• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.112.2-112.2
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• 2011

미곡종합처리장에서 발생되는 농업부산물인 왕겨는 대부분 퇴비의 재료로 활용되고 있으며, 수익성이 없는 것으로 알려져 있다. 근래에 화석자원의 고갈이 진행되면서, 왕겨, 볏짚을 포함한 농업부산물은 화석연료와 달리 재생이 가능하고 지속 가능한 자원으로 각광을 받고 있다. 바이오매스를 이용하는 신재생에너지 기술로는 생물학적, 열화학적, 물리적 변환 기술 등이 있다. 그중 열화학적 변환 기술은 반응시간이 짧고, 단위부피당 처리량이 높으며 공정상의 폐기물이 적은 장점을 지니고 있어 왕겨의 에너지 활용에 효율적인 기술로 알려져 있다. 왕겨의 열분해 가스화는 CO, $H_2$, $CO_2$, 및 $CH_4$ 가스가 주성분인 합성가스로 전환되는 것을 말하며, 생산된 합성가스는 가스엔진의 발전 연료로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 농업부산물인 왕겨를 이용한 열분해 가스화기에서 발생된 합성가스를 정제한 후, 20kW급 가스엔진을 적용하여 합성가스 에너지 활용특성에 관하여 고찰하였다. 그 결과 왕겨의 열분해/가스화반응에 의해 발생된 합성가스를 가스엔진으로 안정적으로 공급하였으며,16kw의 전력이 생산되는 것으로 나타났다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.34 no.1
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• pp.58-65
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• 2017

Fluidized bed gasification is technically and economically proven technology, which shows the high possibility of realization and commercialization. However, in Korea, development of FBG to the commercial scale for power generation and industry is mainly blocked by the fact that there is no experience of design, troubleshooting and operation of even pilot scale fluidized bed gasifier. In this study, a $3MW_{th}$ circulating fluidized bed(CFB) was newly developed for biomass gasification. The fluidized bed was mainly composed of circulating and bubbling fluidized reactors integrating in-situ tar removal step in the system. For cleaning of the tar and acid gas in the product gas, the sequential gas cleaning process comprised of a ceramic filter, rapid quencher and wet scrubber was adopted. Effect of equivalence ratio was investigated to find the optimal operating conditions for the $3MW_{th}$ integrated system of fluidized bed gasification.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.439-442
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• 2009

화석연료의 고갈과 지구온난화 문제를 해결하기 위한 신재생에너지 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 이러한 신재생에너지 기술 중의 하나로 바이오매스를 이용한 기술을 들 수 있는데, 바이오매스 중 초본계 농업부산물인 왕겨, 볏짚은 2007년 기준으로2,456 천TOE/년의 가치를 가지며, 청정에너지원으로서의 가능성이 높은 것으로 알려져 있으나, 현재 농업부산 폐자원은 퇴비, 가축사료 등의 단순 활용이 대부분을 차지하고 있어, 열분해 가스화를 통한 고효율 에너지 이용 시스템 개발로 기존 단순 활용에 그치던 농업부산 폐자원의 고부가가치 이용이 절실히 필요한 실정이다. 본 연구에서는 초본계 농업부산물인 왕겨를 이용한 열분해 가스화 시스템에 대한 운전 특성 분석 및 해석을 통하여 초본계 농업부산물을 이용한 에너지 자원화 및 고효율 에너지 이용을 위한 방안을 모색하였다.

• Clean Technology
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• v.19 no.4
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• pp.355-369
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• 2013

Economic feasibility is one of the most important factors in energy production from regenerative biomass. From the aspect, biogas from anaerobic digestion of wastewater sludge is regarded as the most economical because of its cheap substrate and additional income from the disposal of waste sludge. Sludge hydrolysis has been regarded as the rate limiting step of anaerobic digestion and many sludge pre-treatment technologies have been developed to accelerate anaerobic sludge digestion for enhanced biogas production. Various sludge pre-treatment technologies including biological, thermo hydrolysis, ultrasonic, and mechanical methods have been applied to full-scale systems. Sludge pre-treatment increased the efficiency of anaerobic digestion by enhancing hydrolysis, reducing residual soilds, and increasing biogas production. This paper introduces the characteristics of various sludge pre-treatment technologies and the energy balance and economic feasibility of each technology were compared to prepare a guideline for the selection of feasible pre-treatment technology. It was estimated that thermophilic digestion and thermal hydrolysis were most economical technology followed by Cell rupture$^{TM}$, OpenCEL$^{TM}$, MicroSludge$^{TM}$, and ultrasound. The cost for waste sludge disposal shares the biggest portion in the economic analysis, therefore, water content of the waste sludge was the most important factor to be controlled.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.32 no.4
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• pp.767-780
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• 2015

Transport biofuels produced from biomass can be substituted for petroleum fuels due to GHG reduction, sustainability and environmental friendly. Mandates and targets of biofuels are announced in the European union, United states and other countries worldwide and promoted by the government policies. This paper reviewed current status of the national biofuels policies and fuel specifications in transport sector. EU biofuels policy shifted and GHG emission reduction became the main focus of the policy. There are specification requirements for biofuels in the U.S. under the RFS2, but there are other polices as well that serve to promote the uptake of biofuels both at the federal and state level. Korea government has allowed 2.3% oxygen in gasoline to come from oxygenates, increased the biodiesel blend mandate from B2 to B2.5 effective from Jul. 31, 2015.

• Journal of Energy Engineering
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• v.16 no.2
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• pp.83-92
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• 2007

In view of stringent environment regulations to control the emission of green house gases and also depleting fossil fuel reserves, it is high quality desirable to develop alternative technologies to produce high quality fuels. To this end Biomass to Liquid (BTL) technology has received much attention in recent years. BTL process generally consists of gasification of biomass to produce bio-syngas, cleaning and control of $H_{2}/CO$ mole ratio of bio-syngas and Fischer-Tropsch synthesis & upgrading systems. Choren, Germany has first developed the commercial BTL process using unique gasification system i.e., Carbo-V. A new technology to remove tars and BTX has been developed by ECN in Netherlands employing a gasification system combined with OLGA technology. Several other countries including USA and Japan are showing great interest in BTL technology. Thus in view of our national energy security and also the environmental regulations, it is essential to develop alternative technologies like BTL in order to meet the increasing demand of energy though our insufficient biomass resources. In this paper we present an overview and development status of BTL-diesel technology.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.245-245
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• 2010

우리나라 생활폐기물 중 음식물쓰레기는 가장 많은 부분을 차지하고 있다. 또한, 음식물쓰레기에서 발생되는 음폐수의 발생량은 8,926톤/일에 달하고 있지만, 이 중 극히 일부만이 하수처리장 등에서 병합 처리되고 있고 대부분은 해양 투기되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 독일 GBU사로부터 중온/습식/이상 혐기성 소화 기술을 도입하여 HADS Pilot Plant를 설치하였고, 2008년 3월부터 국내 음폐수 및 음식물쓰레기에 적합한 최적의 운전기술을 확보하기 위한 Pilot Test를 실시하였다. 본 실험에 사용된 HADS Pilot Plant는 산발효조($6m^3$), 메탄발효조($50m^3$), 안정화조/가스저장조($40m^3$)그리고 가스 소각기로 구성되어 있다. 그리고 적용 음폐수 및 음식물쓰레기는 경기도 Y군에 위치한 사료화 시설에 반입되는 것을 이용하였는데 음폐수는 평균 TS 13.5%, VS 80%, pH $3.7{\pm}0.2$의 성상을 나타내었다. 이를 이용해 계단식으로 유기물 부하를 증가시키면서 $4kgVS/m^3/d$까지 적용하며 중온 상태에서 혐기성 소화를 실시한 결과, $0.8Nm^3/kgVS_{rem}/d$의 바이오가스 회수 및 85%의 VS 감량이 가능함을 확인하였다. 그리고 음식물쓰레기는 음폐수와 달리 1차 파쇄/선별기 및 배관상에 설치되는 2차 미세파쇄/선별기를 통한 전처리를 실시하였고, 1차 파쇄/선별 후 평균적으로 TS가 17.4%, VS는 81%, pH는 $3.85{\pm}0.2$의 성상을 나타내는 음식물쓰레기를 2차 미세파쇄/선별기를 거쳐 Pilot Plant의 산발효조에 투입하여 중온상태에서 혐기성 소화를 실시하였다. 음폐수 적용시와 마찬가지로 계단식으로 유기물 부하를 증량하면서 $4kgVS/m^3/d$까지 적용하여 운전하였고, 그 결과 약 $0.9{\sim}1.2Nm^3/kgVS_{rem}/d$의 바이오가스 회수와 85~87%의 VS 감량 효율을 확인하였다. 음폐수와 음식물쓰레기의 혐기성 소화 실험 결과, 제거된 VS량을 기준으로 보았을 때, 음식물쓰레기에서 더 많은 바이오가스 발생하였는데 이는 음식물쓰레기에 존재하는 고형물이 미생물들의 서식 공간으로 활용됨에 따라 혐기성 소화 과정에서 일어나는 혼합 발효 및 공영양 대사가 음폐수 대비 좀 더 수월하게 일어날 수 있게 된 데에 따른 결과라고 생각된다. 당사의 HADS Pilot Plant test에서는 계단식의 순차적인 유기물 부하 증량과 총VFA/총 알카리도 비율을 0.3~0.4 수준이하로 유지하며 운전함에 따라 음폐수와 음식물 모두에서 안정적으로 $4kgVS/m^3/d$까지의 유기물 부하 적용이 가능하였다. 또한, 생산된 바이오가스 내 메탄의 함량은 60~65%를 유지하였으며, 메탄발효조의 pH는 별도의 조절이 없이도 운전기간 동안 평균 7.8~7.9 수준을 유지하였다. 이처럼 pH 3.7~3.8의 음폐수 또는 음식물쓰레기의 투입에도 안정적인 완충능력을 보여준 것은 소화조 내에서 기질로부터 분해되어져 나오는 암모니아와 이산화탄소가 강력한 버퍼 시스템을 구축하고 있음에 따른 결과로 사료된다. 그리고 음폐수와 음식물쓰레기의 경우 모두 85%이상의 높은 VS 제거율을 보여주었는데 이는 당사의 HADS Pilot Plant 소화조의 구조가 내통과 외통으로 구분되어져 있음에 따라 plug flow + CSTR의 특징을 가짐에 따른 결과로 판단된다. 상기한 결과를 바탕으로 향후에는 $5kgVS/m^3/d$ 수준의 유기물 부하 적용운전도 계획하고 있다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2008.11a
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• pp.436-438
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• 2008

에너지와 환경에 대해 사회적인 이슈가 되어 왔으며, 이중 바이오 연료는 친환경적인 연료로 이미 연구를 해오고 있다. 그러나 바이오연료 특성상 질소산화물이 경유에 비해서 20~30%가 더 많이 배출되므로 적용에 따른 환경문제가 대두되었다. 따라서 본 연구는 폐식용유를 이용한 바이오연료를 버너에 적용하여 발생되는 배기가스를 저감할 수 있는 기술을 개발하고자 했다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.467-470
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• 2005

지구온난화 현상과 화석연료의 고갈에 대한 두려움 때문에 재생에너지에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있다. 이에 따라 대체에너지, 합성가스, 화학 원료, 오일 등으로 전환할 수 있는 바이오매스 활용에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 바이오매스의 열화학적 전환 공정에는 열분해, 연소, 가스화 등이 이용되고 있다. 특히 열분해는 syringol, levoglucosan, guaiacol등의 고부가가치 물질들을 생산하기에 적합한 기술로 인정받고 있다. 본 연구에서는 국내에서 쉽게 구할 수 있는 톱밥, 폐목재 등의 바이오매스의 열화학적 전환 특성을 분석하였다. 사용된 바이오매스의 열분해 특성은 열중량 분석기 및 열천칭 반응기를 통해 분석하였으며 이를 통해 유동충 반응기(지름 0.2m, 높이 2m)를 설계 및 제작하였다. 반응온도 및 산소 농도가 증가할수록 levoglucosan 등의 고부가가치 물질들의 수율이 낮아지며 페놀류가 급격히 증가함을 알 수 있었다. 회재 성분이 높은 왕겨의 바이오오일 수율은 톱밥보다 $30\%$이상 낮게 나타났다

• Clean Technology
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• v.16 no.1
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• pp.51-58
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• 2010

Methane was produced from the anaerobic digestion of marine macro-algae. Elemental analysis was first performed to estimate the theoretical methane production of three macro-algae (Undaria pinnatifida, Laminaria japonica, Hizikia fusiformis). Three algae were found to contain C 34 ~ 36%, H 5%, O 37 ~ 43%, N 2 ~ 4%, S 0.4 ~ 0.7%, and ash 14~21%, and the theoretical methane content was in the range of 56 ~ 60%, which can produce 442 ~ 568 mL $CH_4$ per g of volatile solid (VS). Using the biological methane potential (BMP) test, we found that L. japonica resulted in the highest yield of methane (52%). Moreover, various operational conditions, such as algae amount, pH, salinity, particle size, and pre-treatment, were investigated in order to find an optimal condition of anaerobic digestion. At pH 8.0, the autoclaved L. japonica (5g VS/200 mL), when used without washing salt, produced 268.5 mL/g VS which is 65% of the theoretical methane productions. Furthermore, using a CSTR (with the working volume of 7 L out of the total volume of 10 L), we have successfully operated the reactor for 65 days and obtained maximum methane production rate of 1.4 L/day with purity of 70%.