1.서론
열분해에 사용되는 다양한 공정들 중에서 유동층 공정은 바이오매스를 매우 유용한 액체 생산품들로 전환시키기에 가장 적합한 기술로 인정받고 있다. 생산된 유용한 액 체 생산품들은 대체 연료 또는 화학품들로 사용될 수 있다. 유동층 기술은 연소로, 가스화기, 유동층 촉매 분해(FCC) 등의 다양한 공정들 널리 사용되고 있다. 유동층 공정은 다음과 같은 장점(쉬운 운전, 고체의 빠른 혼합, 등온 조건의 유지, 빠른 열 및 물질 전달 속도 등)들을 가지고 있다.

따라서 본 연구에서는 농임산폐기물의 환경친화적 이용기술을 개발하기 위하여 핵심 기술인 급속열분해 및 가스화 반응기의 설계 기술과 공정 운전 자료를 확보한다. 농 임산폐기물들의 열분해 동역학 특성은 열중량 분석기를 이용하여 조사하였으며 이를 이용하여 유동층 반응기의 설계 및 제작을 한다. 유동층 반응기에서는 바이오 오일 생산의 최적화를 위하여 온도, 유량, 높이, 입자 크기 등의 운전 조건에 따른 영향을 분석하고 최적화를 수행한다.

- 급속 열분해를 통해 농임산폐기물을 바이오 오일, 합성가스, 촤로 전환하는 기술
을 개발
- 유동층 공정의 빠른 열 및 물질 전달의 장점을 이용하여 농임산폐기물에 적합한 공
정을 개발
- 운전 조건을 조절하여 바이오 오일의 수율을 극대화
- 바이오오일의 정밀 분석을 통해 고부가가치 화합물을 찾으며 이를 정제할 수 있는
공정을 제안

2.연구개발의 내용 및 범위
농산 임산 폐기물 급속열분해 및 가스화를 통해 환경친화적 제품인 바이오오일과 고 급char를 제조하기 위한 급속열분해 및 가스화 시스템의 개발하며 상용화를 위한 설 계 자료도출과 핵심기술 연구
․농임산폐기물의 급속열분해 반응해석 (300-600℃의 온도영역)
․유동층 열분해 및 가스화 반응기 설계 및 제작(0.1ton/day)
․농임산폐기물의 열분해 특성 및 오일분석
․열분해 및 부분 산화 시의 운전 최적화 및 자료 도출
․오일 생성물 분리 장치 제작과 운전특성 연구(Oil 수율 30% 이상)
․최적 이용방안 제시 및 보급형 시스템 설계자료 도출
(1ton/day 급 기본 설계)
․보급형 시스템의 경제성 평가

3.연구개발결과
- 열분해 kinetic을 측정하기 위한 열천칭 반응기를 설계 및 제작하여 주간벌 목재 (복숭아나무, 감나무, 밤나무), 잣나무 톱밥, 잣껍질, 은행껍질의 열분해 특성을 파악하였다.
- 농임산폐기물의 열분해는 200℃ 이상으로 나타났으며 초기 분해가 낮은 속도로 진 행되다가 급격히 분해가 일어났으며 최대의 열분해 속도는 300-400℃ 사이로 나타났고 승온속도가 증가할수록 그 온도도 높아졌다.
- 열분해가 시작되는 온도는 각각의 시료들의 특성에 따라 조금씩 다르게 나타났으 나 대부분 500℃이하에서 완료되었다.
- 급속열분해와 비슷한 환경인 50℃/min의 승온속도 실험결과, 농임산폐기물의 DTG peak는 1개로 나타났으며 이는 hemicellulose, cellulose, 리그닌이 거의 동시에 열분해되기 때문이다.
- 승온속도가 50℃/min 의 경우, 열분해 반응이 반응온도 구간에서 하나의mechanism 으로 통합되며 농임산폐기물의 활성화 에너지는 25-55kcal/mol이 되었다.
- 열분해 온도가 증가할수록 바이오오일 성분은 감소하였고 가스 성분은 증가하였 다. 또한 촤성분도 오일성분과 마찬가지로 감소하였다. 이는 탄화수소의 열분해가 고 온에서 더욱 활발히 진행되어 가스상으로 전환되어 배출되기 때문이다.
- 유동층 운전 조건중의 하나인 기체 유속에 따른 변화를 살펴보면 4Umf 일때 최대 값을 가짐을 알 수 있다. 이는 기체 유속이 증가하여 유동층과 농임산폐기물간의 혼 합을 증대시키고 열전달 속도를 증가시키기 때문이다.