유기성 폐기물의 자원화를 위한 돈분 및 계분의 연소특성에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 유기성 폐기물의 열에너지 전환으로써의 경제적 가능성과 환경오염 문제점 등을 보완하여 신재생에너지원으로써의 활용 방안에 대하여 제시하고자 하였다. 열에너지 생산을 위한 가축분뇨 폐기물처리과정에서 생성된 돈분(swine manure)과 계분(poultry manure), 돈분(swine manure)과 계분(poultry manure)을 1 : 1로 혼합한 mixing 등 3개의 시편을 원소분석기(Elemental analyzer)와 엑스선 형광분석기(X-Ray Fluorescence spectrometer)를 이용하여 유기질과 무기질의 원소분석 및 화합물의 성분분석을 시행하였다. 또한 시차열중량/열량분석기(Thermogravimetric-differential thermal analyzer and scanning calorimeter)를 이용하여 연소과정에서의 온도변화에 따른 시편의 무게변화 및 열량을 분석하였고, 콘칼로리미터(Cone calorimeter)장비를 이용하여 가스 배출량 및 연소특성에 관하여 분석하였다. 원소분석기를 이용하여 유기질과 무기질의 원소를 분석한 결과 열원이라고 할 수 있는 탄소가 돈분에는 42.58%, 계분에는 29.63%, mixing에는 39.80%를 함유하고 있어 유기화합물로써의 대체에너지로 이용가능하다고 사료된다. 또한, XRF를 이용하여 화합물의 성분을 분석한 결과 대부분 CaO, P2O5로 이루어져 있었다. TG/DTA 분석결과 대부분 800℃이하에서 전체무게의 70∼90%의 무게감량을 나타내었고, 500∼600℃에서 발열피크값을 나타내었다. 콘칼로리미터를 이용한 분석결과 연소가 되기 위해서 필요한 초기열량이 낮은 것으로 조사되었고 돈분 60.8MJ/m2, 계분 39.7MJ/m2, mixing 41.8MJ/m2의 총발열량 값을 나타냈으며 가스 분석 시 일산화탄소 발생량은 대체적으로 낮아 완전 연소에 가깝다고 사료된다. 향후 본 연구에서 수행한 물성치 분석과 연소특성의 분석을 통해 가축분뇨 에너지화 연구에 있어서 기초자료로 활용되고자 한다.

목차 (Table of Contents)

• 초 록 Ⅰ
• 목 차 Ⅲ
• 표 목 차 Ⅴ
• 그림목차 Ⅵ
• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구배경 1
• 2. 연구목적 3
• Ⅱ. 본 론 4
• 1. 가축분뇨의 처리기술 및 에너지화 4
• 1) 퇴비화 4
• 2) 액비화 5
• 3) 정화처리 6
• 4) 바이오가스 7
• 5) 가축분뇨의 고형연료화 7
• 2. 실험장치 및 데이터 처리장치 9
• 1) 원소분석기(Elemental analyzer) 9
• 2) 엑스선 형광분석기(X-Ray Fluorescence spectrometer) 11
• 3) 시차열중량/열량분석기(Thermogravimetric-differential thermal analyzer and scanning calorimeter) 13
• 4) 콘칼로리미터(Cone calorimeter) 15
• 3. 실험결과 및 고찰 17
• 1) 원소분석 및 XRF 17
• (1) 돈분(swine manure) 17
• (2) 계분(poultry manure) 20
• (3) 혼합(mixing) 23
• 2) TG/DTA 분석 26
• (1) 돈분의 TG/DTA 분석 26
• (2) 계분의 TG/DTA 분석 28
• (3) mixing TG/DTA 분석 30
• 3) 콘칼로리미터 분석 32
• (1) 돈분의 콘칼로리미터 분석 36
• ① 열방출률 36
• ② 가스분석 39
• (2) 계분의 콘칼로리미터 분석 42
• ① 열방출률 42
• ② 가스분석 45
• (3) mixing의 콘칼로리미터 분석 48
• ① 열방출률 48
• ② 가스분석 51
• Ⅲ. 결 론 54
• 참 고 문 헌 56
• Abstract 59