• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.60-60
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• 2017

화석연료의 고갈과 환경오염이 문제시 되면서 친환경 에너지개발에 대한 연구가 진행되고 있다. 그중 바이오디젤은 동,식물성유지 및 폐식용유를 이용하여 생산이 가능할뿐더러 농용엔진에 특별한 개조 없이 사용가능하다. 또한 바이오디젤 자체에 산소를 함유하고 있어 이산화탄소 저감에 효율적이다. 바이오 디젤에 관한 많은 연구가 수행되었으며, 기존의 연구는 단일유지의 폐식용유를 사용하여 바이오디젤을 생산하는 연구가 진행되었다. 하지만 가정에서 배출되는 식물성 폐식용유의 경우 여러 가지가 혼합되어 배출되고 있어, 혼합폐식용유지의 바이오디젤 특성평가가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 폐식물성유지(폐대두유, 폐카놀라유, 폐해바라기유)를 중량비(1:4, 1:1.5 1:0.66, 1:0.25)로 혼합하여 바이오디젤을 생산하고, 생산한 바이오디젤을 농용기관에 이용하여 농용기관의 출력특성 및 배기배출물특성 평가를 실시하였다. 실험에 사용된 농용기관은 배기량이 673cc인 직접분사식 디젤기관(ND10DE, Daedong, Korea)이며, 엔진성능평가를 위해 토크는 토크센서(YDL-704s, Setech, Korea)를 사용하였다. 배기배출물 평가는 배기가스분석기(HG-550, Airlex, Germany)를 이용하여 이산화탄소, 질소산화물을의 배출량을 측정하였다. 폐식용유를 이용하여 생산한 바이오디젤과 경유의 기관성능을 비교한 결과 토크와 축출력의 경우 BD의 혼합량이 증가할수록 줄어들었다. 토크는 혼합된 유지에 따라 상용운전범위인 1500rpm~2400rpm에서 평균 대두와 카놀라유를 혼합하여 생산한 BD10은 7.2%, BD20은 12.1% 감소하였고, 대두와 해바라기유를 혼합하여 생산한 BD10은 11.3% BD20은 16.3% 감소하였다. 또한 해바라기와 카놀라유를 혼합하여 생산한 BD10은 8.3%, BD20은 14.6% 감소하였다. 이는 BD의 발열량이 경유에 비해 낮아 토크가 감소한 것으로 판단된다. 또한 배기배출물 평가의 경우 질소산화물은 BD의 함랑이 증가함에 따라 경유에 비해 배출량이 증가하는 경향을 보였고, 이산화탄소는 저감되는 것으로 나타났다. 이는 바이오디젤이 함산소연료이므로, 연료내의 산소로 인해 완전연소를 촉진시켜 이산화탄소를 저감시키고 질소산화물은 증가된 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제46권6호
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• pp.593-602
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• 2013

세계적으로 석유 수급의 악화와 산유국의 정세불안으로 유가가 급등하고 매년 에너지 소비 증가와 지구온난화에 대비한 온실가스 배출절감에 대한 전 세계적 노력과 교토의정서로 대변되는 기후변화협약 발효 등으로 화석연료의 대안으로서 바이오에너지에 대한 국제적 관심이 고조되고 있다. 바이오에너지 중 바이오디젤과 바이오에탄올은 수송용 대체연료 중심으로 최근 수년간 연구개발 투자가 집중되고 있는 친환경 녹색성장의 핵심 기술이다. 이 연구는 기술의 개요와 국내외 현황을 살펴보고, 바이오디젤분야 연구논문의 연도별 발표현황, 주제 카테고리, 저널 패턴, 국가별 논문 수, 연구기관별 분석, 키워드 등을 분석하여, 국내 관련 산업 및 기술정책 수립과 연구개발에 유용한 학술자료로 활용될 수 있도록 하였다.

• 공업화학
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• 제21권6호
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• pp.653-658
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• 2010

바이오디젤은 기존석유디젤을 대체할 수 있는 친환경적인 연료로 알려져 있다. 하지만 원료물질이 대부분 가격이 높은 식량자원을 이용한다는 단점을 지니고 있다. 본 연구에서는 음식쓰레기로 생긴 오리기름을 전처리 한 후, 염기촉매를 이용하여 전이에스테르화 반응을 통해 바이오디젤을 합성하였다. 합성되어진 바이오디젤의 대표적 연료특성으로 밀도, 동점도, 저온특성, 윤활성, 세탄가를 분석한 결과, 국내에서 동절기 외에는 충분히 석유대체연료로 사용 가능하다는 결과를 얻었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.804-810
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• 2018

본 논문은 중소 바이오 연료 기업의 공급 사슬 망이 기존 화석연료업체와 경쟁하기 위해, 최소의 비용으로 수요에 대응할 수 있는 공급 계획을 수립할 수 있는방법론을 제안한다. 최소비용으로 공급하기 위해 수요처들 사이의 최적 경로와 공급량을 동시에 고려하여 공급 계획을 수립하였다. 이렇게 수립된 모델의 해를계산하기 위해 진화론적 방법을 이용하였다. 제안된 방법론을 이용할 때 중소기업의 어려움을 고려하여 과도한 투자비의 부담이 큰 상용 소프트웨어 대신 문제고유의 특성을 고려하여 최적 경로를 계산할 수 있다. 서울의 각 지역별로 바이오 연료를 공급하는 사례를 통해 제안된 방법을 수치적으로 설명하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.487-490
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• 2005

재생 가능한 자원인 동식물성 기름으로부터 만들어지는 수송용 연료 바이오디젤은 낮은 대기오염물질 배출과 $CO_2$ Neutral 특성으로 환경친화적인 연료로 인정올 받으며 전세계적으로 그 생산량이 급격히 증가하고 있다 한국에서는 년간 20만톤의 폐식용유가 배출되며 이중 약 10만톤이 회수 가능한 것으로 추산된다. 폐식용유의 무단 폐기로 인한 수질오염과 폐기물의 자원 재활용 및 에너지 생산 관점에서 폐식용유를 바이오디젤 원료로 사용하는 연구가 많이 진행되었다. 높은 함량의 유리지방산을 함유한 폐식용유를 효율적으로 전이에스테르화(methanolysis) 하기 위해서는 먼저 산 촉매를 이용한 유리지방산의 전환 제거가 필요하다 본 연구에서는 다양한 종류의 강산성 이온교환 수지를 폐식용유의 전처리(pre-esterification)용 고체 산 촉매로 회분식 반응기에서 테스트하였으며 그 결과 Amberlyst-15가 유리지방산의 에스테르화 반응에 가장 적합한 것으로 나타났다. 회분식 반응기에서 도출된 최적 전처리 반응조건을 적용한 200시간 이상의 연속 전처리 운전결과 폐식용유에 함유된 $5\%$의 유리지방산이 $90\%$이상 전환제거 되었다 전처리 반응 후의 폐식용유를 균질계 염기촉매(KOH) 존재하에 메탄올과 전이에스테르화 반응을 시킨 결과 바이오디젤로 불리는 지방산메틸에스테르(Fatty Acid Methyl Ester, FAME)의 생산 수율은 $85\%$로 얻어졌으며 국내 바이오디젤 표준 규격에 따른 연료특성 분석 결과 FAME의 농도 규격을 제외한 모든 항목이 국내 규격을 만족하였다 폐식용유 바이오디젤의 FAME 농도가 $94.3\%$로 국내 규격$96.5\%$에 미달하는 문제는 식물성 원료유로 제조한 고순도 바이오디젤과 혼합 사용하거나 감압 증류 공정을 통해 고농도의 폐식용유 바이오디젤을 제조하여 해결 가능하다. 대전시 신성동 소재의 음식점에서 수거한 폐식용유를 원료로 하여 생산한 바이오디젤의 차량 배출가스 실증 테스트 결과 경유 차량의 주 오염물질인 PM과 Soot 및 기타 오염물질의 배출량은 감소하였으나 NOx의 배출량은 약간 증가하는 것으로 나타났다

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.380-389
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• 2020

포화지방산 함량이 높은 우지와 불포화지방산 함량이 높은 식물성 유지인 해바라기유를 혼합한 혼합오일의 바이오디젤 전환특성을 규명하고 연료특성을 분석하였다. 다변량분산분석을 이용하여 도출한 기여율로 각 실험변수 (메탄올/유지 몰비, 오일혼합비) 가 바이오디젤 전환에 미치는 영향을 규명하였다. 또한, 바이오디젤의 고점도 문제를 해결하기 위해 가열과 초음파 조사의 방법을 적용하여 동점도 감소효과를 검증하였다. 연료별 온도 도와 동점도간의 상관관계식을 통해 동점도 감소를 위한 연료별 최적 온도를 도출하였다. 그 결과, 바이오디젤 전환율은 오일 혼합비 TASU7, 메탄올/유지 몰비 10에서 가장 우수한 것으로 나타났고 지방산 조성에 따라 연료특성에 차이가 있었다. 또한, 우지, 해바라기유 오일 혼합 바이오디젤의 연료특성 분석 결과 바이오디젤의 품질기준을 만족하는 것으로 나타났다. 바이오디젤의 고점도를 해결하기 위한 동점도 실험 결과 가열 방법의 동점도 감소 효과가 초음파 조사 방법에 비해 우수한 것으로 나타나 간단한 가열장치로 바이오디젤의 고점도를 해결할 수 있음을 확인하였다.

• 자원환경지질
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• 제45권5호
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• pp.589-597
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• 2012

최근 세계 각국은 기후변화협약에 따라 온실가스 규제가 발효된 가운데 화석연료에 의한 이산화탄소 배출량을 최소화하는데 국력을 모으고 있으며, 이를 위한 조치와 국가 에너지 안보차원에서 신 재생에너지 개발에 박차를 가하고 있다. 현재 바이오연료는 전 세계적으로 전체 수송연료의 1% 정도를 차지하고 있으나 2030년에는 최대 5%까지 늘어날 것으로 예상된다. 이 글은 바이오에탄올 관련 학술정보를 개량 분석함으로서 기술 및 산업현황, 국내외 개발현황, 시장경쟁력 확보와 산업화에서 해결해야할 과제들을 분석하는데 도움이 되고, 우리나라의 관련 정책 및 기업의 장기 대응 전략 수립에 참고할 수 있을 것이다. 에탄올 혹은 에틸알코올은 흔히 알코올이라 불리는 술의 주성분으로 예로부터 우리들에게 자주 이용되어 왔다. 에탄올은 화학적 합성도 가능하지만 생물공정으로도 생산되는데, 이러한 생물공정에 의해 생산되는 에탄올을 바이오에탄올(bioethanol)이라 한다. 옥수수와 같은 전분을 원료로 하는 경우에는 산이나 아밀라아제로 불리는 효소로 먼저 전분을 포도당으로 전환하여 발효시킨다. "Web of Science"를 이용한 바이오에탄올 관련 학술정보 분석은 2001년 이후 12년간 검색어 '$bioethandl^*$'에 대한 검색결과 총 2,454건의 결과를 얻을 수 있었으며, 이를 다시 한국과학기술정보연구원이 자체 개발한 "수요자 맞춤형 연구개발 조기경보체제 구축"이란 정보분석 프로그램으로 바이오에탄올 관련 문헌의 연도별, 국가별, 연구기관별, 연구자별 현황 등을 분석하였다. 바이오에탄올 연구는 미국이 주도하고 있으며, 중국과 일본이 추격하는 양상을 보이고 있다. 한편 우리나라는 92편의 논문을 발표하여 브라질, 스페인, 캐나다, 인도에 이어 8위를 차지하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권3호
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• pp.450-458
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• 2012

최근 정부는 국가 온실가스를 효율적으로 감축시켜 국제적인 기후변화에 대응하기 위하여 여러 부문에서 기술개발을 진행 중에 있다. 이를 달성하기 위하여 정부는 화석연료를 대체하고 이산화탄소를 감축시키는 수단으로 바이오연료를 저탄소와 탄소중립자원으로 검토하고 있는 실정이다. 일반적으로, 목질계로부터 생산된 2세대 바이오연료는 수송부문에서 기존 화석연료를 대체하고 온실가스를 감축하는데 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로 정부는 목질계 기반 바이오매스 액화연료(biomass-to-liquid fuel)에 대해 파일럿 수준으로 기술개발 중에 있다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스액화연료 생산을 위한 동일공정으로 합성된 F-T(Fischer-Tropsch) 디젤의 연료적 특성을 연구하였다. 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있는 장점으로 인해 자동차용 경유엔진에 사용될 수 있다. 그 이유는 합성 F-T 디젤이 자동차용 경유와 비슷한 물리적 특성을 가지기 때문이다. 본 연구에 사용된 F-T 디젤은 Fischer-Tropsch (F-T) 공정을 이용하여 저온($240^{\circ}C$)에서 철 촉매를 가지고 합성되었다. 합성 F-T 디젤은 n-파라핀과 iso-파라핀을 함유하고, 등유와 경유 성분을 가진 $C_{12}{\sim}C_{23+}$ 분포로 이루어졌다. 합성 F-T 디젤은 합성 F-T 연료부터 증류를 통해 분리된 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유에 비해 세탄가가 높으며, 방향족화합물은 매우 낮고, 황함량는 초저황(sulfur free) 수준으로 평가되었다. 또한 합성 F-T 디젤은 자동차용 경유와 비교하여 황과 방향족 화합물의 함량이 낮기 때문에 윤활성이 열악함을 보였다.

• 석유와에너지
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• 5호통권254호
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• pp.30-35
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• 2006

정유사들이 오는 7월부터 2년 동안 바이오디젤을 자발적으로 구매해 경유에 혼합 공급한다. 바이오디젤이란 콩이나 유채, 팜 등에서 추출한 식물성 유지나 폐식용유 등을 원료로 생산한 경우 대체연료로 정부가 지난 2002년부터 시범보급사업이 진행중이다. 그간의 시범보급사업에서 정부는 바이오디젤을 경유에 2:8로 혼합한 BD20 형태를 유지했지만 올해부터는 사정이 달라졌다. 주유소에서 판매가 허용되던 BD20 형태를 유지했지만 올해부터는 사정이 달라졌다. 주유소에서 판매가 허용되던 BD20은 7월 이후 자가 정비시설 등을 갖춘 연료 자가소비처로 유통을 한정하고 그 대신 모든 경유에 5% 이하의 바이오디젤을 혼합, 공급하는 'BD5' 방식을 선택했다. 하지만 'BD5'가 의무적인 것은 아니다. 현재 경유의 법정 품질기준에는 바이오디젤을 지칭하는 '지방산메틸에스테르 함량이 5% 이하까지 혼합할 수 있도록 하는 'BD5'기준이 설정되어 있지만 최저 혼합비율을 설정하지 않아 정유사 마음먹기에 따라서 전혀 혼합하지 않아도 된다. 혼합 가능한 상한선만 정해 있을 뿐 하한선은 없기 때문이다. 이와 관련해 정부는 2008년 월 이후부터 법으로 최저 혼합비율을 명시해 정유사들이 의무적으로 바이오디젤을 섞어 판매할 수 있도록 하겠다는 복안이다. 이에 앞서 정유사들은 지난 3월 산업자원부와 협약을 맺고 올해 7월부터 2008년 6월까지 2년동안 바이오디젤을 자발적으로 구매해 경유에 혼합 공급하겠다고 선언했다. 구매 물량은 연간 9만톤 수준으로 정부가 의도중인 2008년 7월 이후의 본 보급에 앞선 사실상의 마지막 실험 무대가 될 수 있다는 측면에서 중요한 의미를 갖게 된다. 바이오디젤이 대중적으로 보급되기 위해서 필수적으로 갖춰야 하는 원료의 안정적인 수급이나 품질의 안정성, 가격경쟁력 등이 향후 2년간의 과정에서 충분히 검증돼야만 본 보급에 착수할 수 있기 때문이다. 이처럼 중요한 시점에서 바이오디젤시장이 안고 있는 문제점을 점검해 보고자 한다.

• 공업화학
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• 제23권2호
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• pp.125-130
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• 2012

현재 화석연료사용의 급증으로 인한 지구온난화와 자원고갈의 문제가 전세계적으로 크게 대두되어지고 있다. 이를 해결하기 위해 세계적으로 재생 가능한 바이오매스의 개발에 관심을 기울이고 있다. 바이오가스는 다양한 바이오매스로부터 생산된 기체상태의 연료로 전력생산 및 기존 난방용 연료와 자동차연료로 대체할 수 있는 친환경적 석유대체연료이다. 우리나라의 유기성폐기물은 발생량의 상당부분을 차지하는 음식물쓰레기와 가축분뇨는 매년 증가 추세에 있으며, 유기성폐기물에서 발생하는 가스는 60% 이상의 고농도 메탄을 함유하고 있다. 이를 에너지원으로 이용할 경우 에너지의 효율적 이용에 큰 효과를 기대할 수 있다. 본 논문에서는 국내 신재생에너지로서 바이오가스의 현황을 살펴보고자 한다.