태만천일
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : HTC 공정을 이용한 가축사체 에너지화 영문 : The Energization of LiveStock Carcass Through HTC Process
과제 팀명
태만천일 팀
지도교수
홍성동 교수님
개발기간
2018년 9월 ~ 2018년 12월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 환경공학부·과 2010890005 김**
서울시립대학교 환경공학부·과 2012890057 장**
서울시립대학교 환경공학부·과 2013890057 임**
서울시립대학교 환경공학부·과 2013890063 전**
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
우리나라에서 가축사체를 처리할 때 소각, 매립 등의 방법으로 사용한다. 이때, 소각이나 매립과 같은 처리방법은 대기오염물질과 침출수 등을 발생시키는 단점이 있다. 이 때문에 2차환경오염이 없는 처리방법이 필요하다. 이때, 가축사체는 조성이 일정하기 때문에 바이오가스나 바이오디젤 등 에너지 생산 효율이 높기 때문에 바이오매스로써의 가치가 높다. 따라서 질병에 오염된 가축사체를 바이오에너지를 생산할 수 있는 HTC공정을 이용하여 안전하게 처리하기 위한 방안을 제시하려고 한다. 가축사체를 HTC공정으로 처리할 경우 회분함량이 높게 나타난다. 이 때문에 폐목제와 가축사체를 혼합하여 공정을 가동하였다. 최적의 혼합비는 가축사체와 폐목재를 3:1로 혼합하였을 때 이고 이때 생산된 바이오차는 고형연료제품품질기준을 모두 만족하였다.
개발 과제의 배경
구제역, 조류독감의 상황에서 발생하는 가축사체에 대한 올바른 처리를 개발하여 기존의 처리방법의 문제점을 해결해야 한다. 가축사체의 처리방법은 소각, 매립, 화학적 처리, 혐기성분해, 퇴비화 등이 있다. 기존의 처리방법들은 모두 나름의 장점을 가지고 있지만 2차적인 환경오염 문제를 가지고 있다. 소각시설은 많은 양의 가축사체를 처리할 수 있지만 NOx나 미세먼지와 같은 대기오염물질을 발생시키므로 2차적인 환경오염이 예상된다. 매립은 가장 많이 사용되는 가축사체 처리방법이다. 매립을 통한 처리는 빠른 시간에 많은 양의 사체를 처리함으로써 이동, 처리중의 2차적인 오염을 방지할 수 있다. 하지만 매립지역에서 침출수가 발생할 경우 침출수를 처리하는 처리시설을 고려해야할 뿐 아니라 침출수에 의한 2차적인 오염피해가 발생할 수 있다. 가축사체는 조성이 일정하기 때문에 바이오가스나 바이오디젤 등 에너지를 생산할 수 있는 잠재력이 높다. 이런 이유 때문에 열수탄화기술을 이용하여 바이오차를 생산할 경우 높은 효율성을 보일 것이다.
개발 과제의 목표 및 내용
목표
본 과제의 목적은 매립과 소각 등의 기존의 가축 사체 처리 방식의 문제점을 개선하여 환경에 안전하고 효율적인 가축 사체의 처리 방식을 개발·제안하는 데 있다. 기존의 처리 방식의 문제점인 대기오염물질의 발생, 침출수와 악취 발생의 문제가 발생하지 않는 기법들을 통해 가축사체를 자원화 하는 것을 목표로 한다.
개발 과제의 내용
바이오에너지란 유기체를 이용하여 석유에너지를 대체할 수 있는 에너지이다. 열화학적 변화법은 산소가 결핍된 상태에서 고온, 고압 하에서 가열하여 유기체를 탄화, 액화 및 가스화를 유도하는 방법이다. 이때 HTC기술은 다른 열화학적 변화 방법에 비하여 비교적 낮은 온도에서 공정을 운전할 수 있기 때문에 HTC기술을 이용한 처리방법을 만들려고 한다. HTC 기술은 유기성물질을 고온 및 고압에서 반응시켜 biochar를 얻어내는 기술로 biochar는 유기성물질을 수산화이온과 수소이온으로 추출한 후 재합성시켜 유기성물질을 새로운 고분자물질로 형성시킨 것이다. 이 biochar를 석탄과 같은 에너지 원료로 이용시켜 가축사체를 통해 에너지를 회수하는 효과를 이끌 수 있을 것이다.
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- 전 세계적인 기술현황
2014년 ~ 2016년 농림축산식품부에 보고된 보고서에 따르면 해외의 가축사체 처리하는 방법은 다음과 같다. 영국은 2001년에는 소각으로 가축사체를 처리하였으나 소각에서 발생하는 대기오염물질 문제 때문에 매립을 이용해 처리하기 시작했다. 영국과 같은 유럽은 이처럼 매립을 소각과 함께 병용하면서 가축사체를 처리한다. 스웨덴은 매립을 이용하여 가축사체를 처리하지만 소규모 가축사체의 경우 소각을 이용해서 처리한다. 네덜란드의 경우 매립방법을 금지하기 때문에 랜더링을 이용해서 가축사체를 주로 처리한다. 미국은 매립에 이용할 수 있는 땅이 넓기 때문에 가축사체 대부분을 매립을 이용해서 처리한다. 일본은 섭씨 60℃ 이상의 온도에서 가축사체를 처리해 조류AI의 원인인 병원균을 사멸시키는 방법으로 가축사체를 처리한다.
- 특허조사 및 특허 전략 분석
현재 우리나라에는 가축사체를 열분해나 매립, 소각 처리하는 기술에 대한 특허는 많이 출원되어 있는 실정이지만 가축사체를 HTC를 이용하여 BioChar를 만들어서 연료화 시키는 공정이나 기술에 대한 특허는 없다. 특허가 없는 이유를 분석해보기 위해 국내·외 논문을 검색해보니 닭의 고기와 뼈를 이 용하여 BioChar를 만들었을 경우 성분 분석 결과 발열량을 비롯한 다른 기준은 우리나라를 포함한 다른 나라들의 Bio 고형연료 기준을 만족했으나 회분 성분이 기준 값을 만족하지 못한 것으로 나타났다. 따라서 이번 과제를 통해 Bio 고형연료 기준을 만족시키기 위해서 기존의 가축사체의 고기와 뼈에다 폐목재를 첨가하여 BioChar를 만들고 Bio 고형연료 기준을 만족하면서 최대한의 발열량을 얻을 수 있는 적정 비율을 찾기 위하여 Batch Test를 반복 수행할 것이다.
- 기술 로드맵
시장상황에 대한 분석
- 경쟁제품 조사 비교
- 마케팅 전략 제시
SWOT 분석을 통하여 사용할 기술의 장·단점들을 확인하였다. 이때, 설계에 대한 마케팅을 실시할 때 설계할 공정의 강점과 기회를 활용으로 우리 설계의 좋은 점들을 부각시켜 마케팅을 적용할 것이다. 즉, HTC 공정의 장점인 가축사체를 처리하고 에너지를 회수 한다는 친환경적이고 자원순환 공법을 부각시킬 것이다. 또한 가축 폐기물뿐만 아니라 가 축 분뇨나 농장 폐기물과 유해 조수도 함께 처리하여 에너지를 추가적으로 회수할 수 있다. 이러한 기존의 처리 방법과는 다른 새로운 기술을 통해 가축사체를 처리함으로써 우리나라의 환경을 보전하고 미래가치를 지키는 방향으로 마케팅전략을 수립할 것이다.
개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
내용
경제적, 사회적 기대 및 파급효과
내용
기술개발 일정 및 추진체계
개발 일정
내용
구성원 및 추진체계
내용
설계
설계사양
제품의 요구사항
내용
설계 사양
내용
개념설계안
내용
이론적 계산 및 시뮬레이션
내용
상세설계 내용
내용
결과 및 평가
완료 작품의 소개
프로토타입 사진 혹은 작동 장면
내용
포스터
내용
관련사업비 내역서
내용
완료작품의 평가
내용
향후계획
내용
특허 출원 내용
내용
