• Resources Recycling
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• v.30 no.1
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• pp.77-82
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• 2021

Reduction of CO2 emissions is an important issue in the steel industry, and the research on carbon materials that can partially replace cokes is necessary to reduce CO2 emissions. Meanwhile, the biomass fuel contains some fixed carbon, and the carbon content in the biomass can be increased by torrefaction. As one of the biomass fuels, coffee grounds contains about 55 mass% of carbon, and its about 270,000 tons are landfilled and incinerated annually in Korea. In addition, research on the recycling process due to the increase in annual coffee consumption is required. In this study, the effect of temperature on the concentration of fixed carbon in coffee grounds was investigated during torrefaction. Moreover, the effects of mixing ratio of torrefied coffee grounds with cokes on the carbon concentration and dissolution efficiency in the metal sample were investigated.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.27 no.4
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• pp.447-461
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• 2016

Recently, the Renewable Fuel Standard(RFS) has been commenced from July 31, 2015 in the New and Renewable Energy Act for expanding the supply of renewable energy and reduction of national GHG target in Korea. The biodiesel is only a means of implementation for the RFS, therefore the biodiesel supply expansion is important for fulfilling the RFS obligation policy. The major key points of the biodiesl supply are expanding domestic feedstocks due to the over 60% dependence on foreign feedstock and reducing the price of feedstock because of the over 70% occupation of feed stock price in the biodiesl production cost. Therefore, we estimated actual amount of potential feedstocks which are possible to use for biodiesl production in Korea and investigated technical and political improvements for expanding biodiesl. For estimating a potential feedstocks, first selected the potential biodiesl feedstocks by investigating the status of global biodiesl feedstocks and then analyzed the possible potential amount of each feedstock by surveying the generation situations, the distribution structures and the technical level.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.28 no.6
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• pp.704-711
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• 2017

Korea, which has a high dependency on energy imports, is greatly affected by fluctuations in international oil prices. In order to offset these effects, various policies such as 'diversification of energy sources' and 'energy mix' are being pursued. Renewable Fuel Standard (RFS) is a policy promoted for this purpose, and a compulsory mixing system is applied only to the diesel. In order to reduce dependence on fossil fuels in various countries, they are concentrating on the dissemination of bio-alcohol as well as bio-diesel, and commercialization through various verification. In this study, evaluation of domestic materials and vehicles was carried out to promote domestic bio alcohol fuel. We analyzed the fuel characteristics of domestic quality standard items by mixing them with gasoline of automobile at a certain mixing ratio (0%, 3%, 6%, and 10%).

• KSBB Journal
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• v.17 no.4
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• pp.396-402
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• 2002

Biodiesel has attracted considerable attention during the past decade as a biodegradable, nontoxic, and renewable fuel, Several processes for the production of biodiesel have been developed, among which transesterification under alkali-catalysis gives high level yield of methyl esters in short reaction times. In this research, response surface method was applied to optimize the transesterification reaction under alkali-catalysis. It was found that reaction temperature, reaction time, and agitation rate of reactor had profound effects among the seven variables affecting on biodiesel conversion. The optimal temperature, reaction time, and agitation speed were 67$^{\circ}C$, 68 minutes, and 94 rpm, respectively. Under the optimal conditions, the experimental value of biodiesel conversion was 99.7%.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.14 no.4
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• pp.29-40
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• 2011

앞으로 글로벌 시장에 진입할 수 있는 작물보호 신물질 개발을 위해서는 기술 난이도가 크면서 파급성 및 경제성을 갖는 친환경 신규작용점 탐색과 독창적 Scaffold를 갖는 후보물질 또는 천연물소재 발굴에 주력해야 하며, 이를 지원하는 HTS, 화합물은행 및 천연물은행 활용 분자설계 및 최적화 합성기술 등 후보물질 발굴 핵심 기술개발에 국가적인 지원이 지속적이고 장기간에 걸쳐 이루어져야 한다. 고품질의 식량생산 관리기술은 물론 석유대체 에너지 확보를 위한 농작물 바이오매스(작물, 사료, 바이오연료 등) 생산관리기술로서, 그린바이오기반(Target 효소, 천연물소 재탐색응용) 저탄소 녹색성장을 실현시키기 위한 친환경적인 생화학 작물보호제 개발이 필요하다. 또한 인구 증가와 유가상승 등 전 세계적인 경제위기 극복과 이산화탄소 증가에 따른 온난화 등 지구환경보존의 중요성이 크게 증가되면서 안전한 먹거리 생산과 환경오염을 최소화하는 지속적 생산체제를 갖추기 위하여 LOHAS (Lifestyle Of Health And Sustainability) 트랜드가 최근 농업의 화두로 떠오르고 있다. 이를 만족시키기 위하여 OECD를 중심으로 하는 선진 국가들은 기존 작물보호제의 사용을 5년 이내에 현재 사용량의 절반 이하로 감소시키고자 하고 있는데, 특히 지속적 재배와 국민건강 보호를 위한 LOHAS 농작물의 생산이 매년 50-100억불로 성장하고 있다. 이러한 추세는 2017년까지 그 성장세가 계속 지속될 것으로 예상되고 있어 미생물/생화학 중심의 바이오작물보호제의 개발은 LOHAS 트랜드를 충족시킬 수 있는 유력한 수단으로 인식되고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.250.2-250.2
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• 2010

빛과 공기 중의 이산화탄소를 고정화하여 생성되는 바이오매스(biomass)로부터 다양한 에너지 및 물질을 생산하는 연구는 석유고갈과 환경문제 해결의 한 방안으로서 활발히 진행되어 왔으며, 앞으로도 그 지속 가능성과 환경 친화성에 의해 바이오에너지 이용 및 보급은 꾸준한 증가세를 보일 것으로 전망된다. 바이오디젤, 바이오에탄올의 경우는 미국, 브라질, EU, 한국 등에서 상용화되어 사용되고 있으며 그 생산량이 계속적으로 증가하고 있다. 하지만, 바이오연료의 보급 증가는 식량 자원과의 충돌과 열대우림 파괴 등의 부작용을 일으키고 있다. 이러한 문제 해결의 일환으로 단위면적당 생산성이 대두, 유채보다 월등한 것으로 보고되는 미세조류에 대한 관심이 증가하고 있으며 우수 미세조류종 개발, 미세조류 고속배양 및 수확, 미세조류로부터 에너지 및 유용물질, 소재 생산에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 미세조류로부터 바이오디젤 원료유를 생산하기 위해 Soxhlet을 이용한 추출 방법을 이용하였다. 추출되는 오일은 사용 용매의 극성에 따라 물성과 추출 효율에 차이가 큰 것으로 나타났다. 강한 극성의 용매일 경우, 엽록소와 단백질이 같이 추출되는 문제가 있으며 약한 극성 용매는 세포벽의 방해로 용매가 세포내부로 흡수되지 못하는 문제가 있다. 추출 효율이 높은 극성용매의 경우 불순물을 제거해야 고순도의 바이오디젤의 생산이 가능하고 비극성 용매는 추출 오일의 물성은 좋으나 수율이 매우 낮게 측정되었다. 이러한 동시추출을 방지함과 동시에 추출 효율을 높이기 위해 본 연구에서는 세포벽 파괴 후 용매추출하는 방법으로서 미세조류를 Microwave에 노출시켜 오일 추출율을 증가시키는 전처리 연구를 수행하였다. 전처리시, Microwave에 의한 열 발생은 미세조류를 탄화시키기 때문에 열매체로서 물을 혼합하여 탄화를 방지하고 세포벽 내외부의 가열효과로 세포벽을 파괴하고자 하였다. Microwave에 의한 에너지 손실을 줄이며 세포벽 파괴에 효과적인 수분혼합비를 조사하였으며 Microwave에 노출 후 잔류수분을 건조하고 효율적으로 용매를 접촉시키기 위해 분쇄를 수행하였다. 모든 전처리 반응을 거친 미세조류에서 약 2배 증가된 추출수율을 얻을 수 있었으며, SEM을 통해 전처리 미세조류와 미전처리 미세조류를 분석해본 결과 전처리 미세조류의 다공성이 증가함을 확인하였다. 또한, 90%의 메탄올에 미세조류를 녹여 엽록소 함유량을 측정한 결과, 전처리 미세조류의 엽록소가 미전처리 미세조류보다 약 7배가량 감소함을 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.248.1-248.1
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• 2010

수송용 바이오연료로써 바이오디젤의 보급 활성화에 따른 원료인 식물성 기름의 가격 상승 및 수급 불안정성 문제를 해결하고자 그동안 활용되지 않았던 폐유지를 바이오디젤 생산 원료로 사용하여 바이오디젤 생산 단가를 낮추고 원료의 수급 안정성도 확보하려는 시도가 이루어지고 있다. 폐유지의 경우 대부분 유리지방산 함량이 높아 염기 촉매를 적용하는 방법으로는 비누의 생성으로 전환이 힘들며 산 촉매를 적용하여 유리지방산을 에스테르화하는 공정을 필요로 한다. 에스테르화 반응에서는 반응 부산물로 물이 생성되며, 생성된 물은 바이오디젤 생산 반응을 저해하고 역반응을 유도하며 촉매의 활성을 감소시킨다. 본 연구에서는 고유리지방산 함량 오일의 에스테르화 반응에서 수분의 영향을 검토하였다. 산 촉매로 액상 촉매인 황산과 고체 산 촉매인 Amberlyst-15를 사용하였다. 초기 수분 함량이 0, 1, 2, 5, 10, 20%로 증가하였을 때, 지방산 메틸 에스테르 함량이 크게 감소하였으며, 1%의 수분 함량에서도 반응이 크게 저해받는 것으로 나타났다. 따라서 고유리지방산 함량 오일의 에스테르화 반응에서 수분에 의한 저해가 중요한 변수라는 것을 알 수 있다. Amberlyst-15는 황산보다 수분의 영향에 의해 지방산 메틸 에스테르 함량이 빠르게 감소하였다. 이는 다공성의 Amberlyst-15에서 생성된 물이 반응물질들이 active site에 접근하는 것을 방해하였기 때문인 것으로 생각된다. 황산을 사용하였을 경우에는 오일 대 메탄올 몰비를 1:3에서 1:6으로 증가시킴으로써 정반응 속도가 증가하여 수분에 대한 영향이 감소하는 현상이 나타났다. 에스테르화 반응 종료 12시간 후에 바이오디젤과 메탄올 내에 수분 함량을 분석한 결과 12%의 수분이 바이오디젤 층에 존재하며 88%의 수분은 메탄올 층에 존재하였다. 반응 중에 생성된 수분을 제거하기 위해, 에스테르화 반응 30분 후에 물을 포함하는 메탄올과 촉매 층을 새 메탄올과 촉매로 교환하는 2단계 반응을 수행함으로써 지방산 메틸 에스테르 함량을 향상시킬 수 있었다. 반응 초기에는 황산이 Amberlyst-15보다 높은 활성을 보였지만, 시간이 지날수록 두 촉매 사이의 에스테르화 성능 차이는 감소하였다. 따라서 2단계 에스테르화 반응이 수분의 저해작용을 줄이는 한 가지 대안으로 제안될 수 있다. 또한 에스테르화 반응에서 물의 저해 작용을 줄이기 위해 앞으로 투과증발막의 적용 또는 물에 저해작용을 받지 않는 구조의 촉매 사용을 검토할 필요가 있다.

• 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.

• Clean Technology
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• v.18 no.1
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• pp.31-37
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• 2012

Biomass has become a major feedstock for bioenergy and other bio-based products because of its renewability and environmental benefits. Various researches have been done in the prediction of crucial characteristics of biomass, including the active utilization of spectroscopy data. Near infrared (NIR) spectroscopy has been widely used because of its attractive features: it's non-destructive and cost-effective producing fast and reliable analysis results. This work developed the multivariate statistical scheme for predicting weight loss profiles based on the utilization of NIR spectra data measured for six lignocellulosic biomass types. Wavelet analysis was used as a compression tool to suppress irrelevant noise and to select features or wavelengths that better explain NIR data. The developed scheme was demonstrated using real NIR data sets, in which different prediction models were evaluated in terms of prediction performance. In addition, the benefits of using right pretreatment of NIR spectra were also given. In our case, it turned out that compression of high-dimensional NIR spectra by wavelet and then PLS modeling yielded more reliable prediction results without handling full set of noisy data. This work showed that the developed scheme can be easily applied for rapid analysis of biomass.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.34 no.12
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• pp.840-846
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• 2012

Global climate changes caused by $CO_2$ emissions are currently debated around the world; green sources of energy are being sought as alternatives to replace fossil fuels. The sustainable use of biogas for energy production does not contribute to $CO_2$ emission and has therefore a high potential to reduce them. Catalytic steam reforming of a model biogas ($CH_4:CO_2$ = 60%:40%) is investigated to produce $H_2$-rich synthesis gas. The biogas utilized 3D-IR matrix burner in which the surface combustion is applied. The ruthenium catalyst was used inside a reformer. Parametric screening studies were achieved as Steam/Carbon ratio, biogas component ratio, Space velocity and Reformer temperature. When the condition of Steam/Carbon ratio, $CH_4/CO_2$ ratio, Space velocity and Refomer temperature were 3.25, 60% : 40%, $14.7L/g{\cdot}hr$ and $550^{\circ}C$ respectively, the hydrogen concentration and methane conversion rate were showed maximum values. Under the condition mentioned above, $H_2$ yield, $H_2$/CO ratio, CO selectivity and energy efficiency were 0.65, 2.14, 0.59, 51.29%.