• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.176.2-176.2
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• 2011

피마자유(Castor oil)는 합성수지, 그리스, 유압용 오일, 윤활기유 등의 다양한 용도로 쓰이는 오일로서 점도가 높고 무색에서 황갈색을 띈다. 피마자유 추출은 압착 착유 또는 용매 추출로 얻게 되며 본 실험에 사용된 오일은 압착 착유한 것으로 매우 진한 갈색을 띄는 정제전 오일을 이용하였다. 실험에 사용된 피마자유의 초기 산가는 1mgKOH/g 이하로 낮은 유리지방산 함량을 보였으며 수분은 0.3%로 전이에스테르화 반응을 위해서는 수분 증발이 필요했다. 피마자유의 바이오디젤 생산을 위해 진행된 물성 분석 항목은 산가, 수분, 인함량, 황함량, 점도, 고형물이며 원료유와 그 바이오디젤에 대해 각각 물성 분석을 실시하였다. 피마자유의 가장 큰 특징은 다른 식물성 오일과는 다르게 오일이 알코올에 녹는 특성이 있으며 이런 이유로 전이에스테르화 반응 후 바이오디젤과 글리세롤이 분리되지 않는 문제점을 갖고 있다. 피마자유를 이용해 제조한 바이오디젤, 즉 지방산메틸에스터의 함량을 분석한 결과 약 90%의 메틸에스터화 반응 전환율을 나타내었으나 국내외 품질규격상의 탄소수 C14~C24:0의 지방산 에스터(fatty acid methyl esters)로 검출되는 바이오디젤의 함량은 10% 미만으로 나타났으며 나머지 90%는 라이신올레익산메틸에스터(ricinoleic acid methyl ester)로 분석되었다. 따라서, 기존의 대두유, 유채유, 팜유, 폐식용유로부터 제조한 바이오디젤과 물성이 매우 상이하고 특히 끊는점(boiling point)과 점도가 높아 경유 대체연료로는 활용이 불가능할 것으로 판단된다. 하지만 기존의 다양한 용도의 오일로 사용하기 위해 정제하는 과정에서 전체 착유 오일중의 약 10%만을 선택적으로 분리하여 바이오디젤 원료로 활용하는 방안은 가능할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권11호
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• pp.1065-1072
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• 2012

바이오디젤 연료는 그 안에 포함된 산소성분으로 인해 압축착화엔진에 사용했을 때 일반디젤 연료보다 더 적은 입자상 물질을 배출한다. 따라서 이 연료를 저온연소 기법에 적용하는 경우 보다 효과적으로 $NO_x$-PM을 동시 저감할 수 있고 그로부터 저온연소 운전영역의 확장을 기대할 수 있다. 이번 연구에서는 일반디젤과 대두유 기반의 바이오디젤 연료를 이용하여 산소농도 5~7%의 Dilution controlled regime에서 저온연소 운전을 구현하고 성능 및 배기 특성을 조사하였다. 엔진 실험 결과로부터 바이오디젤 연료의 경우 디젤에 비해 약 14% 낮은 발열량에도 불구하고 높은 세탄가 및 함산소 성질로 인한 연소효율 증가로 동일 연료량 분사 시 이보다 더 낮은 약 10~12% 정도의 출력이 감소함을 볼 수 있었다. 배기 측면에서도 바이오디젤 내 산소원자가 입자상물질의 산화반응을 촉진하여 최대 90%의 smoke 저감이 가능함을 관찰하였다. 또한 엔진 과급 실험으로부터 과급을 사용하여 저온연소 및 바이오디젤 사용으로 인한 출력 저하를 개선할 수 있음을 확인하였으며 과급과 바이오디젤 연료의 동시 적용을 통해 산소농도 11~12%의 EGR 가스 투입으로도 저온연소에 상응하는 PM-$NO_x$ 동시 저감이 가능함을 보여주었다. 이런 결과는 결국 이와 같은 과급 및 바이오디젤 연료의 적절한 조합으로부터 엔진 출력 향상과 배기특성 개선이 동시에 달성할 수 있고 이로부터 운전영역의 확대가 가능함을 의미한다.

• KSBB Journal
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• 제25권1호
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• pp.1-10
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• 2010

기존 화석연료를 대체할 수 있는 수송연료로서 바이오 디젤은 유해물질 배출을 줄일 수 있어 친환경 에너지로 기대를 모으고 있다. 바이오디젤 관련 기술 개발 방향을 설정하고 제도적 지원을 위해서는 바이오 디젤의 친환경 특성 및 경제성 등에 대한 보다 정량적이고 정성적인 평가가 필요하며, 바이오디젤 생산과정에서 지구 온난화 지수, 에너지소비, 생산비용, 생산기술 및 feedstock에 대한 LCA 분석 연구를 통해 보다 체계적인 환경 및 경제성 평가가 가능하였다. Feedstock에서부터 연료사용에 이르기까지의 바이오 디젤 LCA 평가와 관련한 많은 연구에서 feedstock 생산과정의 온실가스 배출량과 에너지 소비가 전체 환경 및 경제성 평가 수치의 50-80% 범위를 차지하여, 가장 큰 주요 기여 인자가 되었다. 경제성 측면에서는 초임계 메탄올 공정을 이용하여 폐식용유로부터 바이오디젤을 생산하는 과정이 현실적으로, 기술적으로 가장 유리하였다. 향후, 바이오 연료 시장을 보다 확장하고 보다 광범위하게 사용하기 위해서는 바이오디젤의 물성개선을 비롯하여 원료에 대한 식량과의 논쟁을 피하기 위한 지속가능한 원료확보 관련 연구도 수행되어야만 할 것이다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제31권1호
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• pp.113-119
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• 2014

바이오디젤의 저온유동성과 산화안정성은 주로 녹는점이 높은 포화 및 불포화 지방산 메틸에스테르의 함량에 의해 좌우된다. 본 연구는 동물성 유지인 우지 유래 바이오디젤에 요소를 첨가하여 포화지방산 메틸에스테르 함량을 저감시켜 동물성 바이오디젤의 저온유동성 개선과 포화지방산 메틸에스테르 함량이 저감된 동물성 바이오디젤을 식물성 바이오디젤에 혼합함으로써 식물성 바이오디젤(유채유, 폐식용유, 대두유 및 동백유)의 저온유동성을 개선하기 위해 수행 되었다. 연구결과, 동물성 바이오디젤의 포화도 저감을 통해 저온필터막힘점을 최대 $-15^{\circ}C$까지 낮추었고, 포화도가 저감된 동물성 바이오디젤을 식물성 바이오디젤과 혼합함으로서 식물성 바이오디젤의 저온필터막힘점을 $-10{\sim}-18^{\circ}C$까지 낮출 수 있었다. 본 연구를 통해 동 식물성 유지 유래 바이오디젤의 저온특성을 개선함으로써 국내 겨울철 환경조건에서 연료유로 적용 가능성을 증대할 것으로 기대한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권2호
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• pp.137-143
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• 2011

본 연구는 4실린더 커먼레일 디젤엔진에 바이오디젤 혼합 디젤연료를 적용하였을 경우 엔진의 연소특성과 배출물 저감효과를 실험적으로 구한 것이다. 실험 연료는 바이오디젤 20%와 디젤연료 80%(체적분율)를 혼합한 BD20과 저유황디젤연료(ULSD)를 사용하였으며, 연료분사압과 엔진회전수를 변수로하여 실험을 수행하였다. 실험결과 B20과 ULSD 모두 연료분사압력이 증가함에 따라 NOx 배출농도는 증가하고, Soot 배출량은 감소하는 경향을 나타내었다. 특히 BD20의 경우 ULSD와 비교하여 NOx 배출농도는 다소 증가하였으나, Soot 배출량은 현저하게 감소하였다. 또한, 회전속도가 1000rpm에서 2000rpm으로 증가함에 따라 NOx 배출농도는 감소하고, Soot 배출량은 낮은 분사압력에서 현저히 증가하는 경향을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.666-668
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• 2007

에너지 사용량의 증가와 국제적인 환경 규제에 대응하기 위하여 환경친화적인 연료의 개발이 시급한 가운데 재생가능한 동식물성 유지로부터 생산되는 바이오 디젤에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 자원 재활용 및 에너지 생산관점에서 폐식용유로부터 바이오디젤 원료로 사용하는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 이러한 폐식용유를 이용한 바이오디젤 생산에서 폐식용유내 함유된 유리지방산 및 수분에 의해 효율적인 전이에스테르화 반응이 어렵기 때문에 이를 전처리 단계에서 제거되어야 한다. 본 연구에서는 폐식용유내 유리지방산을 효과적으로 제거하기 위하여 회분식 반응기에서 MFI 제올라이트 촉매를 이용하여 Si/Al 몰비에 따른 산세기 및 산량의 변화에 따른 유리지방산 제거 특성을 조사해 보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.524-526
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• 2009

바이오디젤은 식물성 기름이나 동물성 지방과 같은 재생 가능한 원료로부터 전이에스테르화 반응을 통해 생산되는 대체 연료이다. 본 연구에서는 NaX 제올라이트 촉매에 염기성 물질인 KOH를 담지한 후 소성온도에 따라 제조된 촉매를 사용하여 바이오디젤 제조 특성을 조사하였다. 제조된 촉매의 결정구조와 성분을 분석하기위해 XRD, SEM 을 이용하였으며, 표면적을 측정하기 위해 BET 를 사용하였다. 실험결과 소성온도가 $500^{\circ}C$일 때 30wt% KOH/NaX 제올라이트 촉매내 K 함량이 가장 높았고, 이때 70%이상의 높은 바이오디젤 수율을 얻을 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권6호
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• pp.681-687
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• 2014

본 논문에서는 해군함정의 추진용 디젤엔진의 연료로 사용되는 선박용 디젤연료와 바이오디젤을 단기통 엔진에 적용시켜 연료분사시기에 따른 실린더 내 연소특성, 엔진성능 및 질소산화물 배출 특성을 분석하고, 초고속 카메라를 이용하여 선박용 디젤연료와 바이오디젤연료의 연소과정을 분석하는데 초점을 두었다. 연료분사시기가 $BTDC25^{\circ}CA$에서 $BTDC5^{\circ}CA$까지 지각될수록 실린대 내 연소최고압력은 점점 떨어졌으나, 토크는 증가하는 경향을 보였다. 질소산화물은 $BTDC15^{\circ}CA$에서 가장 높게 측정되었으며, $BTDC15^{\circ}CA$를 기준으로 지각 및 진각조건에서는 저감되는 것으로 분석되었다. 연료분사시기가 $BTDC5^{\circ}CA$일 때 선박용 디젤연료와 바이오디젤연료의 연소과정을 비교한 결과 산소가 포함된 바이오디젤연료의 착화시기가 선박용 디젤연료보다 빠르나, 화염이 확산되어 발달할수록 화염강도는 선박용 디젤연료가 큰 것으로 분석되었다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.103-105
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• 2005

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.19-24
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• 2009

자동차의 비약적인 증가로 인해 비롯된 환경오염이 사회적 주된 문제가 되기 때문에 유해한 배기가스의 방출을 감소시키는 방법에 대해 관심이 고조되고 있다. 바이오디젤을 생산 원료로서의 폐식용유의 활용은 원료의 안정적인 공급뿐만 아니라 바이오디젤의 가격을 낮추는데 유용하다. 본 연구는 바이오디젤 연료의 혼합 비율에 따른 연소성 및 열적 특성을 검토하기 위해 수행되었다. 이 연구를 위하여 Tag 밀폐식, Cleveland 개방식 인화점 시험기와 자연발화점 시험기를 이용하여 인화점 및 연소점, 자연발화점을 측정하였다. 그 결과 바이오디젤의 혼합 비율이 높아짐에 따라 인화점 및 연소점, 자연발화점이 증가하였다.