• 청정기술
• /
• 제11권4호
• /
• pp.171-179
• /
• 2005

바이오디젤은 동물성 또는 식물성 유지를 알코올과 반응시켜 생성된 물질로서 경유와 유사한 특성을 가지고 있어 기존 제품에 혼합하여 연료로 사용하고 있으며 대기오염을 감소시키는 효과와 재생 가능한 바이오매스로부터 생산된다는 장점을 가지고 있다. 기존의 알칼리 또는 산성 촉매를 사용하는 공정에 비하여 초임계 상태의 메탄올을 사용하여 바이오디젤을 제조하는 공정은 반응시간이 짧고 촉매를 사용하지 않아 분리/정제 공정이 단순하여 경제적이기 때문에 최근 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 국내의 경우 연간 20만톤의 폐식용유가 발생하고 있기 때문에 이의 재활용 방안으로 국내 고유의 초임계 공정이 상업화 될 경우 막대한 에너지 회수와 이산화탄소 저감 그리고 환경 개선 효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제27권6호
• /
• pp.712-720
• /
• 2016

When bioethanol and water are mixed at a proper ratio, phase separation can occur because of the immiscibility of biobutanol with water. Phase separation in bioethanol blends fuels is a major problem for gasoline vehicle users due to effect of octane number and component corrosion. Thus, in this study, the phase separation of bioethanol was examined effect of bioethanol blends (E3 (3 vo.% bioethanol in gasoline), E5 and E10) in presence of water. The effect were evaluated behavior with phase separation test, simulation test of fuel tank in gas station according to water addition volume and it was investigated change of water content, bioethanol content and octane number for gasoline phase in bioethanol blends (E3, E5 and E10) every 1 week after water addition. The E3 occurred phase separation more easily than the E5 and E10 in small water contents because solubility of water on ethanol content difference in gasoline-ethanol. It was kept a initial level of water content, bioethanol content, and octane number by repeated sample replacing in simulation test of fuel tank.

• 에너지공학
• /
• 제16권4호
• /
• pp.194-201
• /
• 2007

바이오매스계 연료의 고위발열량(HHV) 예측을 성분원소분석 데이터와 제안된 대표적인 상관관계식을 이용하여 수행하였고, 각 상관식에 대한 그 타당성을 실측 HHV와 비교하여 검토하였다. 실험에 사용된 샘플들은 산림계 바이오매스인 노송나무의 톱밥과, 농업계 바이오매스인 왕겨, 그리고 여기에 유기성 폐기물인 polystyrene, waste paper, polypropylene을 각각 10, 30, 50wt%로 혼합하여 제작하였다. 성분원소의 측정과 HHV의 측정은 각각 KS 표준방법에 따랐으며, 예측된 HHV값의 평균 오차는 약 880 kJ/kg으로 이는 측정된 HHV의 약 3.8%에 해당하였다. 실험을 통한 값과 예측된 HHV 값 사이의 대응 상관계수의 곱($R^2$)은 $0.957{\sim}0.996$의 값을 나타내었다.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제31권4호
• /
• pp.562-571
• /
• 2014

전 세계적으로 에너지원 다양화 및 온실가스 저감을 위한 다양한 신재생에너지 보급활성화 정책이 추진되고 있다. 국내에서도 500MW 이상의 발전설비를 보유한 발전사업자에게 신재생에너지 공급 의무화제도(Renewable Portfolio Standard(RPS))를 시행중이다. 발전사업자들은 의무공급량 이행을 위해 발전용 바이오중유를 사용하고 있다. 발전용 바이오중유란 동 식물성 유지, 지방산에스테르 및 그들의 혼합물로서 동점도, 유동점, 전산가 등의 품질특성을 만족해야 한다. 발전용 바이오중유는 원료물질에 의해 품질특성이 결정되었고, 중유와의 혼합비율이 증가할수록 유동점, 밀도, 황분 및 동점도는 감소하고 전산가, 요오드가, 산소함량은 증가하였다. 본 연구에서는 중유 대체연료로서의 발전용 바이오중유의 품질특성과 C 중유에 혼합 시, 혼합비율에 따른 물성 변화에 대해 검토하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제27권2호
• /
• pp.181-187
• /
• 2003

Biodiesel fuel as an alternative fuel for diesel engine has a great possibility to solve the problems such as air pollution. It is a domestically produced, renewable fuel that can be manufactured from vegetable oils, used vegetable oils, or animal fats. In this study, the usability of biodiesel fuel derived from rice bran oil as an alternative fuel for diesel engines was investigated in agricultural diesel engine. Emissions were characterized with neat biodiesel fuel and with a blend of biodiesel fuel and conventional diesel fuel. Since the biodiesel fuel includes oxygen of about 11%, it could influence the combustion process strongly. So, the use of biodiesel fuel resulted in lower emissions of carbon monoxide, carbon dioxide, and smoke emissions without any increase of oxides of nitrogen. It is concluded that biodiesel fuel can be utilized effectively as a renewable and an environmentally Innocuous fuel for diesel engine.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제32권1호
• /
• pp.27-32
• /
• 2008

Recently, 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 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 soybean oil at our laboratory. This study showed that Soot and CO emission were decreased as the blending ratios of biodiesel to diesel oil increased, on the other hand NOx emission was slightly increased because of the oxygen content in biodiesel. Also, the biodiesel blends yielded slightly higher specific fuel consumption than that of diesel oil because of lower heating value of biodiesel.

• 신재생에너지
• /
• 제2권4호
• /
• pp.102-106
• /
• 2006

에탄올은 금속, 고무 수지를 부식시키고 열화시키기 때문에 FFV 등 알코올 대응차량이 아닌 경우 에탄올 허용도가 제한되고 있으며, 물과의 상호용해성과 흡습성으로 수분혼입에 의한 상분리가 발생하여 혼합가솔린의 유통에서의 취급에 어려움이 야기되고 있다. 또한, 에탄올은 가솔린과 혼합되면 공비현상으로 인하여 50% 유출온도가 크게 떨어지고 증기압이 7kPa 정도 상승을 초래하는 점도 간과하지 않을 수 없다. 따라서, 자동차용휘발유에 에탄올을 혼입하여 사용할 경우, 가솔린기재를 적절히 선택하여 적정품질을 유지하여야 하며 무엇보다도 에탄을 혼입농도에 따른 저장탱크와 주유기 등의 부품에의 영향과 저장시의 상분리 문제를 충분히 규명하여 유통인프라에서의 적절한 대응책이 마련되어져야 한다. 유통 인프라 대응을 위해서는 우선 생산단계에서 수분 혼입을 최소화하기 위하여 저유소의 출하지점에서 서브옥탄가솔린과 에탄올을 라인브랜딩에 의해 제조하는 방법이 가장 타당하며, 수송부문에서는 탱크로리 등의 공급라인인 파이프와 실링 재질 등에 대해서 면밀한 검토가 필요하다고 할 수 있다. 주유소에서의 대응은 에탄을 혼합연료와 직접 접촉하는 연료계 등 부품재질을 내부식성의 재질로 변환시켜야 하며, 수분혼입을 최소화하기 위한 이중탱크 설치, 지하탱크 환기구내의 대기벨브 설치 등이 필요하며, 기타, 품질 및 수분관리 대책 등도 마련되어야 할 것이다.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제19권6호
• /
• pp.107-112
• /
• 2011

FFV(Flexible Fuel Vehicle) is the vehicle that can be used liberally from gasoline to E100(Ethanol 100%) for fuel. Recently, interest in the bio-fuel is increased by the environmental factors like exhaustion of the fossil fuel and ruduction of greenhouse gases. For the reason, adopting of FFV is activated in the world including North and South America. In general, bio-ethanol has highly corrosive substance in compare with gasoline. In the part of fuel system, corrosion can make a safety problem in case of fuel leakage and engine starting problem. So the fuel system of FFV have to be made of high corrosion-resistant materials. This study examined the effect of bio-ethanol on the durability properties according to component materials in FFV fuel pump motor and regulator using the High Temperature Fuel Circulation Test.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.249.2-249.2
• /
• 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.

• 대한환경공학회지
• /
• 제35권10호
• /
• pp.710-716
• /
• 2013

대기 오염, 기후 변화 등 환경 문제와 자원 고갈로 인해 화석 연료를 대체할 에너지에 많은 관심이 집중되고 있다. 폐바이오매스의 에너지화 분야에서도 다양한 연구가 이루어지고 있다. 폐목질계 바이오매스의 급속열분해는 바이오매스 에너지화 기술 중 하나로 액상 연료를 생산할 수 있다. 바이오매스의 급속열분해에는 주로 기포유동층 반응기가 쓰이고 있으며, 기포유동층 급속열분해 반응기에서는 반응물에 열을 효과적으로 전달하기 위하여 고체입자의 유동매체를 이용한다. 이러한 기포유동층 반응기에서 유동층 내 고체 입자의 움직임과 혼합은 기포의 거동에 영향을 받는다. 이로 인해 열전달 현상이 달라지고 결과적으로는 폐목질계 바이오매스의 급속열분해 반응 속도가 변한다. 따라서 본 연구에서는 기포유동층 반응기 내부의 수력학적 특성과 폐목질계 바이오매스 급속열분해 반응에 관한 연구를 수행하였다. 반응기내의 기체-고체 유동에 대해 Eulerian-Granular 방법을 사용하여 반응기를 시뮬레이션 하였으며, two-stage semi-global reaction model로 폐바이오매스의 급속 열분해반응을 모사하였다. 결과를 살펴보면, 유동층 내에서 기포들이 생성되고 상승하면서 크기가 증가한다. 이러한 기포의 거동에 의해 기포 주위의 고체 입자는 여러 방향으로 움직이게 된다. 고체 입자상의 활발한 움직임으로 바이오매스 입자가 유동층에 골고루 퍼져 일차 반응이 유동층 전반에서 일어난다. 그리고 일차 반응 중 타르가 생성되는 반응 속도가 가장 높게 나타난다. 그 결과 기체상 생성물 중 타르가 약 66 wt.%로 가장 많이 발생한다. 반면 이차 반응은 유동층에서보다 freeboard에서 더 많이 일어난다. 따라서 기포의 거동이나 입자의 움직임에 의한 영향은 일차 반응보다 상대적으로 적을 것으로 판단된다.