소용량 및 대용량 탄화로에서 제조된 소나무 수피탄의 특성

문성필(Sung-Phil Mun),황의도(Ui-Do Hwang),박상범(Sang-Bum Park),권수덕(Su-Duk Kwon) 한국산림바이오에너지학회 2002 산림바이오에너지 Vol.21 No.2

소용량 실험실용 탄화로 및 3종류의 대형 탄화로 (간이 탄화로 (400 - 500℃), 개량 탄화로 (600 - 700℃) 및 전용탄화로 (800 - 1,000℃))를 이용하여 소나무 수피의 탄화를 실시하였다. 그리고 제조된 수피탄의 물성과 세공구조를 분석하였다.<br/> 소나무 수피를 실험실용 소용량 탄화로를 이용하여 질소 존재하에서 500℃에서 900℃까지의 다양한 온도 조건에서 탄화시키면, 탄화수율은 탄화 온도의 증가와 함께 급속하게 낮아졌으며, 700 - 900℃에서 일정하게 유지되었다. 수피의 탄화수율은 동일 탄화온도에서 소나무 목부의 탄화수율보다 16 - 18% 더 높았다. 제조된 수피탄의 BET 비표면적은 탄화수율 약 35 - 40%에서 약 400 - 500㎡/g을 나타내었다. 600℃ 30분의 탄화조건에서 제조된 소나무 목부탄은 미세공이 많이 발달해 있었으나, 동일조건에서 제조된 수피탄이 경우 미세공은 물론 중세공도 많이 존재하였다.<br/> 대형 탄화로에서 제조된 수피탄의 탄화 수율 및 요오드가 및 BET 비표면적은 소용량 탄화로의 결과와 매우 유사하였다. 이러한 결과는 소나무 수피가 높은 비표면적과 수율을 가지는 양질의 숯을 생산 할 수 있는 원료로 사용될 수 있음을 나타낸다.<br/> Pine bark was carbonized by using a small-scale experimental kiln and three different types of large-scale kilns (simple (400 - 500℃), improved (600 - 700℃) and special kiln (800 - 1,000℃)).<br/> The physical properties and pore structures of the bark charcoals prepared were analyzed. <br/> When the bark was carbonized at various temperatures ranging from 500 to 900℃ in the presence of nitrogen, carbonization yield decreased rapidly with increasing carbonization temperature and it remained constant from 700 to 900℃. The carbonization yield of the bark was 16 - 18 % higher than that of pine wood. The BET specific surface areas and iodine values increased with a decrease in carbonization yield. The BET specific surface areas of the bark charcoals reached about 400 - 500 ㎡/g for carbonization yield of 32 - 40%. The pine wood charcoal prepared at 600℃ for 30 min resulted in a more microporous structure, whereas the bark charcoal prepared at the same condition was more mesoporous. <br/> The carbonization yields and physical properties such as iodine values and BET specific surface areas of bark charcoals prepared by using the large-scale kilns were very similar to those of the small-scale kiln. The results indicated that the pine bark could be used as starting material to produce good quality charcoal having a large specific surface area and a high carbonization yield. <br/>

죽순대숯의 製造에 關한 硏究

권수덕,박종열 경상대학교 농업생명과학연구원 2001 농업생명과학연구 Vol.35 No.-

재질이 연하고 할렬성이 나빠 왕대나 솜대에 비해 죽세가공용으로 이용되지 못하고, 또는 죽순으로서의 이용 외에 버려지거나 방치되고 있는 죽순대의 부가 가치를 높이고자 대나무숯을 제조하고자 하였다. 이를 위해 본 연구에서는 산업용 대나무숯 탄화로 개발, 제탄스케줄 구명, 대나무의 형태별 대나무숯 제조에 따른 탄화율 및 제탄수율 조사 등을 통하여 죽순대에 대한 제탄기술 확립 및 이ㆍ화학적 성질을 구명하였으며 그 결과는 다음과 같다. 탄화로는 점화부, 탄화실, 배연부, 제어부의 4부분으로 이루어지며 용량 2㎥로 초고온 단열재와 스텐인레스 및 철재, 가열버너, 콘트롤박스 등을 조합하여 제작하였다. 또한 400℃-1,300℃까지 대나무숯 제조가 가능하며 산업용 탄화로의 특성과 제원을 구명하였다. 죽순대숯의 제조 스케줄은 적재→점화→탄화→정련→밀폐→냉각→출탄의 7단계를 기본으로 하며, 제탄시간은 입자숯 37.25시간, 조각숯 19.25시간, 마디숯 18.20시간, 통대숯 17.50시간, 제탄온도는 4형태별 모두 800℃-1,000℃였다. 1,000℃ 부근의 고온에서 죽순대의 탄화율 및 제탄수율을 조사한 결과, 탄화율 20.1-23.2%, 제탄수율 13.5-16.9%로서 일반목탄의 탄화율 20-25% 보다는 낮고, 참숯의 흑탄 제탄수율 15-20%보다는 회수율이 낮았으며, 참숯 백탄수율 12-14%보다는 높음을 알 수 있었다. 죽순대숯의 이ㆍ화학적 성질을 조사한 결과, 정련도는 낮고(0) 경도는 높아져(8) 단단한 숯을 얻을 수 있었다. 수축율과 보수력은 탄화온도의 상승과 함께 증가하였다. 그리고 일반목탄에 비해 수분이 5.3%정도로 적고 회분 함량은 4.1%에 달하였다. 탄화온도가 높아 질수록 휘발분은 10.2%로 감소하고 고정탄소는 80.4%로 증가하였다. For types of bamboo specimens such as particle, flat, short roll and long roll using Phyllostachys pubescens were burned and carbonized at the high(about 1,000℃) temperatures. Carbonization schedule on the process, time and temperature were investigated. The physical and chemical properties of these charcoals were analyzed. The microscopic observation of the charcoals was also carried out by a scanning electron microscope. Special properties such as absorptivities of gases and heavy metals, purification abilities of tap water and effects of far-infrared ray and anion emission and antibacterial were examined. Industrial carbonization kiln consists of four parts such as air controller, carbonizing chamber, chimney and control box. Loading box for supplying bamboo is laid in the chamber. Carbonization process for making P. pubescens charcoal has seven steps of charging→ignition→carbonization→refining→sealing→cooling→discharging, and bamboo charcoals are made in 18 to 37 hours of carbonization time and from 800℃ to 1,000℃ of carbonization temperature. Physical properties of P. pubescens charcoals showed 20.1% to 23.2% in carbonization ratio, 0 in refining degree, 8 in hardness. Shrinking ratios were 24.0% in length and 18.3% in thickness. Charcoal yield was about 13.5-16.9%. Roll type of bamboo showed a little higher yield that particle type of bamboo. A chemical analysis of P. pubescens charcoals showed 5.3% in water, 4.1% in ash, 10.2% in volatile material and 80.4% in fixed carbon.

智異山 고로쇠나무의 樹液採取가 林木生育에 미치는 影響

文炫植,權守德 한국임학회 2006 한국산림과학회지 Vol.95 No.1

장기간 숙성에 따른 죽초 및 목초액의 이화학적 변화

구창섭,문성필,박상범,권수덕 한국목재공학회 2002 목재공학 Vol.30 No.4

졸참나무, 맹종죽 및 소나무로부터 제조한 미정제 죽초 및 목초액을 약 1년 간 저장하고, 이들의 이화학적 변화를 주기적으로 분석하였다. pH, 유기산·용해타르 함량 및 비중은 전 숙성기간 중 큰 변화가 관찰되지 않았다. 그러나 색차의 경우 7∼10개월 사이에서 현저한 변화를 나타내었다. 또한 이 기간동안에 이들 죽초 및 목초액의 색깔은 연한 노랑 띤 오렌지색에서 자주색과 오렌지색으로 크게 변화하였다. 죽초 및 목초액 중 유기산 및 중성 성분(dihydro-2(3H)-furanone, furfural, furfuryl alcohol, 2-hydroxy-1-methyl-1-cyclopenten-3-one, 1-hydroxy-2-propanone, methanol)들의 함량은 3개월 간격으로 주기적인 증감을 나타내었다. 특히 유기산류와 중성 성분들의 관계는 0.92 정도의 높은 상관관계를 나타내었다. 페놀류의 함량은 비록 유사한 주기적인 증감이 관찰되었으나, 그 함량의 경우 숙성 전 기간에 걸쳐 감소하였다. Three different kinds of the crude vinegars obtained from oak(Quercus serrata), bamboo(Phyllostachys pubescens) and pine(Pinus densiflora) species were stored for approximately one year and periodically analyzed to monitor their physicochemical changes. Small changes in physical properties, such as the pH, specific gravity and amount of organic acids as well as water-soluble tar were observed in the entire course of aging period. However, the color difference of the vinegars showed a remarkable change between 7 and 10 months. In addition, these vinegars' colors changed from light yellowish orange to much deeper purple and orange during this period. The amount of organic acids and neutral compounds(dihydro-2(3H)-furanone, furfural, furfuryl alcohol, 2-hydroxy-1-methyl-1-cyclopenten-3-one, 1-hydroxy-2-propanone and methanol) in the vinegars increased or decreased periodically every three months. A good linear relationship (correlation coefficient of ca. 0.92) was obtained between the amount of organic acids and the amount of neutral compounds in such changes. However, although the amount of phenols increased or decreased periodically, its amount was decreased over the entire aging period.

3종류의 탄화로에서 얻어진 죽초액의 특성

구창섭,문성필,박상범,권수덕 한국목재공학회 2002 목재공학 Vol.30 No.4

3종류의 국내산 대나무의 생재 및 기건재를 3종류의 탄화로에서 탄화시키고 얻어진 죽초액에 대하여 그 특성을 검토하였다. 기계식 전용탄화로의 경우, 대부분 1단 회수 죽초액의 비중, 유기산 및 용해 타르 함량이 높았으나 2단 이상에서 감소하여 3단 이후에 일정해지는 경향을 나타내었으며 전체적으로는 기건재가 생재에 비해 이들 물성이 높게 나타났다. pH의 경우 맹종죽 기건재를 제오하고 생재가 기건재보다 높게 나타났다. 3성분합계는 비중, 유기산, 용해타르 함량과 유사한 경향을 나타내었다. 개량탄화로의 경우, 수종에 따라 전체 물성이 다양하게 나타났다. 간이탄화로에서 탄화시켜 연통온도 80℃로 얻어진 기건 죽초액의 경우 그 이상의 온도에서 얻어진 죽초액보다 비중, 용해타르 함량 및 3성분 합계가 높게 나타났다. 간이, 개량 및 기계식 전용탄화로에서 얻어진 죽초액의 비중은 온도, 수분함유 상태에 상관없이 유기산과 용해타르 함량의 합계와 0.90 정도의 높은 상관관계를 나타내어 앞으로 죽초액 품질 결정에 중요한 지표로 사용될 가능성이 시사되었다. 죽초액의 구성 유기성분의 경우 초산이 주성분이었으며, 리그닌의 열분해에 의하여 생성되는 guaiacyl 및 syringyl골격의 페놀류가 다량 검출되었다. Three different species of green and air-dried Korean bamboos were carbonized by using three different types of kilns designated as special (800∼1000℃), improved(600∼700℃) and simple kiln (400∼500℃), and the bamboo vinegars obtained from the carbonization processes were characterized. In the case of the special kiln most of the bamboo vinegars obtained at the first recovery stage showed high values of specific gravity and also in content of organic acid and water-soluble tar. The bamboo vinegars obtained from the improved kiln showed various physical properties depending on their species. In the case of simple kiln, the bamboo vinegars obtained from air-dried bamboos and at temperatures below 80℃, showed a higher specific gravity and more water-soluble tar as well as total organic components than those obtained at 80∼150℃. A good linear relationship (correlation coefficient of ca. 0.90) was obtained between the specific gravities and the sum of organic acids and water-soluble tars. Therefore, this correlation coefficient might be a good index to determine the quality of bamboo vinegars. The major chemical constituents of the bamboo vinegars were acetic acid and considerable amounts of phenols: guaiacol, ethyl guaiacol, syringol, and methyl syringol.