바인더의 첨가가 목재 펠릿의 연료적 특성에 미치는 영향

Abstract

본 연구는 낙엽송과 백합나무 톱밥을 이용한 펠릿의 제조 과정에서 바인더로 일정량의 유채박, 커피부산물, 수피, 솔방울, 리그닌 분말을 첨가하여 바인더의 종류 및 첨가량이 내구성을 포함한 펠릿의 품질에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행하였다. 바인더와 함께 제조한 펠릿의 품질은 국립산림과학원에서 고시한 목재 펠릿 품질 규격 1등급 기준을 대부분 상회하였으며, 일부 과다한 양의 바인더를 첨가하여 제조한 펠릿에서만 높은 회분 함량으로 2~3등급 기준을 만족하는 것으로 조사되었다. 바인더 종류 및 첨가량에 따른 펠릿의 내구성은 리그닌, 유채박 그리고 커피부산물을 첨가하여 제조한 펠릿에서 우수하였으며, 백합나무 펠릿은 첨가량의 증가와 함께 내구성도 향상되었다. 한편 낙엽송 펠릿의 경우 첨가량의 증가에 따른 내구성 향상 효과는 크지 않았으며, 수피와 솔방울을 바인더로 사용하였을 때 첨가량의 증가와 함께 내구성이 감소하였다. 제조된 펠릿의 광학/전자현미경 관찰을 통하여 바인더의 종류에 따른 차이를 명확하게 확인할 수 없었으나, 첨가량에 따른 차이는 명확하게 관찰할 수 있었다. 결과를 종합하면, 바인더의 첨가는 목재 펠릿의 품질 향상에 대부분의 항목에서 기여하였으며, 특히 커피부산물을 바인더로 사용하여 제조한 펠릿의 경우 모든 품질에서 뚜렷한 향상을 확인할 수 있었다. 향후 저렴한 바인더의 안정적인 확보가 이루어진다면 바인더의 첨가로 인하여 연료적 품질이 향상된 목재 펠릿의 상용화가 가능할 것으로 확신한다. This work was conducted to investigate the effect of the addition of binders, such as rapeseed flour, coffee waste, bark, pine cone and lignin powder, on the fuel characteristics of the pellets fabricated with larch and tulip tree sawdust. Moisture content, bulk density and higher heating value of most pellets fabricated with the binders exceeded the 1st-grade pellet standard designated by Korea Forest Research Institute, but ash content of the pellets fabricated with rapeseed flour or bark of 10 wt% on the dry weight basis of sawdust was satisfied with just the 2nd- or 3rd-grade standard. The durability of tulip tree-pellets was positively influenced by the addition of rapeseed flour, coffee waste or lignin powder and increased with increasing the amount of the binders. For larch-pellets, the increase of binders did not greatly affect the durability, and even the durability reduced with the increase of bark or pine cone. From the microscopic observation, the obvious feature of pellet surfaces was not identified by the type of binder but by the addition amount of the binder. In summary, the addition of binders contributed to the fuel characteristics of wood pellets, and particularly the characteristics of wood pellets fabricated with coffee waste improved greatly. Therefore, if the binders are secured sufficiently with a reasonable cost, it might be possible to commercialize wood/binder pellets, which have better fuel characteristics than conventional wood pellets.