본 연구는 감귤박(citrus pomace)을 열분해(pyrolysis)하여 바이오차(biochar)로 전환하는 과정을 조사하고, 제조를 위한 최적 조건을 규명하며, 그 물리화학적 특성을 평가하고자 하였다. 탄화(carbonization)는 350~550C의 온도 범위와 10~120분의 체류시간(residence time)을 변화시키며 수행하였다. 탄화 조건이 바이오차 수율, pH, 전기전도도(EC), 원소 조성 비율에 미치는 영향을 체계적으로 조사하였다. 그 결과, 탄화 온도와 체류시간을 증가시킬수록 바이오차 수율은 감소하였으나, 바이오차 pH와 탄소(C) 함량은 증가하였다. 원소 분석에 따르면 탄화가 진행될수록 탄소(C) 함량은 증가한 반면, 수소(H)와 산소(O) 함량은 감소하여 H/C 및 O/C 몰 비율이 낮아졌다. 감귤박 유래 바이오차의 본질적인 낮은 수율과 품질 문제를 해결하기 위해, 리그닌(lignin) 함량이 높은 낙엽(fallen leaves)과의 공동 열분해(co-pyrolysis)를 탐색하였다. 낙엽의 비율을 증가시키면 생성되는 바이오차의 전반적인 수율은 향상되는 반면, 생성된 바이오차의 pH와 EC는 감소하였다.

본 연구는 조경 및 원예에 사용되는 감귤박(감귤 껍질) 토양피복재의 물성을 향상시키고자 생분해성 코팅과 표면 열처리의 적용 효과를 조사하였으며, 감귤 부산물의 활용도를 높이는 것을 목표로 하였다. 감귤박 토양피복재의 불균일한 표면 구조를 해결하기 위해 침지, 롤코팅, 스프레이 코팅을 포함한 다양한 코팅 방법을 적용하였다. 스프레이 코팅 방법은 상대적으로 균일한 코팅 결과를 보였고, 코팅량 조절을 정확하게 제어할 수 있음을 나타냈다. 전분, 아크릴계 코팅, 로진 에멀전 등의 생분해성 코팅의 효과를 비교·평가한 결과, 전분 코팅은 강도 증가가 가장 높았고, 아크릴계 코팅은 내수성 향상에 가장 효과적인 것으로 확인되었다. 스프레이 코팅 횟수를 증가시키면 강도 및 물에 의한 붕괴(해리)에 대한 저항성이 증가하는 것으로 관찰되었다. 또한 스프레이 코팅 횟수에 따라 코팅량을 증가시킬 수 있었으며, 그 결과 강도 및 물에 의한 붕괴에 대한 저항성이 개선되었다. 직접 화염을 이용한 표면 열처리를 수행하였고, 표면 탄화(surface carbonization)를 통해 물에 의한 붕괴에 대한 저항성이 증가하였다. 본 연구는 이러한 표면 코팅 및 처리 방법을 통해 감귤박 토양피복재의 품질과 기능성을 향상시킬 잠재력을 확인하였으며, 기능성 감귤박 토양피복재 생산을 위한 기초 데이터를 제공하였다.

시설(시설재배) 재배를 위한 고형 배지 재배 방법은 식물의 뿌리를 지지하는 지지 배지에 영양 용액을 공급하는 것을 포함하며, 코코넛 코이어, 록울, 펄라이트와 같은 전통적 고형 배지가 흔히 사용된다. 그러나 폐기 과정에서 발생하는 환경 문제 및 원자재 공급의 불안정성과 관련된 문제가 있었다. 본 연구는 국내에서 생성된 폐지와 바이오차를 고형 배지의 원자재로 활용하는 타당성을 평가하였다. 관찰 결과, 폐지 섬유는 중성에 가까운 pH 수준을 나타내며, 적절한 전기전도도(EC) 특성과 높은 친수성을 함께 보여 고형 배지의 원자재로 적용 가능함이 확인되었다. 폐지 섬유로 제조한 고형 배지는 기존의 코코피트(cocopeat) 배지와 비교할 만한 수준의 보수력을 보였으나, 배수 특성은 다소 낮았다. 서로 다른 바이오차를 고형 배지 생산에 적용한 경우, 목재 바이오차의 사용은 보수력을 증가시키는 것으로 나타났으며, 볏짚 바이오차의 적용은 ONP 고형 배지의 배수 특성을 향상시키는 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과는 향후 시설재배를 위한 고형 배지 재배에서 대체 기술을 개발하는 데 기초 자료를 제공할 수 있을 것이다.

제품 보호와 심미적 가치 측면에서 150 g/m2 이상 고그램지에 대한 수요가 증가하고 있다. 접는 과정에서의 높은 기계적 압력으로 인해 발생하는 접힘 균열(fold cracking)은 제지 회사에 있어 이러한 제품의 경제적 타당성을 상당히 저하시킨다. 접힘 균열은 크리징(creasing)을 통해 감소시킬 수 있지만, 섬유 결합이 파괴되면서 결함이 발생할 가능성도 있다. 본 연구에서는 크리징 처리를 하지 않은 고그램지의 접힘 균열을 조사하였다. 제분(beatting) 정도에 따라 6종의 펄프 섬유에 대한 기계적 및 접힘 특성을 평가하였다. 섬유의 미세분(fines) 함량은 제분 조건에 따라 달라졌다. 미세분 함량이 낮은 펄프를 사용하면 접힘 특성이 향상되었다. 경엽수(hardwood) 펄프의 경우, 제분 정도가 증가함에 따라 기계적 특성이 향상되었다. 반면 침엽수(softwood) 펄프는 제분 정도가 증가함에 따라 기계적 특성이 상당히 향상되었으나, 접힘 균열이 증가하였다. 따라서 접힘 균열을 개선하기 위해서는 펄프 섬유의 종류 및 혼합비에 따라 적절한 제분이 적용되어야 한다. 마지막으로, 고그램지의 고유한 특성을 유지하면서 접힘 균열을 제어하기 위한 전략으로 침엽수 펄프의 혼합을 제안한다.

종이 제지의 경제성을 저하시키는 폴드 크랙킹(fold cracking)은 극심한 굽힘 응력에 의해 발생하는 국소 표면 변형이다. 기저지와 코팅지 등 대부분의 종이 제품은 접는 가공 공정 중에 폴드 크랙킹을 일으킨다. 폴드 크랙킹을 제어하기 위해서는 기저지의 기계적 성질을 강화하고, 펄프 섬유 및 원지(stock) 제조 조건의 개질(modification)을 제어함으로써 구조의 유연성을 높일 수 있다. 본 연구는 침강 탄산칼슘(precipitated calcium carbonate, PCC)과 양이온 전분(cationic starch, C-starch)을 첨가했을 때 고중량지(high-grammage paper)의 기계적 성질 변화 양상을 분석하였다. 무기 충전재(PCC)의 적용은 내부 결합 강도와 인장 강도를 현저히 감소시켜 폴드 크랙킹을 유발한 반면, C-starch는 섬유 간 결합 강도를 증가시켜 인장 강도, 내부 결합 강도 및 연신율을 향상시켰다. 그러나 이를 각각 단독으로 적용한 경우에는 강도가 과도하게 증가하거나 감소하여 폴드 크랙킹이 발생하였다. 따라서 C-starch와 PCC를 병합 적용하면 높은 폴드 크랙킹 저항성을 갖는 종이 기반 구조를 형성할 수 있었다. 또한 폴드 크랙킹 저항성이 우수한 경우에는 비교적 낮은 기계적 성질 조건에서도 한 방향으로 치우치지 않고 기계적 성질이 균형 있게 유지되었다.

멀칭을 위한 토양 피복 재료는 지구 온난화로 인해 지면 온도를 조절하고 잡초의 생장을 억제하며 토양의 수분을 유지하기 위해 사용되어 왔다. 플라스틱 기반 멀칭 재료는 주로 토양 피복에 사용되지만, 수분 보유 능력의 부족과 토양을 오염시키는 폐기물 피복 재료의 관리 문제와 같은 관련 문제가 있다. 본 연구에서는 자원 재활용에 기여하고 기능적 평가를 위해 수분 보유 및 압축 강도에 대한 영향을 평가하고자, 감귤 부산물(citrus pomace)과 폐지를 사용하여 토양 멀칭 재료를 제조하였다. 감귤 부산물에 폐지 섬유를 첨가하였을 때 수분 보유 특성과 압축 강도가 증가하였다. 또한 산화칼슘(calcium oxide)을 첨가함으로써 강도 특성이 향상되고 pH를 제어할 수 있었다.

환경 문제가 심화됨에 따라 플라스틱 제품의 친환경적 대안인 펄프 섬유 성형 제품이 주목받고 있다. 이러한 성형 제품의 사용을, 예컨대 완충 포장재와 같은 용도로 확대하기 위해서는 특히 표면 구조의 향상을 중심으로 품질 개선이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 펄프 섬유 성형 제품의 코팅 처리에 의한 품질 향상을 조사하였다. 3차원 구조를 갖는 펄프 몰드의 표면 코팅을 위해 분무 코팅 공정을 적용하였으며, 분무 코팅 공정에 적합한 코팅 용액의 물리적 특성과 공정 조건을 평가하였다. 또한 코팅제로서 천연 고분자 기반 전분 코팅, 라텍스, 생분해성 아크릴 코팅을 적용하고, 이들의 효과를 비교·평가하였다. 내수성 및 내유성을 평가한 결과, 생분해성 아크릴 코팅이 가장 우수한 결과를 보였으며, 수분 차단 성질의 향상 효과도 함께 평가하였다. 펄프 섬유 성형 제품의 표면 코팅은 내수성, 내유성 및 수분 차단 성질을 향상시켜 제품의 품질을 개선할 수 있음을 확인하였다.

본 연구는 도시 지역에서 유래한 낙엽의 탄화 조건이 숯(char)의 특성에 미치는 영향을 평가하였다. 도시 낙엽의 처리(disposal)는 심각한 환경 문제 중 하나이므로, 낙엽의 탄화는 이를 활용도를 높이는 신뢰할 수 있는 방법이 될 수 있다. 본 연구를 위해 연속 탄화 장치를 고안하였다. 낙엽은 스크루 컨베이어를 이용해 이송하였으며, 이를 통해 탄화 시간을 제어할 수 있었다. 탄화 시간과 온도 등 탄화 조건에 따른 탄화 정도는 원소 분석을 통해 평가하였고, 특히 탄소 원소의 조성 비율을 분석하였다. 또한 탄화는 낙엽 숯의 pH를 증가시켰다. 낙엽 숯의 수율은 감소하였으나, 탄화 시간을 증가시키면 미세기공(micro-pore) 구조가 증가하였다. 낙엽 숯의 더 높은 기공률은 더 높은 아이오딘(iodine) 흡착 능력으로 이어졌다.

본 연구는 감귤박(citrus pomace)을 열분해(pyrolysis)하여 바이오차(biochar)로 전환하는 과정을 조사하고, 제조를 위한 최적 조건을 규명하며, 그 물리화학적 특성을 평가하고자 하였다. 탄화(carbonization)는 350~550C의 온도 범위와 10~120분의 체류시간(residence time)을 변화시키며 수행하였다. 탄화 조건이 바이오차 수율, pH, 전기전도도(EC), 원소 조성 비율에 미치는 영향을 체계적으로 조사하였다. 그 결과, 탄화 온도와 체류시간을 증가시킬수록 바이오차 수율은 감소하였으나, 바이오차 pH와 탄소(C) 함량은 증가하였다. 원소 분석에 따르면 탄화가 진행될수록 탄소(C) 함량은 증가한 반면, 수소(H)와 산소(O) 함량은 감소하여 H/C 및 O/C 몰 비율이 낮아졌다. 감귤박 유래 바이오차의 본질적인 낮은 수율과 품질 문제를 해결하기 위해, 리그닌(lignin) 함량이 높은 낙엽(fallen leaves)과의 공동 열분해(co-pyrolysis)를 탐색하였다. 낙엽의 비율을 증가시키면 생성되는 바이오차의 전반적인 수율은 향상되는 반면, 생성된 바이오차의 pH와 EC는 감소하였다.

본 연구는 조경 및 원예에 사용되는 감귤박(감귤 껍질) 토양피복재의 물성을 향상시키고자 생분해성 코팅과 표면 열처리의 적용 효과를 조사하였으며, 감귤 부산물의 활용도를 높이는 것을 목표로 하였다. 감귤박 토양피복재의 불균일한 표면 구조를 해결하기 위해 침지, 롤코팅, 스프레이 코팅을 포함한 다양한 코팅 방법을 적용하였다. 스프레이 코팅 방법은 상대적으로 균일한 코팅 결과를 보였고, 코팅량 조절을 정확하게 제어할 수 있음을 나타냈다. 전분, 아크릴계 코팅, 로진 에멀전 등의 생분해성 코팅의 효과를 비교·평가한 결과, 전분 코팅은 강도 증가가 가장 높았고, 아크릴계 코팅은 내수성 향상에 가장 효과적인 것으로 확인되었다. 스프레이 코팅 횟수를 증가시키면 강도 및 물에 의한 붕괴(해리)에 대한 저항성이 증가하는 것으로 관찰되었다. 또한 스프레이 코팅 횟수에 따라 코팅량을 증가시킬 수 있었으며, 그 결과 강도 및 물에 의한 붕괴에 대한 저항성이 개선되었다. 직접 화염을 이용한 표면 열처리를 수행하였고, 표면 탄화(surface carbonization)를 통해 물에 의한 붕괴에 대한 저항성이 증가하였다. 본 연구는 이러한 표면 코팅 및 처리 방법을 통해 감귤박 토양피복재의 품질과 기능성을 향상시킬 잠재력을 확인하였으며, 기능성 감귤박 토양피복재 생산을 위한 기초 데이터를 제공하였다.

시설(시설재배) 재배를 위한 고형 배지 재배 방법은 식물의 뿌리를 지지하는 지지 배지에 영양 용액을 공급하는 것을 포함하며, 코코넛 코이어, 록울, 펄라이트와 같은 전통적 고형 배지가 흔히 사용된다. 그러나 폐기 과정에서 발생하는 환경 문제 및 원자재 공급의 불안정성과 관련된 문제가 있었다. 본 연구는 국내에서 생성된 폐지와 바이오차를 고형 배지의 원자재로 활용하는 타당성을 평가하였다. 관찰 결과, 폐지 섬유는 중성에 가까운 pH 수준을 나타내며, 적절한 전기전도도(EC) 특성과 높은 친수성을 함께 보여 고형 배지의 원자재로 적용 가능함이 확인되었다. 폐지 섬유로 제조한 고형 배지는 기존의 코코피트(cocopeat) 배지와 비교할 만한 수준의 보수력을 보였으나, 배수 특성은 다소 낮았다. 서로 다른 바이오차를 고형 배지 생산에 적용한 경우, 목재 바이오차의 사용은 보수력을 증가시키는 것으로 나타났으며, 볏짚 바이오차의 적용은 ONP 고형 배지의 배수 특성을 향상시키는 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과는 향후 시설재배를 위한 고형 배지 재배에서 대체 기술을 개발하는 데 기초 자료를 제공할 수 있을 것이다.

제품 보호와 심미적 가치 측면에서 150 g/m2 이상 고그램지에 대한 수요가 증가하고 있다. 접는 과정에서의 높은 기계적 압력으로 인해 발생하는 접힘 균열(fold cracking)은 제지 회사에 있어 이러한 제품의 경제적 타당성을 상당히 저하시킨다. 접힘 균열은 크리징(creasing)을 통해 감소시킬 수 있지만, 섬유 결합이 파괴되면서 결함이 발생할 가능성도 있다. 본 연구에서는 크리징 처리를 하지 않은 고그램지의 접힘 균열을 조사하였다. 제분(beatting) 정도에 따라 6종의 펄프 섬유에 대한 기계적 및 접힘 특성을 평가하였다. 섬유의 미세분(fines) 함량은 제분 조건에 따라 달라졌다. 미세분 함량이 낮은 펄프를 사용하면 접힘 특성이 향상되었다. 경엽수(hardwood) 펄프의 경우, 제분 정도가 증가함에 따라 기계적 특성이 향상되었다. 반면 침엽수(softwood) 펄프는 제분 정도가 증가함에 따라 기계적 특성이 상당히 향상되었으나, 접힘 균열이 증가하였다. 따라서 접힘 균열을 개선하기 위해서는 펄프 섬유의 종류 및 혼합비에 따라 적절한 제분이 적용되어야 한다. 마지막으로, 고그램지의 고유한 특성을 유지하면서 접힘 균열을 제어하기 위한 전략으로 침엽수 펄프의 혼합을 제안한다.