• Applied Chemistry for Engineering
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• v.22 no.3
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• pp.296-300
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• 2011

In this work, various wood biomasses were used to determine the combustion characteristics for the fuel of cogeneration plant. Combustion characteristics of four types, i.e., (i) forest products, (ii) recycled wood, (iii) empty fruit bunch, and (iv) palm kernel shell, were examined via thermal gravimetric analyzer (TGA) in air atmosphere and coal was used as a comparison group. From the TGA results, the combustion of the wood biomass was occurred in the range of 280 to $420^{\circ}C$, which was lower than that of coal. Forest product showed the lowest activation energy (0.4 kJ/mol) compared to that of other wood biomasses (about 6 to 14 kJ/mol) and coal (64 kJ/mol). In addition, the reaction rate constant of the wood biomass was lower than that of coal. These results indicate the higher combustion initiation rate of wood biomass due to the high content of volatile matter, which had a low boiling point.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.217-220
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• 2006

목질계 바이오매스는 신재생에너지원에 비해 국내 잠재량이 가장 풍부한 에너지원 가운데 하나이다. 그러나 주요 공급원인 간벌목 부산물의 10%, 폐목재의 1/3 정도만 활용되고 있다. 따라서 향후 관련법제도 개선 및 지원을 통해 바이오매스의 에너지 활용도를 높일 필요가 있다. 목질계 바이오매스를 이용하여 에너지를 생산할 경우 잠재적 기여도는 2005년 신재생에너지 공급량의 29.4%에 달하며, 신재생에너지의 일차에너지 소비대비 2.13%에서 2.76%로 증가시킬 수 있는 잠재력을 갖고 있다. 본 연구는 전국 16개 시도별로 잠재되어 있는 목질계 바이오매스 생산 가능량을 추정하고 이를 바이오열병합발전소의 주연료로 이용할 경우 지역별 경제적 파급효과를 분석해 보았다. 그 결과 경기, 서울, 전남, 경북, 강원, 충남 등에서 파급효과가 크게 나타났다. 지역별 파급효과를 합할 경우 부가가치 파급효과가 15,736억원, 고용효과가 2,630명으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.474-477
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• 2006

유동형 급속열분해기((fluidized bed type fast pyrolyzer, 용량 300g/h)를 이용하여 너도밤나무와 침엽수 흔합재(독일가문비나무/전나무, 50:50)로부터 바이오오일을 생산하였다. 목질바이오매스의 열분해는 약 $470{\pm}5^{\circ}C$에서 1-2초 간 진행되었다. 목질바이오매스의 열분해 생성물의 조성을 살펴보면, 너도밤나무는 바이오오일이 약 60%, 탄이 약 9% 피리 고 가스가 31% 가량 생산되었으며, 침엽수 혼합재는 49%의 바이오오일, 9%의 탄, 그리고 42% 가량의 가스가 생성되었다. 두 종류의 목질바이오매스에서 생산된 바이오오일에는 약 17-22% 가량의 수분이 포함되어 있었으며, 비중은 약 1.2kg/L 이었다. 바이오오일의 원소 조성은 탄소가 45%, 산소가 47% 수소가 7%, 그리 고 질소가 1% 로서 일반적 인 목질바이오매스와 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 그러나 화석자원에서 생산되는 오일류와 비교하여 산소함량은 매우 높았으나 황은 전혀 포함하고 있지 않았다. 바이오오일의 GC분석 결과 총 90여종의 고리형, 또는 비고리형 저분자량 화합물이 검출되었으며 이들의 함량은 바이오오일 전건중량의 31-33% 정도로 측정되었다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.24 no.3
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• pp.1-5
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• 2015

This study is to investigate the effect of torrefaction on enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass for bio-ethanol production. As a pretreatment, the torrefaction of lignocellulosic biomass was conducted in temperature of $250{\sim}350^{\circ}C$ in the absence of oxygen. Tween-80, nonionic surfactant, was tested to enhance saccharification efficiency by coping with hydrophobicity resulted from torrefaction. As a result, the glucose production from enzymatic hydrolysis of biomass pretreated by torrefaction was greater than that obtained from the non-pretreated biomass. Sugar conversion was higher when the biomass was saccharified with addition of tween-80. It was found that torrefaction can be applied as a preptreatment for lignocellulosic biomass and tween-80 is needed to enhance its enzyme saccharification.

• Microbiology and Biotechnology Letters
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• v.44 no.4
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• pp.522-528
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• 2016

In this study, we investigated the possibility of using hydrolysates of lignocellulosics (rapeseed straw, barley straw, rice straw) and marine macro-algae (Undaria pinnatifida, Laminaria japonica, Enteromorpha intestinalis, and Gracilaria verrucosa) to cultivate Chlorella saccharophila. The growth of C. saccharophila was inhibited by 7 hydrolysates without active carbon treatment. In contrast, hydrolysates treated with active carbon increased the cell growth and product (oil and chlorophyll) formation by C. saccharophila. The oil contents of C. saccharophila treated with each hydrolysate were $41.26{\pm}0.69%$ (glucose), $22.06{\pm}1.21%$ (rapeseed straw), $28.65{\pm}1.08%$ (barley straw), $31.15{\pm}0.76%$ (rice straw), $31.50{\pm}2.12%$ (U. pinnatifida), $31.49{\pm}4.53%$ (L. japonica), $29.63{\pm}3.93%$ (E. intestinalis), and $26.15{\pm}1.99%$ (G. verrucosa), respectively. Lignocellulosics and marine macro-algae may be useful resources for improving the mass cultivation of C. saccharophila.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.11a
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• pp.525-528
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• 2006

아임계 및 초임계수에 의한 목질바이오매스의 당화특성을 분석하기 위하여 분해공정 동안 압력을 23MPa(물의 임계압력)로 고정하고 물의 아임계 온도$(325^{\circ}C,\;350^{\circ}C)$와 초임계 온도$(380^{\circ}C,\;400^{\circ}C,\;425^{\circ}C)$에서 현사시나무 목분을 각각 60초 동안 처리하였다. 생성된 현사시나무의 분해산물에는 액상과 고형분의 분해산물이 섞여 있었다. 각 처리조건에 따른 목질바이오매스의 분해율은 온도가 상승함에 따라 증가하였으며 초임계 온도인 $425^{\circ}C$에서 최고 83.1%의 분해율을 나타냈다. 아임계 및 초임계수에 의해서 생성된 단당류는 고성능 음이온 교환 크로바토그래프(HPAEC)를 이용하여 분석하였다. 목질바이오매스의 초임계수 분해과정에서 처리 온도가 높아지면서 단당류 수율은 증가하는 경향을 보였으며, $425^{\circ}C$에서 가장 높은 7.3%의 단당류 수율을 나타내었다. 아임계 온도 범위에서는 현사시나무의 섬유소 성분 중에서 자일란이 우선적으로 분해되어 자일로스의 생성비율이 비교적 높았으며, 처리온도가 높아지면서 셀롤로오스의 분해에 의한 글루코오스 생성율이 급격히 상승하였다. 이렇게 생성된 단당류 성분들은 고온의 반응조건하에서 열분해 반응에 의해서 더욱 분해되어 퓨란계 화합물로 변형되었다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.35 no.10
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• pp.710-716
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• 2013

New and renewable energy sources have drawn attention because of climate change. Many studies have been carried out in waste-to-energy field. Fast pyrolysis of waste lignocelluosic biomass is one of the waste-to-energy technologies. Bubbling fluidized bed (BFB) reactor is widely used for fast pyrolysis of the biomass. In BFB pyrolyzer, bubble behavior influences on the chemical reaction. Accordingly, in the present study, hydrodynamic characteristics and fast pyrolysis reaction of waste lignocellulosic biomass occurring in a BFB pyrolyzer are scrutinized. The computational fluid dynamics (CFD) simulation of the fast pyrolysis reactor is carried out by using Eulerian-Granular approach. And two-stage semi-global kinetics is applied for modeling the fast pyrolysis reaction of waste lignocellulosic biomass. To summarize, generation and ascendant motion of bubbles in the bed affect particle behavior. Thus biomass particles are well mixed with hot sand and consequent rapid heat transfer occurs from sand to biomass particles. As a result, primary reaction is observed throughout the bed. And reaction rate of tar formation is the highest. Consequently, tar accounts for 66wt.% of the product gas. However, secondary reaction occurs mostly in the freeboard. Therefore, it is considered that bubble behavior and particle motions hardly influences on the secondary reaction.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.443-446
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• 2009

바이오매스 에너지라 함은 생물체를 구성하는 유기물을 이용하는 에너지이다. 바이오매스는 에너지 위기 및 $CO_2$에 의한 지구온난화 및 화석자원의 고갈이 진행되면서, 화석연료와 달리 재생이 가능하고 지속 가능한 자원으로 각광을 받고 있다. 그 중에서도 목질계 바이오매스는 다른 신재생에너지원에 비해 국내 잠재량이 가장 풍부한 에너지원 중의 하나이다. 바이오매스 에너지 기술로는 직접연소, 열화학적 변환, 생화학적 변환의 기술이 있다. 본 연구에서는 목재를 원료로 한 부분산화 조건의 숯 생산 공정에서 목재의 열분해 가스 생산특성을 고찰하였다. 열분해가스 중에 응축된 목초액의 pH는 3.58～3.92 정도로 분석 되었고, 산도는 시간이 경과 할수록 2.74에서 4.44%로 농도가 증가 되었다. 숯 생산 공정에서의 목재의 열분해는 초기부터 48시간까지는 열분해가스의 조성의 변화가 거의 없었고, 48시간 경과 후에는 열분해가스 중에 가연성가스인 $H_2$, CO, $CH_4$가 약 5%정도 배출되는 것을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.594-597
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• 2007

바이오매스를 이용한 분산형 발전 및 에너지화의 경우 기존의 연소법은 단순 열에너지의 이용과 스팀터빈을 이용하는 대규모 시설이 요구된다. 반면 가스화의 경우 가연성 합성가스 생성을 통하여 소규모 분산형 발전이 가능하며, 생성가스를 이용하여 다양한 응용이 가능하다. 기존 상향류식 가스화의 경우의 바이오매스 가스화시 목질계 내 리그닌 성분으로 인하여 다량의 타르가 발생하여 후단 처리 설비에 어려움이 있다. 본 연구에서는 하향류식 가스화 방법을 통하여 목질계 바이오매스의 가스화 특성을 알아보았다. 가스화기 하부로 배출되는 합성가스의 온도는 대략 1000$^{\cdot}C$까지 유지할 수 있었으며, 생성되는 합성가스의 발열량은 약 $1300kcal/Nm^3$의 수준으로 얻을 수 있었다. 또한 발생되는 타르는 $5{\sim}15ppm$ 정도로 기존 상향류식에 비해 매우 적은양의 타르가 발생함을 확인할 수 있었다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.36 no.10
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• pp.704-710
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• 2014

Biomass is considered an alternative energy which can solve an greenhouse gas problem like $CO_2$ which is a major contributor to global warming. The biomass can be converted to various energy sources through thermochemical conversion. In this study, a continuous gasifier was engineered for a wood biomass gasification. The biomass was used a waste wood. The experiments of $CO_2$ gasification were achieved as the gasification temperature, moisture content and input $CO_2$ concentration. The results showed that the yield of producer gas increased with an increasing the gasification temperature. The amount of the light tar increased due to the decomposition of gravimetric tar by the thermal cracking, and the char was confirmed pore development through the SEM analysis. The CO concentration was increased with an increased input $CO_2$ concentration from Boudouard reaction. Through the parametric screening studies, the hydrogen and carbon monoxide concentration were 32.91% and 48.33% at the optimal conditions of this test rig.