Ⅰ. 제 목
임산폐기물로부터 연료유 생산을 위한 폐기물 재활용 원천 촉매 기술 개발

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
국내 목재 폐기물은 선별, 수거, 운반, 보관 등의 측면에서 재활용 시스템에 대한 적용이 용이한 물성을 갖추고 있음에도 불구하고 발생량 규모에 비하여 낮은 재활용률을 기록하고 있다. 본 과제는 임산 폐기물인 폐목재로부터 화석연료를 대체할 수 있는 청정연료를 제조할 수 있는 원천 촉매 시스템을 개발하는 것을 목적으로 하고 있다.

 

또한 이러한 기술개발은 화석연료의 대체 효과 뿐만 아니라 폐목재의 폐기처리 비용 저감 및 청정연료 사용으로 인한 대기오염 배출 물질의 감소 등의 다양한 경제적, 환경적 효과를 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있다.

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
폐목재로부터 fast pyrolysis 방법을 적용하여 액상 생성물인 바이오오일을 생산하고 이를 다시 촉매를 통한 개질 공정을 거쳐 연료 수준으로 품질향상을 이룩하고자 한다.

Ⅳ. 연구개발결과
평균입경 0.7mm, 반응온도 400-450℃, 유량 4 L/min, 시료투입속도 3.8 g/min의 조건하에서 열분해 시킨 결과 건조단위 22 MJ/kg의 발열량을 갖는 60 wt%의 바이오오일 수율을 얻었으며, 고형물 함량 및 회분함량이 낮은 양질의 오일을 생산하였다.

Top-down 및 bottom-up 방법으로 합성하여 수열안정성이 높은 다양한 MMZ 촉매 상에서 증기상 생성물을 직접개질한 결과 바이오오일 내 존재하던 산소성분은 H2O, CO 및 CO2로 전환되면서 산소함유 연료와 비슷한 수준의 26 MJ/kg의 발열량을 갖는 오일로 질적 향상을 이루었다. 촉매의 재생-개질반응의 반복을 통해 MMZ 촉매의 안정성을 확인할 수 있었다.

 

특히 본 연구에서 적용한 촉매와 유사한 메조기공의 MFI와 비교했을 때 높은 바이오오일 수율 뿐 아니라 바이오오일 내 방향족 탄화수소류 농도가 낮은 환경친화적인 청정연료를 생산하였다. 또한 금속종을 도입한 다원기능성 촉매의 경우 산점을 조절할 수 있어 바이오오일 수율을 증가시킬 수 있었다.

Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획
본 연구는 원천기술 개발로서 그 역할을 충실히 하여 앞으로의 상업화의 가능성을 제시하였다고 할 것이다. 실제 상업용 보일러 연료로서 적용가능성이 성공적으로 확인된다면 실용화 사업을 추진할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 본 연구를 통해 개발된 촉매는 다양한 촉매공정에 도입적용이 가능하리라 판단된다.

 

 

[원문 파일첨부 참조]