• Title/Summary/Keyword: 바이오디젤연료

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A Study of Behavior Characteristics of Biodiesel Fuel Spray (바이오디젤 연료 분무의 거동특성 연구)

  • Yeom, Jeong-Kuk
    • Journal of Power System Engineering
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    • v.18 no.5
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    • pp.156-163
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    • 2014
  • Diesel engine is most suitable one for biodiesel fuel because the compression-ignition diesel engine has desirable fuel consumption due to higher thermal efficiency and in addition, the improvement of the fuel consumption also leads to a reduction of $CO_2$ emission and then it does not need to have spark-ignition system, which means that there is less charge on the technic and complexity. In this study, the spray behavior characteristics of the vegetable palm oil were analyzed by using a common-rail injection system of commercial diesel engine and the results were compared with those obtained for the diesel fuel. The injection pressures and blend ratios of palm oil and diesel(BD3, BD5, BD20, BD30, BD50, and BD100) were the main parameters. The experiments were conducted for different injection pressures: 500bar, 1000bar, 1500bar, and 1600bar by setting injection duration to $500{\mu}s$. Consequently, it was found that there is no significant difference in the macro characteristics of the spray behavior(spray penetration and spray angle) in response to change in the blend ratio of palm oil and diesel at a fixed injection pressure. In particular, all experiments showed the spray angle about $12^{\circ}{\sim}13^{\circ}$.

An Experimental Study on Application of Biofuel to Diesel Engine (바이오연료의 디젤엔진 적용에 관한 실험연구)

  • Yeom, Jeong-Kuk;Ha, Hyeong-Soo
    • Journal of Power System Engineering
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    • v.17 no.2
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    • pp.29-37
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    • 2013
  • Compared to gasoline engines, diesel engines with a relatively simple ignition system are more advantageous in the application of biodeisel fuel to engine. Then in this study the comparative analysis on the spray characteristics and combustion emissions characteristic between the biodiesel(soybean oil) and diesel, the fuel for commercial diesel engine, was performed with common rail injection system. Injection pressure and ratio of biodiesel blended fuel were selected as main experimental variables. Consequently, it can be found that there is no significant difference in the macro characteristics of the spray behavior(spray penetration and spray angle) in response to change in the blend ratio of soybean oil and diesel at a fixed injection pressure, in particular, soot creation in combustion emissions in the region of low pressure was greatly affected by the blend ratio of soybean oil, however, the creation in the region of high pressure was almost unaffected by the blend ratio because of promoted atomization.

Effects of DME Additives on Combustion Characteristics and Nano-particle Distributions in a Single Cylinder Compression Ignition Engine (DME 연료에 첨가제를 혼합하였을 때의 연소 특성 및 배출가스 특성에 관한 연구)

  • Kwon, Seok-Joo;Cha, June-Pyo;Kang, Min-Gu;Lee, Chang-Sik;Park, Sung-Wook;Lim, Young-Kwan
    • Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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    • v.20 no.5
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    • pp.19-25
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    • 2012
  • This study describes effects of DME additives on combustion and exhaust emissions characteristics including nano-particle in a single cylinder compression ignition engine. Considered additives include bio-diesel, n-butanol, and MTBE for increasing kinematic viscosity. Among three additives, n-butanol showed the greatest kinematic viscosity. In addition MTBE showed the highest vapor pressure. In the present study mixing ratios of additives were kept constant at 1 and 10% by volume. Experiments were performed at 1200rpm engine speed and nano-particles were measured by SMPS (Scanning mobility particle sizer) devices. Results of combustion characteristics showed that considered additives had little effects on combustion pressure. However, patterns of heat release rate were dependent on properties of additives. Nano-particles of MTBE were the lowest among considered additives.

Applications of Enzyme Immobilized Membranes: A Review (효소 고정화막의 응용에 대한 총설)

  • Ryu, Junghyun;Patel, Rajkumar;Kim, Jong Hak
    • Membrane Journal
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    • v.31 no.6
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    • pp.393-403
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    • 2021
  • Enzymes are important class of catalyst for biotransformation. Stability and reusability of enzymes during the catalysis process is a key issue. Activity of enzyme can be enhanced by its immobilization on a suitable substrate by creation of specific microenvironment. A variety of membranes has been used as substrate due to the biocompatibility and simpler method to tune hydrophilicity/hydrophobicity property of the membrane surface. In this review, polymer membranes including cellulose, polyacrylonitrile (PAN), polydimethylsiloxane (PDMS), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethersulfone (PES) are introduced and discussed in detail. Biodegradation of organic contaminants by immobilized enzyme is an environmental friendly process to reduce the contamination of environment in pharmaceutical company and textile industries. The controlled hydrolysis of oil can be performed in enzyme immobilized membrane bioreactor (EMBR), resulting in reducing carbon emission and reduced environmental pollution. Bioethanol and biodiesel are considered alternative fossil fuels that can be prepared in EMBR.

대기압 플라즈마를 이용한 탄소섬유 안정화 공정

  • Lee, Heon-Su;Kim, So-Yeong;Jo, Han-Ik;Lee, Seong-Ho
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2013.02a
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    • pp.137-137
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    • 2013
  • 지속 가능한 발전을 위해, 한정된 자원인 석유의 고갈을 막기 위해 석유를 수송에너지로 주로 사용하는 자동차에서 바이오 디젤이나 연료전지, 전기자동차 등 다양한 대안이 제시되고 있다. 그러나 식량 가격 상승, 낮은 안정성, 인프라 확충 등의 문제의 해결이 필요할 뿐만 아니라, 석유의 소비를 감소시키는 대신, 지구에서 소비할 수 있는 다른 형태의 에너지를 소모한다는 측면에서 근본적인 에너지 문제의 해결책의 모색이 필요하다. 19세기 후반, 백열전구의 필라멘트 용도로 사용되기 시작한 탄소 섬유는, 철에 비해 5배 가볍고 강도는 10배가 높으며 내열성이 뛰어난 소재로서, 복합소재의 형태로 제조되어 비행기, 우주선, 풍력 발전 블레이드 등 다양한 산업 분야에서 소재의 장점을 발휘하는 재료로 적용 분야가 확대되고 있다. 특히 비행기 분야에서는 최근 비행기 몸체 구조에 기존 알루미늄 합금을 탄소섬유복합재가 대체하고 있으며, 최근에는 부피 기준 50% 가량까지 탄소섬유 복합재를 사용하여 비행기를 제작하고 있다. 이에 따라 기존에 비해 20% 가량 연료 소모가 감소하여, 비행기 한 대 당 연간 2,700톤의 이산화탄소 배출을 저감하고 있다. 이와 같이 탄소섬유 복합재를 다양한 분야에 적용함으로써, 에너지 문제에 대한 보다 근본적인 접근이 가능하다. 그러나 탄소섬유 복합소재는 금속 등 기존 재료에 비해 높은 가격으로 상용 자동차 등 에너지 소비량이 많은 분야에 널리 적용되는데 한계가 존재한다. 이와 같이 높은 탄소섬유의 가격은, 원가의 50% 가량을 차지하는 PAN 원사 가격과 나머지 반절에 해당하는 안정화/탄화 공정 비용에서 기인하는 것으로, 미국의 ORNL (Oak Ridge National Laboratory), 한국의 KIST 복합소재연구소 등에서는 원사, 안정화 공정, 탄화 공정 등 다양한 측면에서 탄소섬유 복합재의 가격을 절감할 수 있는 방안을 연구 중이다. 미국 ORNL에서는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하여 기존에 열을 이용해 수행하던 탄화 공정 비용을 크게 절감하고 있으며, KIST에서는 대기압 플라즈마를 이용하여 기존에 열을 이용해 2시간 가량이 소요되는 안정화 공정을, 대기압 플라즈마를 이용하여 30분여로 단축된 시간에 수행하는 공정을 개발 중이다. 본 발표에서는 탄소섬유 복합재의 개요와, 탄소섬유 가격 절감 방안으로서의 플라즈마에 대해 논의하며 대기압 플라즈마의 다양한 응용에 대해 소개할 예정이다.

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A Study on the Fuel Characteristics of Hydrotreated Biodiesel(HBD) for Alternative Diesel Fuel (경유 대체연료로서 수첨 바이오디젤의 연료적 특성 연구)

  • Kim, Jae-Kon;Jeon, Cheol-Hwan;Yim, Eui-Soon;Jung, Choong-Sub
    • Journal of the Korean Applied Science and Technology
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    • v.28 no.4
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    • pp.508-516
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    • 2011
  • Hydrotreated biodiesel(HBD) is paraffinic bio-based liquid, with the chemical structure $C_nH_{2n+2}$, originating from vegetable oil(the process can also be applied to animal fat). The oil or fat is treated in a number of process, the most important being hydrogenation, in order to create a bio-based liquid diesel fuel. During the hydrogenation, oxygen is removed from the triglyceride and converted into water. Propane is formed as a by product and can be combusted and used for energy production. HBD can be used in conventional diesel engines, pure or blended with conventional diesel, due to its similar physical properties to diesel. This study reports the quality characteristics with chemical and physical properties as an alternative diesel fuel. Especially, HBD showed higher cetane value and number than FAME, and it is consisted of $C_{15}$ - $C_{18}$ n-paraffinic compounds. We also describes quality characteristics of HBD blends(2, 5, 10, 20, 30, 40, 50 vol%) in automotive diesel. HBD blends(max. 20 vol%) were the limit by the Korean specification due to poor low temperature characteristics.

A Study on the Separation of Food-Waste Leachate into 3 Phases (음식물쓰레기 탈리액의 삼상분리)

  • Kim, Sangguk;Jeong, Minji;Kwon, Hyolee
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.11a
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    • pp.197-197
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    • 2010
  • 음식물쓰레기의 삼성분은 수분, 휘발분, 회분이며 이들이 차지하는 비율은 계절, 지역별로 다소 상이하지만 수분 약 80%, 회분3%, 휘발분 17%이다. 음식물쓰레기 전처리과정으로 이물질제거, 탈수공정이 있으며 탈수공정에서 다량의 탈리액이 발생한다. 본 연구에서는 탈리액을 데칸타를 이용하여 1차로 원심분리하여 고.액 분리한 액을 실험대상으로 하였다. 실험대상 탈리액의 물성은 BOD 78,800[mg/l], COD 41,000[mg/l], 부유물질 25,900[mg/l], 총질소 928[mg/l]이었다. 탈리액에는 기름성분(육류, 식용유등), 입자상물질등이 포함되어 있으며 이들은 난분해성 유기물질로, 이를 제거하는데 기존의 처리방법으로 많은 어려움이 있어 주요한 수질오염 발생원이 되고 있다. 예를들면 하수처리장 폭기조 수면에 유막을 형성하여 산소공급을 방해함으로 미생물번식을 방해하는 요인이 된다. 본 연구는 음식물쓰레기 탈리액의 수분, 고형분, 유분으로의 삼상분리에 관한 것이다. 유분은 에멀젼형태로 안정되게 수층에 분산되어 존재한다. 미세기포를 이용한 부상법의 경우 미세기포 표면과 유분의 화학적친화력이 낮아 기포표면에 유분이 잘 부착되지 않으며, 원심분리 방법만으로는 유분 분리효율이 낮고, 추출에 의한 분리시 추출액이 다량 소요되고 처리시간이 길며 추출액 비용이 많이 소요된다. 탈리액을 유분, 슬러지, 수분으로 분리하면 환경오염을 일으키는 주요성분을 신재생에너지 원료로 활용할 수 있다. 유분의 주성분이 동식물성 유지이므로 전처리시 산촉매를 이용 수분과 유리지방산을 제거하고 염기성촉매를 이용하여 전이에스테르화 반응을 거치면 바이오디젤인 FAME과 글리세롤으로 변환하므로 글리세롤을 분리하면 바이오디젤을 얻을 수 있다. 슬러지는 입자상 물질로 착화가 잘 되고 건조하면 발열량이 높으며 중금속등에 오염되지 않아 청정연료로 활용이 가능하다. 실험실에서의 탈리액 삼상분리방법은 다음과 같다. 탈리액 30ml당 추출액으로 노말헥산을 1ml를 가한 다음 플라스크에서 $80^{\circ}C$로 가열 후 방냉한다. 가열중 노말헥산의 손실을 방지하기 위하여 증발가스를 콘덴서에서 응축하여 플라스크로 재순환한다. 탈리액을 플라스크에서 꺼내어 원심분리기 rack에 300-400g씩 병에 각각 넣고 4,000rpm으로 30분간 운전한다. 탈리액은 상부로부터 유분층, 미세입자층, 수층, 슬러지층으로 분리된다. 각 층의 계면에서 2종의 성분이 약간 섞일 수 있다. 유분을 분리한 후 유분층 잔존물과 미세입자층, 수층 상층부의 혼합물을 취하여 50g씩 병에 넣고 3,500rpm으로 10분간 운전한 후 유분을 분리한다. 마지막으로 미세입자층만을 3,500rpm으로 10분간 원심분리한 후 유분을 따로 분리한다. 얻어진 유분은 rotary evaporator에서 $120^{\circ}C$로 가열하여 유분과 노말헥산을 분리하며 분리효율을 제고하기 위하여 감압하에서 운전한다. 분리된 유분의 고위발열량이 9,450[Kcal/kg]이었으며 원소분석 결과 탄소 74.7%, 수소 12.55%, 질소 0.08%, 유황분 0.0003%이었다. 분리된 유분의 양은 계절별로 시료별로 다르며 가을철에는 1.6-1.9%, 여름철은 1.0-1.3%이었다. 분리된 슬러지로부터 Hg, As, Cr, Cd, Pb 중금속 성분이 검출되지 않았으며 수분 2.8%, 휘발분 76.85%, 회분 7.52%, 고정탄소 12.83%이었고 원소분석결과 탄소 45.25%, 수소 7.46%, 질소 5.05%, 산소 34.39%, 유황분 0.33%이었으며 저위발열량은 4,480[Kcal/kg]이었다. 분리된 슬러지 양은 11-19% 이었다.

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A Study on the Fuel Quality Characteristics and Cold Weather Performance Test for Biodiesel Derived from Microalgae (미세조류 유래 바이오디젤 품질 특성 및 차량 저온 성능평가 연구)

  • JEON, CHEOL-HWAN;PARK, CHEON-KYU;LIM, JAE-HYUK;RYU, YOUNG-JIN;YANG, JI-HYUN;SHIM, SANG-HYEOK;CHO, YONG-HEE;KIM, KI-HYUN;PARK, HANWOOL;KIM, JUN-HO;PARK, JAEHOON;JUNG, INJAE;KANG, SUNG-MO;SHIN, DONG-WOO;LIM, SANG-MIN;LEE, CHOUL-GYUN;NA, BYUNG-KI
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.28 no.5
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    • pp.545-553
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    • 2017
  • Microalgae can offer an attractive way of generating renewable and sustainable biodiesel. Biodiesel derived from microagae can have lower impact on the environment and food supply than biodiesel produced from crops. But biodiesel derived from microagae have poor fuel properties at low temperature depending on their species. In this study, it was investigated that fuel characteristics of biodiesel derived from Tetraselmis sp. and cold weather performance of biodiesel blend (BD3, 3 vol.% biodiesel - 97 vol.% diesel). The startability and operability of the passenger car in BD3 was good at $-20^{\circ}C$.

Characterization of a Korean Domestic Cyanobacterium Limnothrix sp. KNUA012 for Biofuel Feedstock (토착 남세균 림노트릭스 속 KNUA012 균주의 바이오연료 원료로서의 특성 연구)

  • Hong, Ji Won;Jo, Seung-Woo;Kim, Oh Hong;Jeong, Mi Rang;Kim, Hyeon;Park, Kyung Mok;Lee, Kyoung In;Yoon, Ho-Sung
    • Journal of Life Science
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    • v.26 no.4
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    • pp.460-467
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    • 2016
  • A filamentous cyanobacterium, Limnothrix sp. KNUA012, was axenically isolated from a freshwater bloom sample in Lake Hapcheon, Hapcheon-gun, Gyeongsangnam-do, Korea. Its morphological and molecular characteristics led to identification of the isolate as a member of the genus Limnothrix. Maximal growth was attained when the culture was incubated at 25℃. Analysis of its lipid composition revealed that strain KNUA012 could autotrophically synthesize alkanes, such as pentadecane (C15H32) and heptadecane (C17H36), which can be directly used as fuel without requiring a transesterification step. Two genes involved in alkane biosynthesis-an acyl-acyl carrier protein reductase and an aldehyde decarbonylase-were present in this cyanobacterium. Some common algal biodiesel constituents-myristoleic acid (C14:1), palmitic acid (C16:0), and palmitoleic acid (C16:1)-were produced by strain KNUA012 as its major fatty acids. A proximate analysis showed that the volatile matter content was 86.0% and an ultimate analysis indicated that the higher heating value was 19.8 MJ kg−1. The isolate also autotrophically produced 21.4 mg g−1 phycocyanin-a high-value antioxidant compound. Therefore, Limnothrix sp. KNUA012 appears to show promise for application in cost-effective production of microalga-based biofuels and biomass feedstock over crop plants.

Biochemical Composition of a Korean Domestic Microalga Chlorella vulgaris KNUA027 (한국 토착 미세조류 클로렐라 불가리스 KNUA027 균주의 생화학적 조성)

  • Hong, Ji Won;Kim, Oh Hong;Jo, Seung-Woo;Kim, Hyeon;Jeong, Mi Rang;Park, Kyung Mok;Lee, Kyoung In;Yoon, Ho-Sung
    • Microbiology and Biotechnology Letters
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    • v.44 no.3
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    • pp.400-407
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    • 2016
  • A unicellular green alga, Chlorella vulgaris KNUA027, was isolated from the roots of Panax ginseng seedlings and its biotechnological potential was investigated. The results of GC/MS analysis showed that C. vulgaris KNUA027 was rich in nutritionally important polyunsaturated fatty acids (PUFAs) such as alpha-linolenic acid (C18:3 ω3, 45.8%, 50.8 mg/g) and hexadecatrienoic acid (C16:3 ω3, 11.8%, 13.1 mg/g). Therefore, this Korean indigenous microalga may have potential as a source of omega-3 PUFAs. It was also found that the saturated palmitic acid (C16:0, 37.1%, 41.2 mg/g), which is suitable for biodiesel production, was one of the major fatty acids produced by strain KNUA027. The proximate analysis showed that the volatile matter content was 88.5%, and the ultimate analysis indicated that the higher heating value was 19.8 MJ/kg. Therefore, the results from this research with C. vulgaris KNUA027 may provide the basis for the production of microalgae-based biofuels and biomass feedstock.