• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권5호
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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.

• 한국분무공학회지
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• 제20권2호
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• pp.88-94
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• 2015

Recently, exhaust gas regulation has been gradually strengthened due to depletion of fossil fuels and environmental problem like a global warming. Due to this global problem, the demand for eco-friendly vehicle development is rapidly increasing. A clean diesel vehicle is considered as a realistic alternative. The common-rail fuel injection system, which is the key technology of the clean diesel vehicle, has adopted injection strategies such as high pressure injection, multiple injection for better atomization of the fuel. In addition, the emission regulations in the future is expected to be more stringent, which a conventional engine is difficult to deal with. One of the way for actively proceeding is the study of alternative fuels. Among them, the bio-diesel has been attracted as an alternative of diesel. So, in this study, spray characteristics of bio-diesel was analyzed in the common-rail fuel injection system with three injectors driven by different operating mechanism.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.380-388
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• 2017

Wood pyrolysis oil(WPO) has been regarded as an alternative fuel for diesel engines. However, WPO is not feasible for use directly in diesel engines due to its poor fuel quality such as low energy density, high acidity, high viscosity and low cetane number. The most widely used approach to improve WPO fuel quality is to blend WPO with other hydrocarbon fuels that have a higher cetane number. However, WPO and fossil fuels are not usually blended because of their different polarity. Also, clogging and polymerization problems in the fuel supply system can occur when the engine is operated with WPO. Polymerization can be prevented by diluting WPO with other alcohol fuels. However, WPO-alcohol blended fuel does not produce self-ignition. Therefore, additional cetane enhancement to the blended fuel is required to enhance auto-ignitability. In this study, WPO was blended with n-butanol and two cetane enhancements(PEG 400 and 2-EHN) for application to a diesel generator. Experimental results showed that the WPO-butanol blended fuel achieved a very stable engine operation under maximum WPO content of 20 wt%.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.567-577
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• 2019

Due to the depletion of fossil fuels and environmental pollution, demand for alternative energy is gradually increasing. Among the various methods, a method to convert biomass into alternative fuel has been proposed. The bio-fuel obtained from biomass through pyrolysis process is called pyrolysis oil (PO) or bio-oil. Because PO is difficult to use directly in conventional engines due to its poor fuel properties, various methods have been proposed to upgrade pyrolysis-oil. The simplest approach is to mix it with conventional fossil fuels. However, due to their different polarity of PO and fossil fuel, direct mixing is impossible. To resolve this problem, emulsification of two fuels with a proper surfactant was proposed, but it costs additional time and cost. Alternatively, the use of alcohol fuels as an organic solvent significantly improve the fuel properties such as fuel stability, calorific value and viscosity. In this study, blends of diesel, n-butanol, and coffee ground pyrolysis oil (CGPO) which is one of the promising PO, was applied to diesel generator. Combustion and emissions characteristics of blended fuels were investigated under the entire load range. Experimental results show that ignition delay is similar to that of diesel at high load. Although, hydrocarbon and carbon monoxide emissions are comparable to diesel, significant reduction of nitrogen oxides and particulate matter emissions were observed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권5호
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• pp.583-588
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• 2010

유리지방산 함량이 높은 원료의 효율적인 바이오디젤 생산을 위해 다양한 고체산 촉매를 사용하여 회분식 반응기에서 유리지방산의 에스터화 반응에 대한 연구를 수행하였다. 고체산 촉매는 상용 촉매인 황산기를 지닌 이온교환수지(Amberlyst-15, Dowex 50Wx8)와 실리카겔에 술폰기 및 염화술폰기 지닌 산성 이온성 액체가 고정화된 촉매($SiO_2-[ASBI][HSO_4]$, $SiO_2-[ASCBI][HSO_4]$), 단순히 실리카겔에 술폰기 및 염화술폰기의 산성적 기능기를 도입한 촉매들을 사용하여 반응특성을 비교하였다. 또한 에스터화 반응 실험변수로써 반응시간, 온도, 반응물간의 몰 비율(메탄올:올레산), 촉매량에 대한 영향을 조사하였다. 사용된 고체산 촉매들 중 실리카겔에 고정화된 알릴이미다졸리움을 포함한 산성 이온성 액체 촉매가 가장 우수한 반응성을 나타내었다. 특히 실리카겔에 3-allyl-1-(4-sulfobutyl)imidazolium hydrogen sulfate가 고정화된 $SiO_2-[ASBI][HSO_4]$ 촉매가 같은 반응조건에서 기존의 알려진 Amberlyst-15보다 더 나은 성능을 보였으며, 353 K 반응온도와 5 wt%의 촉매량, 메탄올/올레산의 몰 비율 20의 조건에서 2시간 동안 약 96%의 높은 전환율을 나타내었다. $SiO_2-[ASBI][HSO_4]$의 높은 촉매 활성은 실리카에 고정화된 강한 브뢴스테드산의 작용기에 기인한 것으로 생각된다. 바이오디젤로부터 촉매의 분리 및 회수는 간단한 경사법 혹은 여과법에 의해 쉽게 분리할 수 있고, 이를 회수하여 재사용이 가능하다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권5호
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• pp.643-648
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• 2010

본 연구에서는 이온성 액체인 염화콜린에 5가지의 금속염화물을 첨가하여 루이스산 이온성 액체 촉매를 제조하고, 이 촉매를 사용하여 대두유로부터 바이오디젤을 합성하였다. 먼저 단독의 금속염화물인 염화주석과 염화아연, 염화알루미늄, 염화철(III), 염화구리(I) 촉매에 대하여 363~423 K 온도 범위에서 에스터 교환 반응의 반응성을 조사하였다. 5가지의 금속염화물 중 염화주석이 우수한 촉매 활성을 나타내었고, 이러한 경향과 같이 5가지의 루이스산 이온성 액체 촉매 중 $[Me_3NC_2H_4OH]Cl-2SnCl_2$의 촉매가 403 K에서 14시간 동안 유지:메탄올:촉매의 몰 비율 1:12:0.9인 조건으로 최대 91.1%의 높은 반응수율을 나타내었다. 단독의 염화주석 촉매와는 달리, $[Me_3NC_2H_4OH]Cl-2SnCl_2$의 촉매는 반응 후 액체-액체 이상계를 형성하여 반응물과 생성물로부터 쉽게 분리할 수 있으며, 5회 이상 재사용 후에도 활성이 거의 감소하지 않았다. 이러한 결과는 촉매의 수분에 대해 안정성과 강한 루이스 산성도의 특성에 기인한 것으로 생각된다. 또한 촉매에 대한 반응시간과 촉매 및 메탄올 몰 비율 등의 반응변수들에 대한 영향이 조사되었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권5호
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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 $-20^{\circ}C$.

• 한국잡초학회지
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• 제30권4호
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• pp.340-360
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• 2010

이제 바야흐로 21세기 탈석유 시대에 대비하기 위해서는 범국가적 차원의 새로운 산업전략이 필요하게 되었다. "바이오리파이너리"란 원유로부터 각종 화학제품을 생산하는 기존의 기술과 달리 석유대신 나무나 볏짚 등과 같은 식물을 원료로 해서 바이오화학제품이나 바이오연료 등을 생산하는 기술을 총칭한다. 바이오리파이너리를 통한 바이오매스 기반의 화학산업은 석유로부터 생성되는 많은 역기능적인 문제점들을 해결할 수 있다. 바이오리파이너리 기술을 이용해서 생산할 수 있는 제품을 특성별로 분류하면, 바이오 연료, 대체원료, 특수 기능물질, 바이오폴리머 등이 있으며, 이러한 공정기술 개발이 미래지속 성장 화학기술의 중심기술이 될 것이다. 바이오 연료에는 에탄올, 디젤, 수소 등이 있고, 대체원료(chemical feedstock)로서는 글리세롤, 젖산, 아세톤, 부탄올, 프로피온산, 부틸산, 부탄디올, 프로판디올, 구연산, 숙신산, 각종 아미노산 등이 해당된다. 특수기능물질 중에는 항생제, 다당류, 미생물농약, 생리활성물질 등과 각종 생촉매 전환반응 생산제품, 바이오 식품소재 등이 있고, 바이오 폴리머는 미생물 대사산물 유기산을 원료로 하는 고분자와 미생물이 직접 생산하는 바이오 폴리머 등이 있다. 이러한 공정기술 개발이 미래 지속 성장 화학기술의 중심기술이 될 것이며, 공정기술 중에서 가장 핵심이 되는 것은 충분한 양의 바이오매스 확보 및 생화학적/열화학적 전환기술이다. 바이오매스 확보를 위하여 환경적응성이 큰 잡초의 이용이 기대된다. 바이오리파이너리는 농업으로 시작되며, 농업과 화학산업의 다리역할을 하는 기술이 바로 바이오리파이너리인 것이다.

• 생명과학회지
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• 제27권10호
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• pp.1137-1144
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• 2017

미세조류 Chlorella vulgaris는 바이오 디젤 생산을 위한 중요한 대체원료 중 하나로 간주되어 왔으나, 이러한 미생물의 산업적 적용은 낮은 바이오 매스와 지질 생산성에 의해 제약을 받아왔다. 따라서 이러한 문제를 극복하기 위해 본 연구는 자외선을 이용한 무작위 돌연변이 유발 기술을 통해 높은 지질 및 바이오 매스 생산성을 가지는 C. vulgaris 균주를 분리하고 그 특성을 규명하였으며, 두 가지 유형의 대량 생산 시스템을 이용하여 바이오 매스 및 지질 함량의 산출량을 비교하였다. 분리된 돌연변이 균주 중, 특히 실험실 조건에서 UBM1-10으로 명명된 돌연변이 균주는 야생형 균주에 비해 약 1.5배 높은 세포 수율 및 지질 함량을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 UBM1-10을 선택하여 TBPR (tubular photobioreactor)과 OPR (open pond type reactor)의 두 가지 유형의 반응기를 사용하여 실외 배양 조건에서 배양하였다. 그 결과 TBPR에서 재배된 돌연변이 균주의 세포 수율은($2.6g\;l^{-1}$) OPR에서 배양된 균주의 세포 수율($0.5g\;l^{-1}$)과 비교하였을 때 약 5배 이상의 높은 세포 수율을 나타내었으며, 대량 배양 후, UBM1-10 및 모 균주의 조 지방 함량 및 조성 등에 대해 추가로 조사를 실시하였다. 그 결과 C. vulagris UBM1-10균주의 지질함량(0.3% w/w)이 모 균주의 지질함량(0.1%)에 비해 약 3배 이상의 조 지방 함량을 보유함을 확인하였다. 따라서 이 연구는 바이오 디젤 생산 자원으로서 C. vulgaris의 경제적 잠재성이 photoreactor type의 선택 및 전략적 돌연변이 분리 기술을 통해 증가 될 수 있음을 보여 주었다.

• KSBB Journal
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• 제23권4호
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• pp.335-339
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• 2008

Biodiesel is an alternative and renewable energy source, which is hoped to reduce global dependence on petroleum and environmental problem. Biodiesel produced from a variety of oil sources such as vegetable oil, animal fat and waste oils, and has properties similar to those associated with petro-diesel, including cetane number, volumetric heating value, flash point, viscosity and so on. In this study, we investigate the effect of quality of raw materials on alkali-catalyzed transesterification for producing of biodiesel. The increase of content of free fatty acid and water in oil were caused the sharp decrease of conversion yield. Also, the low purity of methanol in reactant was inhibited the reaction rate. In the case of addition of sodium sulfate as absorbent to prepare catalyst solution, the content of fatty acid methyl ester in product was increased more about 1.6% than that of control. However, the addition of zeolite, sodium chloride and sodium sulfate as absorbent in reactant to remove water generated from reaction did not show any enhancement in the reaction yield. This result may provide useful information with regard to the choice and preparation of raw materials for more economic and efficient biodiesel production.