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목재 바이오매스를 사용하는 고온가스화 발전시스템의 사업화에 관한 실증연구

전문가 제언: ○ 1960년대 우리나라 목재가공 및 합판산업이 성황을 이루면서부터 목재가루 및 폐자재를 사용하는 연관식 보일러가 보급되었으며, 이는 기관 보일러에 석탄 대신 목재가루 및 폐목재를 사용할 목적으로 공기 분사 노즐에 톱밥을 분사하는 방법으로 연소 효율을 향상시킨 사례가 있다. 본 실험에서 사용한 시료 목재가루는 침엽수 목질 칩을 분쇄하여 80㎛ 정도의 입도를 만들어 가스화 실험에 사용하고 있어 시스템기술이 확립되어도 칩을 분쇄하는 데 막대한 에너지가 소요되어 실현성이 없을 것으로 본다.

○ 바이오매스 유효 이용기술의 기초 연구과제로 타르 발생문제가 적은 고온 가스화방식을 채택하여 목재 바이오매스의 고효율 이용 처리기술을 확립한다는 것은 매우 가치가 있다. 가스화 노를 고온상태로 유지하기 위해 목재가루 버너를 직접 가스화 노에 투입하여 1,200K 이상의 고온영역을 형성시키고, 산소 분위기에서 가스화하여 90% 이상의 높은 카본 전환율과 50% 이상의 냉가스효율을 얻으면서 타르 발생문제가 없는 가스화기술을 도출한 것은 매우 성공적이라 할 수 있다.

○ 실험에서 공기 분사의 경우 O/C 비율이 낮아지면 노 내 최고 온도도 낮아지는 동시에 노 출구온도 역시 함께 낮아졌으나, 공기를 가스화제로 사용할 경우 O/C=1.7 이하에서 비교적 영역 범위가 넓은 1,200K 이상의 고온영역이 존재하여 가스화제를 산소에서 공기로 대체시켜도 노 내에서 고온가스화가 충분히 일어났으므로, 이는 가스화제를 산소로부터 공기로 치환하게 되어도 H₂및 CO는 감소되지만 CO₂는 증가하는 현상을 보이고 있어, CO₂감소를 위한 O/C 비율을 내리는 것에 대한 검토가 필요하다.

○ 생성가스 발생량에 있어서는 O/C가 내려가는 것과 동시에 메탄 비율이 증가되어 발열량이 증가하였으며, 카본 전화율, 냉가스효율 및 생성가스 발생량에 대해서 종합적으로 가스화 조작에 대한 평가를 하게 되면 O/C=1.7부터 1.9 사이가 최적 조건이라 할 수 있다. 단, 산소 분사 경우에 비교하여 공기 분사에서는 생성가스 발열량이 극히 낮기 때문에 생성 발열량을 증기시키기 위한 새로운 운전 조건을 확립할 필요가 있다.

저자: Nagoya Univ.
자료유형: 학술정보