• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.249.2-249.2
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• 2010

최근의 고유가와 환경오염에 대한 대응 수단으로 수송용 바이오연료의 보급에 대한 관심이 세계적으로 높아지고 있다. 이 중 바이오디젤은 동식물성 기름으로부터 메탄올과의 전이에스테르화 반응에 의해 생산되는 경유대체 연료로서 환경 친화성과 지속가능성이 인정됨에 따라 그 생산량이 급격히 증가하고 있다. 바이오디젤의 생산량이 증가함에 따라 대두유, 유채유, 팜유 등의 원료유 가격 상승 및 수급 불안정 문제가 대두되고 있으며 식량자원과의 충돌 문제도 발생되고 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로 유리지방산 함량이 높은 저가유지 자원(폐식용유, 폐돈지, 폐우지, soapstock, trapped grease)을 이용한 공정 개발 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 비활용되고 있는 해외 열대작물 열매씨앗에서 착유한 식물성 오일의 바이오디젤 원료유로서의 사용 가능성을 검토하였다. 열대작물 오일의 물성 분석 결과 고형물, 수분, 인, 유리지방산 함량이 대두원유보다 매우 높게 나타났다. 오일 중의 인지질은 바이오디젤 제조 반응후 에스테르와 글리세린의 층분리를 방해하여 공정 효율을 감소시키고 유리지방산은 염기촉매와 결합하여 지방산염을 생성해 생산수율을 감소시키는 문제를 일으킨다. 고형물과 수분은 여과와 감압증발에 의해 쉽게 제거가 가능하였다. 15~20%의 유리지방산 함유 열대작물 오일의 전처리를 위해 균질계 산촉매와 비균질 고체 산촉매를 이용해 에스테르화 반응 효율을 조사한 결과 황산이 가장 높은 효율을 보였다. 반응표면분석법(Response Surface Method, RSM)을 적용해 메탄올과 촉매량의 2변수 에스테르화반응 최적화를 수행한 결과 메탄올 26%, 촉매 0.98%로 최적 조건이 도출되었으며 초기 산가 33mgKOH/g에서 0.98mgKOH/g으로 감소됨을 확인하였다. 전처리 정제한 오일의 물성분석 결과 고형물 0.1%, 수분 0.10%, 산가 1.0mgKOH/g, 인함량 20ppm 이하로 바람직한 원료유가 생산됨을 알 수 있었다. 제조된 원료유를 이용해 전이에스테르화 반응 최적화 실험을 RSM에 근거하여 진행한 결과 KOH 0.8%, 메탄올:오일 몰비 6.2:1, 반응온도 $60^{\circ}C$, 교반속도 200rpm, 반응시간 30분으로 나타났으며 증류 정제전 97.3%, 증류후 100.0%의 바이오디젤을 생산 할 수 있었다. 열대작물 오일의 전처리 공정은 메탄올을 과잉양으로 사용함으로 효과적인 알콜 회수 공정이 중요하다. 전처리 후 층분리를 통해 회수되는 메탄올 중의 수분함량은 2%~7%로서 이를 전처리 반응에 재사용하기 위해서는 0.3%이하의 수분함량으로 정제가 필요하다. 본 연구에서는 고가의 증류탑 형태가 아닌 단증류방식으로 2단계 내지 3단계로 0.3% 수분의 메탄올 회수 조건을 도출하였으며 파일롯 공정 설계를 진행하고 있다. 이로서 본 연구의 열대작물 오일은 저가로 충분한 물량의 확보가 가능하다면 바이오디젤 원료 자원으로서 큰 활용가치가 있는 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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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.

• Environmental and Resource Economics Review
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• v.18 no.1
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• pp.23-51
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• 2009

This research alms at quantifying economic impacts of free trading policy on environment-friendly fuel industry applying a static general equilibrium (CGE) model for Korea. Theoretically, 'polluters haven' hypothesis had been debated as major issue on the environmental effects of trade liberalization during 1970s and 1980s but recent literature emphasizes that production, scale, structural, and regulatory effects may derive rapid diffusion of environment friendly technologies. In this study, trade liberalization policy affects output of agricultural sectors negatively while that of biodiesel as environment-friendly technology positively. The rise m the output of biodiesel is derived from the reduction in import prices of agricultural products due to the abolishment of tariff. The policy implication from the analysis is that feedstock for producing biodiesel should be exploited in the foreign countries where productivity of agriculture is quite predominant compared to Korean agriculture.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.14 no.1
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• pp.83-87
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• 2008

We have a lot of interest in alternative fuels to provide energy independence from oil producing country and to reduce exhaust emissions for air pollution prevention. Biodiesel, which can be generated from natural renewable sources such as new or used vegetable oils or animal fats, may be used as fuel without change of engine structure in diesel engine of compression ignition engine. In this paper, the test results on specific fuel consumption and exhaust emissions of neat diesel oil and biodiesel blends(10 vol.% biodiesel and 20 vol.% biodiesel) were presented using four stroke, direct injection diesel engine. Especially this biodisel was produced from rape oil at our laboratory by ourselves. This study showed that specific fuel consumption and NOx emission were slightly increased, on the other hand CO emission and Soot were tolerably decreased more in the case of biodiesel blends than neat diesel oil.

• KSBB Journal
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• v.25 no.2
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• pp.109-115
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• 2010

The demand of biodiesel that is a renewable, alternative fuel for fossil-based petrodiesel seems to keep increasing. Exploiting lipids of microalgae as a raw material for biodiesel is already technically feasible. To realize economical production of microalgal biodiesel, several factors or strategies should be addressed and improved. Especially, researches on improvement of lipid synthesis by genetic or metabolic engineering are now in early stage, and prospects of this field are bright, requiring concerns and interests of many researchers to put practical use of microalgal biodiesel forward.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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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.

• KSBB Journal
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• v.25 no.4
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• pp.337-343
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• 2010

It has been well known that organic solvents like t-butanol and n-hexane can protect lipases from the inhibition by short-chain alcohols in the enzymatic transesterification. However, use of the organic solvents should be minimized considering their negative effects on environment and human health. Therefore, use of the greener solvents has been pursued in various are as including the enzymatic biotranformation. In this study, the liquid carbon dioxide ($LCO_2$) was employed as an alternative media for the enzymatic transesterification of canola oil. The conversion in the $LCO_2$ was comparable with those in organic solvents and the supercritical carbon dioxide, and under optimum conditions, the value reached 99.7%. It is expected that this method can provide a new type of biodiesel production process with higher energy efficiency and lower environmental impact.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.36 no.1
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• pp.324-332
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• 2019

Most countries including Korea and Indonesia have strong policy for implementing biofuels like biodiesel. Shortage of the oil feedstock is the main barrier for increasing the supply of biodiesel fuel. In this study, in order to improve the stability of feedstock supply and lower the biodiesel production cost, the feasibility of biodiesel production using two types of Indonesian tropical crop oils, pressed at different harvesting times, were investigated. R. Trisperma oils, a high productive non-edible feedstocks, were investigated to produce biodiesel by esterification and transesterification because of it's high impurity and free fatty acid contents. the kindly provided oils from Indonesia were required to perform the filtering and water removal process to increase the efficiency of the esterificaton and transesterification reactions. The esterification used heterogeneous acid catalyst, Amberlyst-15. Before the reaction, the acid value of two types oil were 41, 17 mg KOH/g respectively. After the pre-esterification reaction, the acid value of oils were 3.7, 1.8 mg KOH/g respectively, the conversions were about 90%. Free fatty acid content was reduced to below 2%. Afterwards, the transesterification was performed using KOH as the base catalyst for transesterification. The prepared biodiesel showed about 93% of FAME content, and the total glycerol content was 0.43%. It did not meet the quality specification(FAME 96.5% and Total glycerol 0.24%) since the tested oils were identified to have a uncommon fatty acid, generally not found in vegetable oils, ${\alpha}$-eleostearic acid with much contents of 10.7~33.4%. So, it is required to perform the further research on reaction optimization and product purification to meet the fuel quality standards. So if the biodiesel production technology using un-utilized non-edible feedstock oils is successfully developed, stable supply of the feedstock for biodiesel production may be possible in the future.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.527-527
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• 2009

1세대 바이오디젤인 fatty acid methyl ester(FAME)의 문제점을 극복하기 위하여 많은 연구가 진행 중 이다. 소위 차세대 바이오디젤은 triglyceride의 산소 화합물을 제거하여 정유 공정을 통해 생산된 디젤과 동일한 특성을 지닌 탄화수소로 전환시킨 오일이다. 이를 위하여 수소를 첨가하여 산소를 제거 시키는 Hydrodeoxygenation(HDO) 반응이 필요하다. 고온($300-400^{\circ}C$), 고압(50-100 bar)의 혹독한 조건에서 높은 수율과 안정성을 보이는 촉매 개발이 필요하다. 이를 위하여 반응물중의 산소를 효과적으로 제거하기 위하여 산소 전달능이 뛰어난 $CeO_2$ 담체에 열안정성을 높이는 $ZrO_2$를 조합한 $Ce-ZrO_2$ 담체를 선정하였으며 수소첨가 탈산소 반응에 활성을 나타낼 것으로 예상되는 니켈을 활성성분으로 선정하였다. 본 연구에서는 15%Ni-$Ce_{(1-x)}Zr_{(x)}O_2$ ($0{\leq}x{\leq}1$)촉매를 공침법(co-precipitation)으로 제조하였으며 $500^{\circ}C$에서 소성하였다. 촉매 특성분석은 XRD, BET, H2-TPR을 이용하였다.

• The Journal of Korean Institute for Practical Engineering Education
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• v.3 no.1
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• pp.183-192
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• 2011

In recent years there has been an increasing focus on global warming and the exhaustion of resources caused by the heavy consumption of fossil fuels. In order to resolve these issues, biomass has gained much attention as a source of renewable energy. One area of particular interest has been the production of biodiesel. The biodiesel produced by the transesterification of vegetable oils, animal fats and waste cooking oils is expected to be one of the eco-friendly biomass-based alternatives to fossil fuels. This paper reviews some of the recent findings for the effective biodiesel production system, together with several factors affecting the biodiesel yield.