• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권3호
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• pp.450-458
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• 2012

최근 정부는 국가 온실가스를 효율적으로 감축시켜 국제적인 기후변화에 대응하기 위하여 여러 부문에서 기술개발을 진행 중에 있다. 이를 달성하기 위하여 정부는 화석연료를 대체하고 이산화탄소를 감축시키는 수단으로 바이오연료를 저탄소와 탄소중립자원으로 검토하고 있는 실정이다. 일반적으로, 목질계로부터 생산된 2세대 바이오연료는 수송부문에서 기존 화석연료를 대체하고 온실가스를 감축하는데 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로 정부는 목질계 기반 바이오매스 액화연료(biomass-to-liquid fuel)에 대해 파일럿 수준으로 기술개발 중에 있다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스액화연료 생산을 위한 동일공정으로 합성된 F-T(Fischer-Tropsch) 디젤의 연료적 특성을 연구하였다. 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있는 장점으로 인해 자동차용 경유엔진에 사용될 수 있다. 그 이유는 합성 F-T 디젤이 자동차용 경유와 비슷한 물리적 특성을 가지기 때문이다. 본 연구에 사용된 F-T 디젤은 Fischer-Tropsch (F-T) 공정을 이용하여 저온($240^{\circ}C$)에서 철 촉매를 가지고 합성되었다. 합성 F-T 디젤은 n-파라핀과 iso-파라핀을 함유하고, 등유와 경유 성분을 가진 $C_{12}{\sim}C_{23+}$ 분포로 이루어졌다. 합성 F-T 디젤은 합성 F-T 연료부터 증류를 통해 분리된 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 비해 세탄가가 높으며, 방향족화합물은 매우 낮고, 황함량는 초저황(sulfur free) 수준으로 평가되었다. 또한 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유와 비교하여 황과 방향족 화합물의 함량이 낮기 때문에 윤활성이 열악함을 보였다.

• 한국연소학회지
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• 제16권4호
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• pp.1-7
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• 2011

The purpose of this study was to analyze the effect of pilot injection strategy on the combustion and emissions characteristics in a four cylinder common-rail direct injection diesel engine fueled with biodiesel(soybean oil) blend. The tested fuel was mixed of 20% biodiesel and 80% ULSD(Ultra low sulfur diesel) by volume ratio. The experiments were performed under two load conditions, and results were compared with those of single injection. The experimental results showed that the ignition delay of BD20 was shorter than compared to that of ULSD in the case of low load condition. Also, the fuel consumption of BD20 was more higher than that of ULSD. Fuel consumption by applied pilot injection strategy were generally decreased compared with that of single injection. In the case of pilot injection, the exhaust emissions such as CO and HC emissions were decreased compared to the single injection.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.589-593
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• 2007

재생 가능한 자원인 동식물성 기름을 원료로 제조되는 수송용 연료 바이오디젤은 낮은 대기오염물질 배출과 $CO_2$ Neutral 특성으로 환경친화적인 연료로 인정을 받으며 전세계적으로 그 생산량이 급격히 증가하고 있다. 대부분의 상용화 공정은 염기촉매를 이용한 전이에스테르화 반응에 근거하고 있으며 높은 생산성을 위해 연속 공정을 채택하고 있다. 원료유 중의 유리지방산(free fatty acid, FFA)은 염기 촉매와 반응하여 지방산염(Soap)과 수분을 생성하며 반응촉매의 투입양을 증가시카고 반응 후에 글리세롤과 지방산 메틸에스테르와의 분리를 어렵게 만든다. 높은 수율과 후속공정의 부하를 줄이기 위해서는 식물성 원료유 중의 FFA는 고체 산촉매 하에서 메탄올과 에스테르화 반응시켜 전환 제거되어야 한다. 본 연구에서는 고체산 촉매인 Amberlyst-15을 충전한 4단 PBR(Packed Bed Reactor, 충전율 60%(v/v))에서 반응시간과 반응온도에 따른 대두원유의 전처리 효율을 조사하였으며 최적 전처리 조건을 도출하였다. 최적 전처리 조건에서 대두원유는 초기 산가 1.6에서 0.4-0.6으로 연속 전처리할 수 있었다. 본 연구에서는 연속 흐름 반응기인 PFR(Plug Flow Reactor)와 4단 CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)에서 균질계 촉매인 KOH 존재하에 대두유와 메탄올과의 전이에스테르화 반응 특성을 조사하였으며 각 연속 반응시스템에서 최적 운전 조건을 도출하였다. PFR 반응기에서 반응온도, 반응시간, 반응물 흐름방향, static mixer(SM) 개수에 따른 반응특성을 조사한 결과, PFR에서의 최적 반응조건은 하향류 흐름 방향과 3개의 SM를 설치한 조건에서 반응시간 5.8분, 반응온도 90$^{\cdot}C$, 메탄올:오일 몰비 9:1, KOH 농도 0.8%로 도출되었다. CSTR 반응기에서는 반응온도와 체류시간에 따른 반응특성을 조사하였으며 최적반응 조건으로 반응온도 80$^{\cdot}C$, 메탄올/오일 몰비 9:1, KOH 농도 0.8%, 체류시간 18.4분, 교반속도 250rpm로 조사되었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.82-89
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• 2009

In order to investigate the spray characteristics according to diesel and bioethanol blending with biodiesel fuel, macroscopic spray characteristics were analyzed from the comparison of the effect of the injection pressure, ambient pressure and density on the spray tip penetration and spray cone angle. In addition, spray atomization characteristics were studied with local and overall Sauter mean diameter (SMD) and the contour map of SMD distribution at various injection conditions. It was revealed that the spray tip penetration of biodiesel fuels blended with diesel and ethanol was shorter than that of an undiluted biodiesel fuel at low injection pressure. However, the difference of spray tip penetration among three test fuels reduces at a high injection pressure. Increase of the ambient gas density leads to the decrease of the spray tip penetration of three test fuels. When diesel and ethanol fuels add to an undiluted biodiesel fuel, spray cone angle increases due to the decrease of the fuel density at the same ambient pressure condition. On the other hand, the droplet mean diameter decreases due to the reduction of the kinematic viscosity and surface tension.

• 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.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권12호
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• pp.1199-1206
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• 2015

본 연구는 경유와 바이오디젤(대두유) 혼합연료의 디젤엔진 배기특성을 조사하였고, 연료 혼합비는 BD(biodiesel)3, BD5, BD20, BD50 및 BD100이며, 분사압력 조건을 400 bar, 600 bar, 800 bar, 1000 bar 및 1200 bar로 변화시켰다. 그리고 연료 혼합비 및 분사압력에 따른 엔진배출물인 NOx와 Soot의 정량적인 분석을 위해 통계학에 기초한 피어슨 상관계수와 스피어만 상관계수를 이하였다. 본 연구의 결과로서 실험변수인 혼합비와 분사압력에 대한 NOx 및 Soot 발생량의 피어슨 상관계수는 -0.811이며, 스피어만 상관계수는 -0.884로 NOx와 Soot 발생량 관계가 선형적이며, 이것은 trade-off관계를 나타낸다. 또한 각각의 분사압력 조건에서 피어슨 상관계수가 음의 상관 관계를 나타내며 이것은 NOx와 Soot 배출관계가 반비례적인 것을 나타낸다.

• 공업화학
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• 제22권2호
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• pp.155-160
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• 2011

동물성유지는 식물성유지에 비해 산화안정성이 뛰어나며, 높은 발열량과 세탄가를 보여 불완전 연소율이 낮다는 장점을 가지고 있으나 포화지방산의 함량이 높고, 원료유지에 불순물 함량이 높아 정제과정이 필요하다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 동물성 유지로 폐돈지를 선정하여 초음파에너지를 이용한 전이에스테르화반응의 최적조건을 설정하고자 하였다. 또한 기존공정의 가열 및 교반을 대체할 수 있는 초음파에너지 효과를 확인함으로써 새로운 바이오디젤 제조공정을 제시하고자 하였다. 기존가열방식을 이용한 폐돈지의 전이에스테르화 반응은 $55^{\circ}C$에서 메탄올과 돈지의 반응몰비 12에서 1 h 반응한 경우 가장 우수한 전환특성을 나타내었다. 전이에스테르화 반응에 초음파에너지를 조사할 경우 최적 초음파 조사세기 500 W에서 반응시간을 30 min으로 크게 단축할 수 있었다. 또한 제조된 바이오디젤의 성능평가 결과 점도는 $0{\sim}70^{\circ}C$ 범위에서 1.3~4.0 cP, 발열량은 40.3 MJ/kg으로 바이오디젤 성능기준을 만족하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.263-265
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• 2008

자원 재활용 및 에너지 생산관점에서 폐유지로부터 환경친화적인 연료인 바이오디젤에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 폐유지내 함유된 유리지방산 및 수분에 의해 효율적인 에스테르화 반응이 어렵기 때문에 이를 전처리 단계에서 제거되어야 한다. 본 연구에서는 폐유지내 유리지방산을 효과적으로 제거하기 위하여 회분식 반응기에서 제올라이트 촉매의 종류에 의한 세공구조와 산성도 변화에 따른 유리지방산 전환반응에 미치는 영향을 조사해 보았다. 제올라이트 촉매의 유리지방산 전환율은 세공구조와 산성도에 따라 큰 차이를 나타내었다. 유리지방산 전환율은 FAU < MOR < MFI < BEA의 순으로 높았다. 제올라이트의 세공구조는 1차원적인 구조를 가질 경우 탄소침적이 일어나지만 3차원적인 세공구조를 가지는 경우 탄소침적에 의한 촉매의 활성저하가 감소된다. 또한 제올라이트의 산성도에 따른 특성으로는 유리지방산의 전환반응에는 중간정도의 산세기를 가진 촉매가 유리함을 확인하였다. 그러므로 폐유지로부터 유리지방산을 제거하기 위한 우수한 제올라이트 촉매로는 BEA 제올라이트 촉매임을 확인하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제30권1호
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• pp.52-58
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• 2014

Because food crops serve as the raw materials for biodiesel, the increasing use of biodiesel as an alternative fuel can lead to adverse effects such as food price inflation and may contribute to global starvation. To solve these problems, efforts are being made to explore various nonedible raw materials for producing biodiesel. Different raw materials impart different fuel characteristics to biodiesel. In this study, we synthesized pure fatty acid methyl ester (FAME), which is a biodiesel component, and then analyzed its fuel properties. The fuel properties of pure FAME would be useful in producing biodiesel from various new raw materials.

• 한국분무공학회지
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• 제16권4호
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• pp.210-214
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• 2011

This paper presents the spray characteristics of the gun type burner nozzle with bio-diesel blending rate. The burner nozzle used in this experiment is a pressure swirl type nozzle. For the spray characteristics, visualization of spray was conducted to obtain the spray angle, and laser diffraction spectroscope (LDS) was used for the measurement of the droplet diameters. The results showed that the $D_{max}$, SMD and spray angle were decreased with increasing the bio-diesel blending rate and BD30 (30% bio-diesel blending rate) could be found to be the maximum blending rate for using without any modification of the gun type burner of the homesize kerosene fuel boiler.