가축분뇨 중 돈분을 이용한 성형장치별 고체연료 성형특성에 관한 연구

A Study on pelletizing features of flat & ring dies pelletizers for producing manure derived fuel using pig manure

우리나라 가축분뇨 발생량은 2014년 기준 약 175.6천 m3/일로, 이중 대부분이 퇴·액 비화로 처리되고 있다. 따라서 본 연구에서는 가축분뇨 에너지화를 위해 가축분뇨 중 돈분을 대상으로 현재 활용되고 있는 플랫다이스 및 링다이스 성형장치를 이용한 성형 실험을 수행하여 각 장치별 성형특성을 확인하고 생산되는 펠렛이 고체연료 품질 기준 에 부합하기 위한 장치별 투입 가능한 돈분 원료의 조건을 확인해보고자 하였다. 실험 결과 플랫다이스 성형장치의 경우 수분 17.58 wt.% ~ 24.23 wt.%의 시료를 성형 하여 수분 감량이 최소 0.54 wt.%에서 최대 3.14 wt.%까지 발생하였고 회분 함량은 21.62 wt.% ~ 24.04 wt.%로 회분 기준인 30 wt.%를 만족하였다. 그러나 수분 20 wt.% 초과 시료 투입시 점성에 의한 뭉침 현상이 발생하여 투입 돈분의 수분 범위가 20 wt.%에 가까워야 하는 것을 확인하였다. 또한, 저위발열량이 2,815 kcal/kg ~ 2,964 kcal/kg으로 기준인 3,000 kcal/kg 보다 낮게 나타났는데, 링다이스 성형실험 시 이를 보완하여 연료첨가제(Fe이온 첨가제)를 중량 대비 3% 섞은 돈분 시료를 사용하였다. 그 결과 수분 6.52 wt.% ~ 21.88 wt.%의 시료를 성형하여 수분 감량이 최소 2.66 wt.%에서 최대 10.55 wt.%까지 발생하였고 이는 플랫다이스보다 2.12 wt.% ~ 7.41 wt.% 수분 감 량이 높아 반입 시료에 대한 수분 대응성이 더 높은 것을 확인하였다. 저위발열량은 3,588 kcal/kg ~ 3,985 kcal/kg으로 기준치를 모두 만족하였으나 회분 함량이 34.80 wt.% ~ 35.39 wt.%로 기준치를 초과하였는데 이는 연료첨가제 함량에 기인한 것으로 판단되 며, 회분 및 저위발열량 기준을 만족하기 위해서는 향후 돈분 원시료의 품질관리 및 연료첨가제 함량 변화에 따른 추가 실험이 필요할 것으로 사료된다.