• 한국농공학회논문집
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• 제57권5호
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• pp.81-88
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• 2015

바이오매스는 유망한 신재생 에너지이다. 바이오매스는 액체 및 기체 연료로 전 환 할 수 있고, 다양한 공정을 통해 열 및 전력을 생산시키는데 사용된다. 바이오매스 가스화 공정은 바이오매스를 일산화탄소, 이산화탄소, 수소 및 메탄으로 이루어진 합성 가스로 전환시키는 기술이다. 바이오매스를 이용한 합성 가스 생산 및 활용은 세계적으로 늘어나는 에너지 필요성을 충족시킬 수 있는 대체에너지이다. 현재, 바이오매스 가스화의 주요 원료는 목질계 우드 칩을 주로 사용하고 있지만, 일반적으로 우드칩의 경우 수분을 다량 함유하고 있기 때문에 가스화 공정을 위해서는 별도의 건조처리를 필요로 한다. 우드칩의 건조에는 많은 에너지가 소요되고, 다량의 우드칩 건조에는 시간과 기상 및 공간적인 환경에 영향을 받는다. 본 연구에서는 미건조 우드칩의 가스화 공정을 위하여 미건조 우드칩에 숯을 각각 10, 30, 50 % 비율로 혼합하여 실험을 수행하였고, 실험결과 생산된 합성가스의 CO 농도 는 숯의 비율에 따라 14.9 ~ 25.6 % 증가되는 경향을 나타내었지만, 반대로 $CO_2$ 및 $CH_4$ 농도는 감소하였다. 이에 따라 합성가스 생산을 위한 미건조 우드칩과 숯의 최적혼합비율은 약 30 %로 판단되며, 발열량은 $1285.7kcal/Nm^3$, Gas yield는 $2.3Nm^3/kg$ 로 나타났다. 이에 적절한 숯의 혼합사용은 미건조 우드칩의 직접적인 가스화에 도움이 될 것으로 사료되며, 바이오매스 건조 공정에 필요한 에너지를 절약할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권1호
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• pp.247-253
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• 2018

본 연구에서는 수입되는 바이오매스를 대체하고 증가하는 국내 RPS의무비율을 보다 효과적으로 대응하기 위해 우드펠릿으로 사용가능한 국내 산림바이오매스 부존자원을 파악하기 위하여 선행연구 방법과 매년 추가로 성장하는 임목생장률을 기준으로 미이용 산림바이오매스의 양을 산정하였다. 그 결과, 임목가공 중 발생하는 부산물 중 20%를 우드펠릿 원료로 사용한다고 가정했을 경우 두 가지 추정 방법으로 도출된 평균값을 기준으로 우드펠릿 생산 가능량을 예측 하였다. 그 결과 미이용 부산물은 2016년 199만 톤, 2020년 228만 톤, 2030년 308만 톤이 발생되고 원목가공 과정에서 발생되는 임목부산물(피죽, 톱밥 등) 중 20%가 우드펠릿 원료로 활용될 경우 2016년 258만 톤/년, 2020년 295만 톤/년 2030년 398만 톤/년의 원재료가 추가되어 미이용 부산물과 원목가공 과정 중 발생되는 부산물로 생산 가능한 우드펠릿 양은 2016년에 274만 톤/년, 2020년 314만 톤/년 2030년 423만 톤/년의 우드펠릿이 생산 가능하다는 결과를 도출 하였다.

• 한국산림과학회지
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• 제96권6호
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• pp.639-643
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• 2007

숲가꾸기 사업에 의해 산출되는 바이오매스 자원과 상업적 벌채지에서의 미이용 잔존 임목 바이오매스 등의 이용은 신고유가 시대에 바이오에너지원으로 각광받을 수 있을 것이다. 이점에 착안하여 이들 사업지에서의 바이오매스 자원량 계산 및 화석연료와의 대체 가능성에 대하여 구명해 보았다. 2005년 연간 숲가꾸기 사업지 면적은 294,115 ha이며, 이중 수집되는 물량은 $143,747m^3$, 이를 바이오매스 및 발열량으로 전환하면, 115천톤, 533, 199 Gcal이다. 그러나 숲가꾸기 후 임내에 잔존하는 가지, 잎, 초두부 등 잠재공급가능한 물량은 2,483천톤이며, 등유 환산가는 약 11,133억원에 이른다. 이는 숲가꾸기에 의해 실제 수집되는 산물의 약 20배에 달하는 화석연료 대체효과를 갖는 양이다. 그리고 용재로서 임목을 이용하기 위한 상업적 벌채지의 미 이용 잔존 바이오매스량은 475천톤, 발열량으로 전환시키면 2,206,235 Gcal이 되며, 실내등유가로 환산하면, 2,211억원으로, 이 역시 화석연료를 대체할 수 있는 에너지원이 된다. 친환경적이며 재생가능한 자원으로서 임목 바이오매스의 화석연료 대체효과에 관심을 가질 시점이다.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.325-331
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• 2021

본 연구에서는 미이용 바이오매스인 3급 목재펠렛 및 커피박을 이용하여 바이오카본을 생산하고 이를 통하여 저분자 극성 휘발성 유기화합물인 포름알데하이드 및 아세트알데하이드 제거 성능 실험을 수행하였다. 바이오카본 생산 실험은 이산화탄소를 활성화제로 사용하여 고정층 반응기에서 수행하였다. 활성화 실험 시 반응온도 900 ℃ 및 이산화탄소 1 L min^-1으로 반응조건을 고정하여 진행하였다. 활성화 실험 결과 1급 목재펠렛으로부터 생산한 바이오카본의 BET 비표면적이 약 788 m² g^-1으로 가장 높음을 알 수 있었고 커피박으로부터 생산한 바이오카본이 약 544 m² g^-1으로 가장 낮게 나타났다. 본 실험을 통해 생산된 바이오카본은 대부분 마이크로 기공을 가진 것으로 나타났다. 바이오매스 원료 내 회분의 함량이 낮을수록 바이오카본의 비표면적이 높아지는 것으로 나타났다. 포름알데하이드 및 아세트알데하이드 제거 실험 결과 1급 및 3급 목재펠렛으로 부터 생산한 바이오카본에 비해 커피박으로부터 생산한 바이오카본이 더욱 우수한 흡착 성능을 보여주었다. 추가적으로 상용 첨착 활성탄과 커피박으로부터 생산한 바이오카본의 비교 실험을 진행하였다. 포름알데하이드 제거 성능은 상용 첨착 활성탄이 우수한 반면 아세트알데하이드 제거에는 커피박으로부터 생산한 바이오카본이 우수한 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.258-264
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• 2023

지속가능한 바이오에너지 이용을 위해서는 국내 바이오매스 이용 확대와 지속가능성 증대가 필수적인데, 국내 관련 체계는 아직 미비한 상황이다. 이에 바이오 연료에 대한 지속가능성 평가를 위한 앞선 체계가 마련되어 있는 EU의 RED-II 방법론을 활용하여 국내 농업 잔재물 바이오매스인 케나프(Hibiscus cannabinus L.) 줄기 펠릿을 이용한 바이오매스 발전의 전과정 온실가스 배출량을 이론적으로 산정하였다. 케나프 잔재물 펠릿의 생산경로에 대해 EU 공동연구센터(Joint Research Center)의 배출계수를 이용하여 잔재물 수집, 운송, 펠릿 연료화까지의 전과정 온실가스 배출량을 산정한 결과, 배출량은 3.0 gCO₂eq/MJ로 나타났고 이를 25% 발전효율로 연소하여 전력을 생산하는 경우 전과정 온실가스 배출량은 11.9 gCO₂eq/MJ로 산출되었다. 이는 전력배출계수로 환산하면 42.8 kgCO₂eq/MWh로, 국내 전력배출계수 443.4 kgCO₂eq/MWh와 비교하면 90.3%의 온실가스 배출량 감축을 달성할 수 있는 것으로 분석되었다. 또한 수입 목재펠릿과 비교하는 경우 최소 59.6%의 온실가스 배출 감축이 가능하여, 국내 발생 잔재물 바이오매스를 바이오에너지 생산에 이용하는 경우 기존 수입 목재펠릿에 비하여 높은 수준의 온실가스 배출 감축 달성이 가능함을 확인하였다. 이는 국내 바이오에너지의 전과정온실가스 배출량평가 체계 마련을위한 기초자료로 활용될 수있을 것으로기대된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.174.2-174.2
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• 2011

최근 유가상승과 석유, 천연가스의 가채 매장량의 한계등과 함께 온실가스에 의한 지구온난화 방지를 위하여 미국, 유럽국가 및 캐나다 등에서는 바이오매스를 이용한 에너지 회수 기술개발에 많은 관심과 연구를 수행하고 있다. 바이오 매스는 에너지 밀도 대비 존재하는 지역이 광범위하여 발생, 수집, 수송에 따른 비용이 많이 소요되는 특성이 있어 산지에서 직접처리하거나 수집하여 대규모처리등과 같이 여러 가지 현장상황에 따라 적정한 플랜트 운용의 유연성을 갖추고 있어야 한다. 일반적으로 바이오매스로부터 중소형으로 분산형 발전이나 수소제조를 위해서는 직접 연소법 보다는 가스화 방식을 이용하고 있는데, 연소에 의해 열을 생산하여 전기를 생산하는 방식은 스팀터빈을 이용하는 것이며, 스팀터빈은 소형 운용이 어렵기 때문이다. 본 연구에서는 폐목재로부터 합성가스제조를 위하여 5톤/일 규모 가스화기를 제작하였으며, 타르 및 수트와 같은 미반응 물질을 제거할 수 있는 집진, 세정장치를 설계 및 제작하였다. 또한 합성가스에 함유된 현열로부터 열회수를 위하여 열교환기를 설치하였으며, 정제된 합성가스를 이용하는 가스엔진을 통하여 열병합 발전시스템 연계운전을 수행하였다. 운전 실험을 폐목재 가스화 3톤/일 규모로 수행하였으며, 평균 1,500kcal/$Nm^3$의 발열량을 갖는 합성가스를 생성시킬 수 있었다. 사이클론, 스크러버 및 기수분리 장치를 이용하여 정제된 합성가스는 합성가스 엔진을 통하여 72kW 이상의 전력생산이 가능하였다. 열교환기를 통하여 평균 15,000kcal/h의 배열 회수가 가능하였으며, 바이오매스 가스화 합성가스를 이용한 열병합 발전이 가능함을 입증하였다.

• 공업화학
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• 제34권2호
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• pp.153-160
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• 2023

본 논문에서는 미이용 바이오매스로부터 바이오차를 생산하고 메틸렌블루 흡착 특성을 평가하였다. 바이오매스는 주로 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌으로 구성되어 있으며 회분의 함량은 벌채부산물에서 가장 높았다. 탄화 온도가 증가할수록 탄화 수율은 감소하였으며, 수소와 산소 함량도 감소하였다. 반면, 탄소 함량은 증가하였다. 탄화 온도가 증가할수록 바이오차의 비표면적과 미세기공은 증가하였다. 바이오차 비표면적은 탄화 온도 600 ℃에서 가장 높았다(216.15~301.80 m² /g). 600 ℃에서 탄화한 바이오차를 이용하여 메틸렌블루 흡착 실험을 수행한 결과, 참나무, 벌채부산물, 사과 전정가지의 흡착 거동은 Freundlich model, 복숭아 전정가지는 Langmuir model에 적합하였다. 흡착 동역학에서 참나무와 복숭아 전정가지는 pseudo-first-order model, 벌채부산물과 사과 전정가지는 pseudo-second-order model에 적합하였다.

• 공업화학
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• 제27권2호
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• pp.135-144
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• 2016

불안정한 원유 가격과 지속적인 환경 문제를 야기하고 있는 석유 자원의 대체를 위한 바이오매스 활용 기술 개발과 상업화가 활발히 진행되고 있다. 목질계 바이오매스 전처리와 펄프 제조 과정에서 다량으로 발생하는 리그닌은 바이오에탄올 제조량의 증가와 더불어 발생량 또한 급속히 증가할 것으로 예상되고 있다. 리그닌은 방향족 고분자로 hydroxyl기와 같은 화학 작용기를 갖고 있어 화학 소재 원료로서의 활용이 가능한 저가 부산물이다. 리그닌의 방향족구조와 작용기를 oxypropylation, epxoidation 등을 이용하여 화학적으로 변환시켜 반응성을 향상시키거나, 새로운 화학작용기를 도입함으로써 바이오폴리우레탄, 바이오폴리에스터, 페놀 수지, 에폭시 수지 등 바이오플라스틱 제조에 활용이 가능하다. 본 총설은 리그닌을 활용하여 제조 가능한 바이오플라스틱, 수지, 탄소섬유 등에 대해 소개하고, 관련 최신 연구 동향 및 리그닌 응용 기술에 관한 전망을 소개하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.237-240
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• 1999

철강, 석유화학공업 등 각종 산업에서 발생되는 부생가스, 현재 문제가 되고 있는 도시 폐기물, 폐플라스틱 뿐만 아니라 바이오매스 등 미활용에너지원이나 석탄을 열분해 또는 가스화 하거나 천연가스를 개질하여 만들어진 합성가스를 이용하여 기존의 간접법이 아닌 직접 합성으로 디메틸에테르(dimethyl ether, BME)를 생산하는 기술은 산업체의 생산원가 절감, 에너지절약 및 환경오염 감소 등 일석삼조의 효과를 기대할 수 있다.(중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.200-203
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• 2009

현재 발전차액 지원을 받고 있는 신재생에너지 전원은 태양광, 풍력, 수력, 매립가스, 바이오 가스, 연료전지 등 6개 전원이 있다. 신재생에너지 중에서 태양광, 조력, 연료전지, 풍력의 기준가격은 고정가격이며, 폐기물은 변동가격이고, 수력, 매립가스, 바이오가스, 바이오매스는 고정가격과 변동가격 중에서 선택할 수 있도록 되어 있다. 지난 2년간 신재생에너지 발전소 실적 이용률을 기준가격 적용 이용률과 비교해 보면 매립가스(20MW 미만), 바이오가스, 연료전지 이용률은 기준가격 적용 이용률 보다 낮게 나타났으며, 특히 바이오가스는 실적 이용률이 매우낮게 나타났다. 기타 신재생에너지 전원은 실적 이용률이 높게 나타났다. 발전차액(기반기금)은 기준가격에서 계통한계가격을 뺀 금액을 의미하며 고정가격, 변동가격의 요금선택에 따라 발전차액에 미치는 요소들이 달라진다. 고정가격을 선택한 경우는 계통한계가격, 이용률(전력 거래량)이 영향을 미치며 변동가격을 선택한 경우는 이용률만이 발전차액에 영향을 미친다.