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이성현 ( Sunghyoun Lee ),유병기 ( Byeongkee Yu ),주선이 ( Sunyi Ju ),강연구 ( Yeongu Kang ),정광화 ( Gwangwha Jung ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
본 연구에서는 한(육)우 농가에서 발생하는 다양한 형태의 우분 고형분을 수집하여 에너지원으로서의 활용가능성을 분석하였다. 수집한 우분의 수분함수율은 ASTM D2016-74의 방법으로 분석하였으며, 가연성 휘발분은 ASTM D3175-89, 회분함량은 ASTM D3174-89 방법으로 분석하였다. 수분분석을 위한 건조에 사용된 건조기는 Ds-80 이었으며, 회분을 분석하기 위하여 사용한 소각로는 MCT-350S 이었고, 우분의 발열량을 분석하기 위하여 CALORIMETER SYSTEM C500(IKA□)을 사용하였다. 건조 우분의 연소 프로파일 및 연소속도 특성 분석을 위하여 TGA701(LLECO) 열중량 분석기를 사용하였으며, 분석은 ASTM D7582 MVA In Coal 방법으로 수행하였다. 우분고형분의 원소분석은 환경부 고시 제2014-135호인 고형연료제품 품질 시험·분석방법에 의해 수행하였으며 원소중 C, H, O, N은 Elemental Analyzer EA2000을 사용하여 분석을 하였고, S, Cl은 산소봄베법으로 전처리를 하고난 후 Ion chromatography ICS-1100을 이용하여 분석하였다. 본 연구에서는 한(육)우 사육시 발생되는 축분을 퇴비화 방법이 아닌 고형 연료로서의 활용가능성을 모색하기 위하여 우분의 함수율, 회분, 가연성 휘발분, 발열량, 열적 감량 및 원소 등을 분석하였다. 분석결과 목질계 바이오매스의 발열량 약 4,000~4,500kcal/kg에는 미치지 못하는 것으로 나타났다. 하지만 우분을 건조기에서 완전히 건조시켜 수분을 배제한 상태에서 측정한 결과 발열량이 평균3,538kcal/kg, 회분은 11.3%로 나타나 축분고형연료의 품질 기준인 저위발열량 3,000kcal/kg 이상, 회분함량 30% 이하에는 적합한 것으로 나타나 에너지 이용 가능성이 큰 것으로 판단되었다. 또한 C, H, O, N, S, Cl 등의 원소를 분석한 결과 탄소 35.72~45.68%, 산소 29.48~50.43%으로 대부분이 가연성 물질로 이루어진 것으로 분석되었다. 하지만 농가현장에서 수집한 우분의 함수율이 많은 경우 80%를 상회하여 연소를 통한 에너지원으로 활용하기 위해서는 수분함수율을 20% 이하로 낮추어야 하기 때문에 수분을 증발시키기 위한 건조비용 소요가 클 것으로 판단되었다. 또한 온풍난방기 등에서 연소할 때 발생하는 연소가스 분석을 통해 대기중으로 배출되는 오염물질 등이 목질계 바이오매스의 배출 오염물질과 동등하거나 그 이하가 될 때 농가현장에서 활발하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
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이성현(Sunghyoun Lee),유병기(Byeongkee Yu),주선이(Sunyi Ju),강연구(Yeongu Kang),정광화(Gwangwha Jung) 한국신재생에너지학회 2016 신재생에너지 Vol.12 No.4
Cattle manure solids might have used in heating agricultural facilities. This study focused on the possibilities of using cattle manure as a solid fuel instead of composting it. The moisture content, ash content, volatile content, calorific value, TGA (thermogravimetric analysis) data, and elements in the cattle manure were analyzed. After dehydrating the manure completely in a drying oven, the calorific value and ash content were measured to be 3,538 kcal/kg and 11.3%, respectively, which satisfies the standard value of livestock solid fuel: heating value of 3,000 kcal/kg or above and ash content of 30% or below. In addition, when the chemical elements, such as C, H, O, N, S, and Cl in the cattle manure solids were analyzed, there was 35.72~45.68% carbon and 29.48~50.43% oxygen. There were cases in which the water content in the manure exceeded 80%, implying that the costs for dehydration would be expensive and the moisture content needs to be lowered to 20% before cattle manure can be used as an energy source. Therefore, minimizing the water content at the farm without any outside financial input will be the greatest task.
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