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저자정보
조남석 (충북대학교 목재종이과학전공) 최태호 (충북대학교 목재종이과학전공) 김홍은 (충북대학교 목재종이과학전공) 이석호 (충북대학교 기계공학부) 이충구 (충북대학교 기계공학부)
저널정보
한국목재공학회 목재공학(Journal of the Korean Wood Science and Technology) 목재공학 제37권 제1호
발행연도
2009.1
수록면
94 - 104 (11page)

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본 연구는 폐바이오매스로서 활엽수(hardwood, HW)톱밥, 침엽수(softwood, SW)톱밥, 산야초류(grass) 등 3종의 발효재료를 이용, 3종의 나선형 열교환기와 1종의 평판형 열교환기를 제작하여 발효과정에서 생산되는 발효열을 가장 효율적으로 회수할 수 있는 발효열 교환장치 개발을 위하여 실시하였다. 본 연구에서는 다양한 바이오매스재료의 적절한 원료 배합을 통한 발열 및 열교환 특성을 조사하고 실제 농가에 설치 및 해체가 용이한 열교환기를 개발하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 나선형 열교환기를 사용한 발효열 실험에서 활엽수톱밥 및 침엽수 : 활엽수톱밥(50 : 50) 처리보다는 활엽수톱밥 : 산야초(90 : 10)의 발효가 약 3개월간의 긴 발열기간을 나타냈으며, 발효상을 통과한 물의 온도를 100일간 측정한 결과, 중앙부가 $64.5{\sim}76.5^{\circ}C$로 매우 높았고, 물탱크 온도는 $33{\sim}48^{\circ}C$ 범위였으며, 출구의 수온은 $33{\sim}44^{\circ}C$로서 4~5인 기준의 가정용 온수공급이 가능함이 확인되었다. 수행한 4종의 열교환기 실험 결과, 나선형 열교환기 HX-H1은 수온이 $35{\sim}36^{\circ}C$범위로서 더 이상의 온도상승이 없었고, HX-H2는 수온이 $40{\sim}45^{\circ}C$로서 실험기간 중 일정한 온도분포를 보였다. 한편 HX-H3는 최고온도 $68{\sim}70^{\circ}C$, 최저온도 $30^{\circ}C$, 평균온도 $50^{\circ}C$였고, 출구의 온수온도는 $33{\sim}44^{\circ}C$ 범위로서 45일간 공급 가능하였다. 평판형 열교환기 HX-P는 수온이 $42{\sim}58^{\circ}C$로서 3개월 이상 온수공급이 가능하였으므로 4~5인 기준의 가정용 난방 및 온수공급에 문제가 없는 것으로 확인되었다. 그러므로 평판형 열교환기 HX-P는 나선형 열교환기 HX-H에 비해 발효상 내부에 열교환용 파이프가 빈틈없이 배치되어 발효상 전면적을 통해 발효열을 최대로 회수할 수 있었으며, $42{\sim}58^{\circ}C$의 발효열을 최대 3개월정도 이용 가능하였고, 장시간 운용에도 온도가 급강하 하는 등의 문제가 발생되지 않았다. 따라서 발효열교환기는 나선형 시스템보다는 발효열의 회수 효율이 매우 높으면서도, 열교환장치의 제작, 설치, 해체가 용이한 평판형 시스템이 유리한 것으로 나타났다.
#fermentation #waste biomass #heat exchanger #helical-type heat exchanger #plate-type heat exchanger #heat recovery

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김지동 / 2001 / 유기물 폐기물의 고속 혐기발효 및 메탄가스 정제 이용기술 google schola 안원영 / 1981 / 목질계에너지 자원과 이용방향 / 임산에너지학회지 1(1):30~34 dbpia 이종윤 / 1989 / 목질계바이오메스의 이용(1). 폭쇄장치의 제작 및 폭쇄재의 조성 / 목재공학 17(2):65~73 google schola 이충구 / 2004 / 폐 바이오매스를 이용한 폐열 회수 열교환기에 관한 연구 / 설비공학 논문집 16(6):514~521 google schola 이돈구 / 2005 / 산림 폐 바이오매스를 활용한 발효열교환장치 개발 :1~245 google schola

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