• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권1호
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• pp.324-332
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• 2019

한국과 인도네시아를 포함한 대부분의 국가는 온실가스 감축을 위해 바이오디젤 같은 바이오연료 보급에 대한 강력한 정책을 추진하고 있다. 하지만, 바이오디젤 보급 확대를 위해서는 원료 부족 문제를 먼저 해결해야 한다. 본 연구에서는 원료 공급 안정성을 개선하고 바이오디젤 생산 가격을 낮추기 위해 비식용이면서 동시에 단위면적당 생산성이 높은 인도네시아 열대작물(R. Trisperma) 오일의 바이오디젤 생산 가능성을 조사하였다. 수확기간이 다른 두 종류의 오일은 많은 불순물과 높은 유리지방산 함량을 가지고 있어 효율적인 바이오디젤 생산을 위해, 에스테르화 반응과 전이에스테르화 반응을 실시하였다. 오일은 반응을 진행하기 앞서 여과와 수분제거 과정을 통해 반응의 효율을 높이고자 하였다. 에스테르화 반응은 불균질계 산 촉매인 Amberlyst-15를 사용하였으며, 반응 전 오일들의 산가는 각각 41, 17 mg KOH / g이었으나, 에스테르화 반응 후 3.7, 1.8 mg KOH/g으로 약 90% 이상의 전환율을 보이며 유리지방산 함량을 2%이하로 감소시켰다. 이후 전이에스테르화 반응은 KOH를 염기 촉매로 사용하여 바이오디젤 합성 실험을 진행하였다. 생성된 바이오디젤은 약 93%의 FAME 함량을 나타냈으며, 총 글리세롤의 함량은 0.43%으로 제품 규격(FAME 96.5%, 총 글리세롤 0.24%)에는 미달되었다. 이는 지방산 조성 분석 결과 일반적으로 관찰되지 않는 특이 지방산인 ${\alpha}$-Eleostearic acid가 10.7~33.4% 포함되어 나타나는 특성으로 판단되며, 추가 반응 최적화 및 분리정제 연구 진행으로 연료품질 규격 달성이 필요한 것으로 나타났다. 기존에 활용되지 못하던 비식용 원료로부터 바이오디젤 생산 기술을 확보할 경우 바이오디젤 보급 확대를 위한 안정적 원료 공급에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.2573-2578
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• 2014

본 연구는 4실린더 커먼레일 디젤 기관에서 바이오 디젤 혼합 연료를 사용하여 예비 분사시기와 EGR율을 변화시켰을 때 연소 압력과 배기 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실험을 수행하였다. 예비 분사 시기와 EGR율은 디젤 기관의 연소 및 배기 배출 특성에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 일반적으로 많이 사용되고 있는 기관 회전 속도 2,000rpm에서 바이오 디젤 혼합율 20%의 연료를 사용하여 예비 분사 시기와 EGR율에 다양하게 변화를 주어 실험을 하였다. 실험결과, 도시 평균 유효 압력은 예비 분사 시기가 상사점전 BTDC $10^{\circ}$에서 가장 높았으며, 연소 압력과 열 발생율은 동일 예비 분사 시기에서 EGR율에 비례하여 감소하였다. NOx배 출량은 예비 분사시기에 관계없이 EGR율이 증가할수록 큰 폭으로 감소하였으며, 매연(Soot)은 예비 분사 시기 BTDC $20^{\circ}$에서 가장 적게 배출되었다.

• 에너지공학
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• 제13권4호
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• pp.235-241
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• 2004

본 연구는 초음파 개질 바이오 디젤유의 점도와 표면장력에 대한 연료의 물리적 특성, 분무 미립화 특성에 관한 심층적이고 체계적인 연구에 중점을 두었다. 이를 규명하기 위하여 초음파 재질 연료와 개질 되지 않은 연료의 상대 비교 분석을 통한 연료특성과 연료분사펌프의 회전수 및 노즐선단 거리변화에 의한 입경측정의 상관성을 정립하였다.

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.140-145
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• 2015

본 연구는 경유를 2차 분사연료로 사용하는 HC-SCR 후처리장치에서 2차 분사연료의 바이오디젤 함량 변화(BD0, BD10, BD25)에 다른 NOx 변환특성을 분석하였다. 시험조건은 HC-SCR 장치의 특성, 2차 분사연료의 distillation 등을 고려하여 장치 전단온도는 $290^{\circ}C$, $320^{\circ}C$, $350^{\circ}C$로 설정하였으며, 공간속도는 55,000(1/h)으로 고정하고 연료분사량을 조절하였다. Distillation 시험결과, T90은 약 $350^{\circ}C$로 동일한 수준이었으며 바이오디젤 함량이 증가할수록 $350^{\circ}C$보다 낮은 조건에서 증발량이 감소한다는 결과를 얻었다. 2차 분사연료에 혼합된 바이오디젤 함량이 증가할수록 NOx 저감효율은 감소하는 것을 확인하였으며 저온조건($290^{\circ}C$)보다 고온조건($320^{\circ}C$, $350^{\circ}C$)에서 NOx 저감율의 차이가 더 크게 발생했다. 이러한 결과는 바이오디젤의 열악한 증발특성(Distillation)과 높은 분자량인 것으로 추측된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권11호
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• pp.1163-1168
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• 2011

압축착화 방식의 디젤엔진은 스파크점화 방식의 가솔린 엔진에 비하여 열효율이 높아 연비가 향상되고 그 결과 $CO_2$ 저감효과도 높다. 또한 디젤엔진은 점화계통 장치의 불필요 등 기존 엔진의 개조비용이 적어 세탄가가 높은 바이오연료의 적용엔진으로서 적합한 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 식물성 자트로파유, 대두유 2종의 바이오연료와 경유연료의 분무특성을 비교 분석하였다. 실험변수로서는 분사압력과 자트로파 연료의 경우는 혼합비율(BD3, BD5, BD20)을 달리하였다. 분사압력은 500bar, 1000bar, 1500bar 및 1600bar로 설정하고 분사기간은 500ms로 동일하게 하였다. 본 연구의 결과로서, 사용한 바이오디젤 연료의 종류 및 분사압력 변화에 대한 분무거동특성(분무각)의 변화는 뚜렷하지 않으나, 고압분사의 경우가 분무각이 약간 감소하는 결과를 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권7호
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• pp.745-752
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• 2012

디젤엔진은 바이오연료 적용을 위한 엔진으로서 가솔린엔진과 비교해 사용연료가 바이오연료와 유사한 높은 세탄가를 가지며, 가솔린엔진과 달리 점화계통 장치의 불필요 등 기존 엔진의 개조비용 등에서 유리한 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 상용 디젤 엔진의 커먼레일 분사시스템을 사용하여 바이오연료인 식물성 팜유의 분무거동특성을 해석하고, 그 결과를 기존의 디젤엔진 연료인 경유와 비교 분석하였다. 실험변수로서는 분사압력과 경유에 대한 바이오디젤 연료의 혼합비율(BD3, BD5, BD20, BD30, BD50, BD100)을 달리하였다. 분사압력은 500bar, 1000bar, 1500bar 및 1600bar로 설정하고 분사기간은 $500{\mu}s$로 동일하게 하였다. 본 연구의 결과로서, 분사압력이 동일한 경우 사용한 바이오디젤 연료의 혼합비 변화에 대한 거시적 분무거동특성(분무선단도달거리 및 분무각)의 변화는 뚜렷하지 않았다. 특히 분무각의 경우 본 연구의 모든 실험조건에 있어서 약 $15^{\circ}$의 값을 나타내었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권1호
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• pp.103-108
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• 2015

최근 지구 온난화는 세계 경제발전으로 화석연료 사용이 주범으로 인식하고 있다. 이러한 화석연료를 감소하기 위한 연구는 여러 대체에너지 산업으로 발전하고 있으며, 그 중 우리나라에서 생산할 수 있는 연료는 바이오연료이다. 바이오연료는 화석연료에 의해서 발생하는 환경오염 문제를 줄이면서 경제적인 이익을 주는 지속 가능한 연료이다. 그래서 바이오연료를 친환경에너지로 전환시키는 재생에너지 등에 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 실험은 어선에서 사용했던 기관을 다시 리모델링하여 실험장치를 직접 제작 설치하였고, 여러 바이오연료를 사용하여 선박의 경제적이고 친환경적인 운항에 도움을 주고자 연구하였다. 유채유, 대두유, 폐유채유의 배기배출 물특성에 미치는 영향을 종합적으로 분석한 결과는 연료의 물리적, 화학적 성분이 비슷하여 선박용 엔진에 사용이 가능하고, 연료소비율과 NOx는 약간 증가하였으나, 매연은 많이 감소하는 경향이 확인되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권6호
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• pp.501-511
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• 2014

바이오매스 원료로부터 급속열분해 반응을 통하여 생산되는 바이오 오일은 화석연료를 대체할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 하지만, 바이오 오일은 에너지 밀도와 세탄가가 낮고 점성도가 높은 연료의 한계성이 있으므로 디젤엔진에 적용하기에는 제한적이다. 따라서, 안정적인 연소를 얻기 위해서는 바이오 오일을 세탄가가 높은 연료와 유화하거나 혼합하여 사용하여야 한다. 하지만 바이오 오일과 화석연료는 극성이 달라서 서로 혼합되지 않으며 가장 손쉽게 혼합되는 연료는 알코올계 연료이다. 본 연구에서는 바이오 오일의 연료특성을 향상시키기 위하여 에탄올 연료와 혼합하였으며, 연료의 자발화 특성을 향상시키기 위하여 세탄가 향상제인 PEG 400, 2-EHN 도 첨가하였다. 또한 최대 15%의 바이오 오일이 혼합된 혼합연료를 디젤엔진에서 안정적으로 연소시키기 위하여 고압축비 피스톤도 적용하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.487-492
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• 2013

초음파를 에너지원으로 하는 에스테르 교환 반응에 의해 오리기름과 쇠기름 등 동물성 폐유지와 대두유를 혼합한 동식물성 폐유지로부터 바이오디젤을 제조하였다. 초음파를 이용한 동식물성 유지의 에스테르 교환 반응 특성과 생성된 바이오디젤의 물리화학적 특성을 조사하였다. 또한, 초음파와 열에너지에 의한 에스테르 교환 반응의 반응특성도 비교하였다. 초음파를 이용한 에스테르 교환 반응에 의한 바이오디젤 수율은 균일계 알칼리 촉매인 수산화칼륨 촉매에서 높았다. 초음파를 이용한 동식물성 혼합 폐유지의 에스테르 교환 반응에서 수산화칼륨 촉매를 식물성 유지에 대해 무게비로 0.5% 사용하고, 혼합 폐유지에 대한 메탄올의 몰 비가 6일 때 지방산 메틸에스테르의 수율이 가장 높았다. 초음파를 에스테르 교환 반응의 에너지원으로 사용하면 반응시간 5분 만에 최고 수율과 평형에 도달하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권1호
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• pp.37-42
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• 2016

바이오디젤(Soy Methyl Ester, B100)과 디젤(Ultra Low Sulfur Diesel, ULSD)의 연소과정에서 발생되는 연기입자의 무차원 광소멸계수를 측정하였다. 무차원 광소멸계수는 633 nm의 He-Ne 레이저를 이용하여 광학적 방법으로 측정된 연기입자의 체적분율과 중력식 필터법에 의해 채집된 연기입자의 체적분율을 비교하여 결정하였다. 633 nm 대역에서 측정된 평균 무차원 광소멸계수는 각각 바이오디젤의 연기입자가 11.8, 디젤 연기입자가 11.1으로 측정 불확도 범위(${\pm}10.1%$) 내에서 거의 유사하였다. 다만, 라만 spectrum 분석결과를 통해 각 연료에서 발생된 연기입자 간의 광소멸(광흡수/광산란) 특성은 서로 상이할 수 있음을 확인할 수 있었다.