표면탄화 공정을 적용한 임목부산물 질량감소 예측 모델 개발 및 검증 = Development and Model Validation of a Mass Reduction Prediction of Forest Byproducts using the Surface Torrefaction process

국문 초록 (Abstract)

지속적인 인구증가 및 산업발달로 인해 화석연료 사용량은 증가되고 있으며 이에따라 온실가스 (CO₂, NO₂...) 및 대기오염 물질 배출량이 증가하고 있다. 이로인해 이상기후가 빈번히 발생하고 있어 화석연료를 대체할 수 있는 대체에너지 자원개발의 필요성이 대두되고 있다. 대체 에너지 자원중 하나인 목질계 바이오매스는 탄소중립연료로 언급되고 있다. 우리 나라의 경우 벌도 및 자연적으로 발생하는 임목부산물의 뚜렷한 활용처가 없어 버려지고 있는 실정이다. 이러한 임목부산물을 에너지원으로 활용하기 위해서는 상대적으로 낮은 발열량과 친수성 성질등을 개선해야한다. 본 연구에서는 공시재료로 이태리 포플러, 리기다 소나무 목재칩 및 펠릿을 활용하였고 표면탄화 공정을 적용하여 발열량 및 친수성 성질등을 개선하였다. 표면탄화란 300~500℃ 온도범위에서 5분 이내로 열처리를 진행하는 방법이다. 표면탄화 공정에 의해 변화된 질량, 발열량의 관계를 나타낸 에너지수율을 고려하여 최적 공정조건을 도출하였지만 공정조건에 따라 질량감소 및 발열량 증대가 다르게 나타난다.
본 연구에서는 에너지수율의 변수 중 하나로 작용하는 질량감소를 예측하는 모델을 개발하여 공정조건별 질량감소를 효율적으로 제시하고자 한다. 이태리포플러 목재칩 및 펠릿의 최적 공정조건은 각각 250℃_4min 이었으며 실험 및 시뮬레이션 질량감소 비교결과 0.34%p, 0.15%p로 나타났고 리기다 목재칩 및 페릿의 최적 공정조건은 250℃_5min, 250℃_4min 이며 실험 및 시뮬레이션 질량감소 비교결과 0.64%p, 1.47%p로 나타났다.