips treated with S. hirsutum were enzymatically saccharified using commercial enzymes (Cellulclast 1.5 L and Novozyme 188), sugar yield was greatly increased (21.01%) compared to non-pretreated control samples, indicating that white rot fungus S. hirsutum provides an effective process in increasing sugar yield from woody biomass.