• 멤브레인
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• 제22권3호
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• pp.155-170
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• 2012

연료전지는 석유엔진과 비교하여 높은 전류밀도와 효율성, 그리고 친환경적이기 때문에 21세기 들어 대체 발전시스템으로서 각광받아왔다. 연료전지 시스템에서 고분자 전해질 막은 핵심부품으로써 현재 Nafion막이 연료전지시스템에서 사용 중이지만 높은 제조단가와 고온에서 낮은 전도도를 가지는 단점을 가지고 있다. 그러므로 많은 학자들이 낮은 제조단가, 높은 물리적 특성들을 달성하기 위한 연구를 진행하여 왔으며 연료전지의 상용화와 동시에 고성능의 연료전지의 개발을 위하여 많은 방법들이 개발되어 왔다. 그중, 유무기 복합막은 유기물과 무기물의 물성을 균일하게 조합할 수 있으므로 잠재성을 가지고 있는 제조방법이다. 본고에서는 다양한 무기물이 사용되어 제조된 유무기 복합막의 연구동향에 대하여 조사하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권7호
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• pp.1648-1653
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• 2009

석유와 같은 화석연료는 $CO_2$의 방출로 인해 지구 온난화의 원인이 되고, 그 매장량 또한 한정되어 있다. 따라서 대체에너지에 관한 관심이 증대 되고 있고 이러한 대체 에너지 중 식물성 오일은 환경 친화적이며 재생산이 가능한 에너지원으로 기존의 고효율의 디젤유와 유사한 특성을 가지고 있다. 또한 식물성 오일은 $CO_2$방출에 의한 지구 온난화 문제를 줄일 수 있는 방법중의 하나로도 잘 알려져 있다. 본 연구에서는 곡물가격 상승과 식량자원 부족문제를 해결하기 위하여 폐식용유를 사용하였다. $15{\mu}m$구멍 입경을 갖는 시브를 사용하여 폐식용유(WVO)로부터 불순물과 침전물을 제거 한 후 Homo-mixer를 사용하여 5000rpm에서 10분간 디젤유와 혼합하였다. WVO와 디젤 블렌딩 용액의 요오드가(Iodine Value)와 점도 변화를 조사한 후 최종적으로 디젤 엔진에 적용결과 엔진구동에 가능성이 있음을 확인 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.660-667
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• 2018

본 연구에서는 천안시 병천 하수종말처리장의 '열건조물'로 고형연료를 제조하기 위하여 유중건조 공정의 최적 조건을 선정하는 연구를 수행하였다. 연구결과물의 특성을 평가하기 위하여 $130^{\circ}C$, $160^{\circ}C$, $190^{\circ}C$의 온도조건에서 '유증발량 측정실험' 및 '열건조물의 유중건조 실험'을 수행하였으며, 칼로리미터와 TGA 장비를 이용하여 고형연료의 성능을 측정하였다. 또한 휴대용 복합악취측정기를 이용하여 유중건조 중 복합악취, 암모니아, 황화수소 및 총 휘발성 유기화합물의 발생농도를 측정하고, EDS 장비를 이용하여 성분분석 연구를 수행하였다. 대량생산을 고려하여 기름과 열건조물의 무게비를 임의의 비율인 4:1로 고정하였고, $130^{\circ}C$에서는 일부 내부수의 순간적인 건조 이후 기름과 열건조물의 물리적인 혼합만이 진행된다고 판단된다. 환경 친화적인 측면을 고려하였을 때, $160^{\circ}C$와 $190^{\circ}C$의 건조효율에 큰 차이가 없으므로 $160^{\circ}C$의 건조온도에서 5분 이내로 처리하는 것을 최적 조건으로 선정하였다. 본 연구에서 재조한 고형연료의 신뢰성을 확보하기 위해 화력발전소 현장연료와의 성능비교 연구를 진행한 결과 발열량 4,449kcal/kg, 함수율 2%, 회분함량 34%로 현재 사용 중인 현장연료보다 대체로 우수한 성능을 나타내었으므로 기존의 목재펠릿 뿐만 아니라 석탄에너지 또한 충분히 대체할 수 있을 것이라 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.249.2-249.2
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• 2010

최근의 고유가와 환경오염에 대한 대응 수단으로 수송용 바이오연료의 보급에 대한 관심이 세계적으로 높아지고 있다. 이 중 바이오디젤은 동식물성 기름으로부터 메탄올과의 전이에스테르화 반응에 의해 생산되는 경유대체 연료로서 환경 친화성과 지속가능성이 인정됨에 따라 그 생산량이 급격히 증가하고 있다. 바이오디젤의 생산량이 증가함에 따라 대두유, 유채유, 팜유 등의 원료유 가격 상승 및 수급 불안정 문제가 대두되고 있으며 식량자원과의 충돌 문제도 발생되고 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로 유리지방산 함량이 높은 저가유지 자원(폐식용유, 폐돈지, 폐우지, soapstock, trapped grease)을 이용한 공정 개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 비활용되고 있는 해외 열대작물 열매씨앗에서 착유한 식물성 오일의 바이오디젤 원료유로서의 사용 가능성을 검토하였다. 열대작물 오일의 물성 분석 결과 고형물, 수분, 인, 유리지방산 함량이 대두원유보다 매우 높게 나타났다. 오일 중의 인지질은 바이오디젤 제조 반응후 에스테르와 글리세린의 층분리를 방해하여 공정 효율을 감소시키고 유리지방산은 염기촉매와 결합하여 지방산염을 생성해 생산수율을 감소시키는 문제를 일으킨다. 고형물과 수분은 여과와 감압증발에 의해 쉽게 제거가 가능하였다. 15~20%의 유리지방산 함유 열대작물 오일의 전처리를 위해 균질계 산촉매와 비균질 고체 산촉매를 이용해 에스테르화 반응 효율을 조사한 결과 황산이 가장 높은 효율을 보였다. 반응표면분석법(Response Surface Method, RSM)을 적용해 메탄올과 촉매량의 2변수 에스테르화반응 최적화를 수행한 결과 메탄올 26%, 촉매 0.98%로 최적 조건이 도출되었으며 초기 산가 33mgKOH/g에서 0.98mgKOH/g으로 감소됨을 확인하였다. 전처리 정제한 오일의 물성분석 결과 고형물 0.1%, 수분 0.10%, 산가 1.0mgKOH/g, 인함량 20ppm 이하로 바람직한 원료유가 생산됨을 알 수 있었다. 제조된 원료유를 이용해 전이에스테르화 반응 최적화 실험을 RSM에 근거하여 진행한 결과 KOH 0.8%, 메탄올:오일 몰비 6.2:1, 반응온도 $60^{\circ}C$, 교반속도 200rpm, 반응시간 30분으로 나타났으며 증류 정제전 97.3%, 증류후 100.0%의 바이오디젤을 생산 할 수 있었다. 열대작물 오일의 전처리 공정은 메탄올을 과잉양으로 사용함으로 효과적인 알콜 회수 공정이 중요하다. 전처리 후 층분리를 통해 회수되는 메탄올 중의 수분함량은 2%~7%로서 이를 전처리 반응에 재사용하기 위해서는 0.3%이하의 수분함량으로 정제가 필요하다. 본 연구에서는 고가의 증류탑 형태가 아닌 단증류방식으로 2단계 내지 3단계로 0.3% 수분의 메탄올 회수 조건을 도출하였으며 파일롯 공정 설계를 진행하고 있다. 이로서 본 연구의 열대작물 오일은 저가로 충분한 물량의 확보가 가능하다면 바이오디젤 원료 자원으로서 큰 활용가치가 있는 것으로 판단된다.

• 한국분무공학회지
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• 제17권4호
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• pp.197-204
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• 2012

The vast stores of biomass available in the worldwide have the potential to displace significant amounts of fuels that are currently derived from petroleum sources. Fast pyrolysis of biomass is one of possible paths by which we can convert biomass to higher value products. The wood pyrolysis oil (WPO), also known as the bio crude oil (BCO), has been regarded as an alternative fuel for petroleum fuels to be used in diesel engine. However, the use of WPO in a diesel engine requires modifications due to low energy density, high water contents, low acidity, and high viscosity of the WPO. One of the easiest way to adopt WPO to diesel engine without modifications is emulsification of WPO with diesel or bio diesel. In this study, a DI diesel engine operated with diesel, bio diesel (BD), WPO/BD emulsion was experimentally investigated. Performance and gaseous & particle emission characteristics of a diesel engine fuelled by WPO/BD emulsion were examined. Results showed that stable engine operation was possible with emulsion and engine output power was comparable to diesel and bio diesel operation.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제31권6호
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• pp.457-462
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• 2006

Our environment is faced with serious problems related to the air pollution from automobiles in these days. In particular, the exhaust emissions from diesel engine are recognized main cause which influenced environment strong. In this study, the potential possibility of biodiesel fuel and oxygenates additives (dimethoxy methane) was investigated as an alternative fuel for a naturally aspirated direct injection diesel engine. The smoke emission of blending fuel (biodiesel fuel 90vol-% + DMM 10vol-%) was reduced in comparison with diesel fuel, that is, it was reduced approximately 70% at 2500 rpm, full load. But, power, torque and brake specific energy consumption didn't have no large differences. But, NOx emissions from biodiesel fuel and DMM blended fuel were increased compared with commercial diesel fuel.

• 기계저널
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• 제31권9호
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• pp.800-811
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• 1991

'70년대에 석유파동을 겪으면서 국내에서는 태양에너지 이용기술 개발의 필요성을 인식하여 비 상한 관심을 갖고 태양에너지 연구소를 설립하는 등 대체에너지원 개발에 박차를 가해왔다. 그 러나 '80년대 중반 이후 유가의 지속적인 안정으로 기술개발 투자가 점차 둔화되고 있는 실정 이다. '90 년대 중반에 예상되는 고유가 시대와 작년의 걸프사태와 같은 돌발적인 사태에 기인한 유가 불안정 요인은 우리 나라와 같은 석유자원이 전무한 상태에서는 매우 충격적인 일로 받아 들여지고 있다. 그 뿐 아니라 화석연료의 사용 증가에 따른 지구온난화 현상 및 환경보전 문제가 크게 부각되고 있는 현상태에서 태양에너지 이용기술 개발은 장기적인 계획 하에 지속적으로 추진되어야 할 것이다. 이와 같은 주변환경의 변화와 에너지 공급의 안정화를 위해서도 새로운 자세와 정책적인 기술개발 투자 및 지원을 강화해야 할 것이다. 태양열 이용기술 중 일부 실용 화된 분야는 적극적인 보급 활성화가 이루워지도록 지원을 해야하며 기술개발을 위한 연구비를 선진국 수준으로 높혀야 할 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.176.2-176.2
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• 2011

피마자유(Castor oil)는 합성수지, 그리스, 유압용 오일, 윤활기유 등의 다양한 용도로 쓰이는 오일로서 점도가 높고 무색에서 황갈색을 띈다. 피마자유 추출은 압착 착유 또는 용매 추출로 얻게 되며 본 실험에 사용된 오일은 압착 착유한 것으로 매우 진한 갈색을 띄는 정제전 오일을 이용하였다. 실험에 사용된 피마자유의 초기 산가는 1mgKOH/g 이하로 낮은 유리지방산 함량을 보였으며 수분은 0.3%로 전이에스테르화 반응을 위해서는 수분 증발이 필요했다. 피마자유의 바이오디젤 생산을 위해 진행된 물성 분석 항목은 산가, 수분, 인함량, 황함량, 점도, 고형물이며 원료유와 그 바이오디젤에 대해 각각 물성 분석을 실시하였다. 피마자유의 가장 큰 특징은 다른 식물성 오일과는 다르게 오일이 알코올에 녹는 특성이 있으며 이런 이유로 전이에스테르화 반응 후 바이오디젤과 글리세롤이 분리되지 않는 문제점을 갖고 있다. 피마자유를 이용해 제조한 바이오디젤, 즉 지방산메틸에스터의 함량을 분석한 결과 약 90%의 메틸에스터화 반응 전환율을 나타내었으나 국내외 품질규격상의 탄소수 C14~C24:0의 지방산 에스터(fatty acid methyl esters)로 검출되는 바이오디젤의 함량은 10% 미만으로 나타났으며 나머지 90%는 라이신올레익산메틸에스터(ricinoleic acid methyl ester)로 분석되었다. 따라서, 기존의 대두유, 유채유, 팜유, 폐식용유로부터 제조한 바이오디젤과 물성이 매우 상이하고 특히 끊는점(boiling point)과 점도가 높아 경유 대체연료로는 활용이 불가능할 것으로 판단된다. 하지만 기존의 다양한 용도의 오일로 사용하기 위해 정제하는 과정에서 전체 착유 오일중의 약 10%만을 선택적으로 분리하여 바이오디젤 원료로 활용하는 방안은 가능할 것으로 판단된다.

• 무역학회지
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• 제43권6호
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• pp.93-112
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• 2018

최근 항만구역내의 대기오염원 감축을 위해 미국을 비롯한 중국 등 세계 각국의 노력이 다양하게 이뤄지고 있다. 항만에 기항하는 선박이 많아질수록 물동량과 선박에서 배출되는 대기오염물질 역시 증가되고 있기 때문에 항만공사와 선사 및 터미널운영사의 사회적책임이 중요해 지고 있다. 육상전력공급시설(AMP)은 선박의 디젤발전기를 대체하여 육상 전력을 선박에 공급함으로서 발전기에서 배출되는 대기오염물질을 감소시키는 공해방지대책이다. 본 연구는 광양항의 효율적인 육상전력공급설비 운영방안 도출을 위해 정박 시 AMP요금과 Bunk Fuel 요금을 비교하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.102-112
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• 2012

The vast stores of biomass available in the worldwide have the potential to displace significant amounts of fuels that are currently derived from petroleum sources. Fast pyrolysis of biomass is one of possible paths by which we can convert biomass to higher value products. The wood pyrolysis oil (WPO), also known as the bio crude oil (BCO), have been regarded as an alternative fuel for petroleum fuels to be used in diesel engine. However, the use of BCO in a diesel engine requires modifications due to low energy density, high water contents, low acidity, and high viscosity of the BCO. One of the easiest way to adopt BCO to diesel engine without modifications is emulsification of BCO with diesel and bio diesel. In this study, a diesel engine operated with diesel, bio diesel (BD), BCO/diesel, BCO/bio diesel emulsions was experimentally investigated. Performance and gaseous & particle emission characteristics of a diesel engine fuelled by BCO emulsions were examined. Results showed that stable engine operation was possible with emulsions and engine output power was comparable to diesel and bio diesel operation. However, in case of BCO/diesel emulsion operation, THC & CO emissions were increased due to the increased ignition delay and poor spray atomization and NOx & Soot were decreased due to the water and oxygen in the fuel. Long term validation of adopting BCO in diesel engine is still needed because the oil is acid, with consequent problems of corrosion and clogging especially in the injection system.