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첨가제 펠릿을 이용한 목재 펠릿보일러의 타르 감소와 열효율 분석
주상연 ( Sang Yeon Joo ),정인선 ( In Seon Jeong ),김민준 ( Min Jun Kim ),오광철 ( Kwang Cheol Oh ),이상열 ( Sang Yeol Lee ),조라훈 ( La Hoon Cho ),박선용 ( Sun Yong Park ),이서현 ( Seo Hyeon Lee ),이충건 ( Chung Geon Lee ),김대현 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
최근 화석에너지 사용 증가에 따른 환경오염과 자원고갈로 인한 대체에너지 개발에 대한 필요성이 대두되고 있다. 목질계 바이오매스 중 목재펠릿은 ‘탄소중립(Carbon Neutral)’ 연료로써 온실가스 감축 의무에 대응 가능한 에너지원이다. 하지만 목질계 바이오매스 연소 시 발생되는 타르는 낮은 온도에서 연소실과 배기관에 응축 및 축적되어 열교환이 일어나는 표면의 열전달을 줄이고, 부식 및 침식을 일으켜 장비의 수명을 감소시킨다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 타르를 저감시키는 촉매 역할을 하는 첨가제를 펠릿에 혼합, 실험을 진행하였다. 적용된 첨가제는 백운석과 석회석으로써 바이오매스 가스화 시생성되는 타르 양을 감소시키는 효과적인 물질로 나타났고 상위 단계의 타르가 하위 단계의 타르로 분해되어 건조개질과 증기개질 반응을 촉진 시켜 재의 용융 온도를 높이고 생성되는 침전물, 슬래그 등을 감소시킨다. 실험을 위해 목제펠릿 제조 시 백운석 2%, 석회석2%, 백운석 석회석 각각 1% 의 첨가제를 첨가하여 제작되었다. 단위 시간별 동일한 외부환경(산화제량, 부하, 주변온도, 펠릿소비량)에서 실험을 진행하였으며, 고형 첨가제가 첨가된 펠릿으로 보일러의 타르 감소 및 열효율 성능 비교 실험이 실시되었다. 실험 결과 첨가제 펠릿의 열효율은 기존 목재펠릿대비 석회석2%와 석회석1%, 백운석1% 각각 1.79%, 5.02% 상승 된 것을 확인하였고 석회석1%, 백운석% 각각의 첨가제 펠릿이 목재펠릿 보일러의 열효율 증가를 위한 효과적인 첨가제로 판단되었다. 또한 석회석2%의 경우 단위면적당 타르의 양이 0.06 g/cm<sup>2</sup> 가장 적은 것으로 나타났다.