• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.2573-2578
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• 2014

본 연구는 4실린더 커먼레일 디젤 기관에서 바이오 디젤 혼합 연료를 사용하여 예비 분사시기와 EGR율을 변화시켰을 때 연소 압력과 배기 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 실험을 수행하였다. 예비 분사 시기와 EGR율은 디젤 기관의 연소 및 배기 배출 특성에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 일반적으로 많이 사용되고 있는 기관 회전 속도 2,000rpm에서 바이오 디젤 혼합율 20%의 연료를 사용하여 예비 분사 시기와 EGR율에 다양하게 변화를 주어 실험을 하였다. 실험결과, 도시 평균 유효 압력은 예비 분사 시기가 상사점전 BTDC $10^{\circ}$에서 가장 높았으며, 연소 압력과 열 발생율은 동일 예비 분사 시기에서 EGR율에 비례하여 감소하였다. NOx배 출량은 예비 분사시기에 관계없이 EGR율이 증가할수록 큰 폭으로 감소하였으며, 매연(Soot)은 예비 분사 시기 BTDC $20^{\circ}$에서 가장 적게 배출되었다.

• 기술혁신연구
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• 제28권3호
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• pp.29-53
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• 2020

기존 주경로 연구는 과거 핵심기술의 진화를 구조화하는데 적합하나, 패러다임 전환기의 잠재적 후보기술 파악과 주류기술 교체를 예측하기는 어렵다. 본 연구는 링크 중요도, 성장 속도 지표, 핵심 루트 방법을 복합해 특허 인용 네트워크로부터 주경로상의 기술을 대체할 잠재적 후보기술들을 파악하는 방법을 제시한다. 링크 중요도에 기반해 주경로를 도출하고, 성장 속도 지표를 활용해 주경로 대비 고성장하는 잠재적 후보기술 경로들을 도출한다. 성장 속도 지표는 상대적 성장성 평가에 활용되고, 이를 통해 주경로를 교체할 가능성이 높은 잠재적 후보기술을 파악할 수 있다. 차세대 기술 후보들이 다수 등장해 경쟁하고 있는 바이오 연료기술에 적용한 결과 실제 차년도에 주경로상의 기술을 교체하는 후보기술들을 파악할 수 있었다. 기술 패러다임 전환기 후보기술에 대한 정량적 분석을 가능하게 하고, 주경로 기법의 활용범위를 미래기술 예측으로 확대한 측면에서 학문적 의의가 있다. 실무에서는 차세대 후보기술 파악의 정확도 제고에 기여할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.250.1-250.1
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• 2010

최근 석유공급 불안정성과 이산화탄소 배출 규제 움직임에 대응하기 위한 수단으로 바이오연료의 공급이 전세계적으로 증가하고 있다. 이와 같은 바이오디젤의 보급 활성화는 식물성 기름의 가격 상승과 수급 불안정 문제, 그리고 식량자원과의 충돌 문제를 야기하고 있다. 국내 바이오디젤 생산 원료로 사용되는 대두, 유채, 해바라기, 팜 등은 모두 식용시장과 수급 균형을 형성하고 있어 바이오디젤의 생산이 증가하게 되면 식용 오일 시장의 수급균형이 깨져 오일곡물 가격의 변동을 초래하게 될 것이다. 과거에는 수거비용을 들여 폐기하던 폐식용유 마저 이제는 돈을 주고 구입해야하는 실정에 다다랐다. 바이오디젤 생산비의 70~80%를 차지하는 원료유의 부족 현상에 따라 바이오디젤 업계에서는 soapstock, trapped grease, 폐식용유 등의 저급유지 활용 방안을 강구하고 있으며 자트로파와 같은 비식용 작물의 해외플랜테이션도 진행하고 있다. 본 연구에서는 커피찌거기에 남아 있는 오일을 속슬렛추출장치를 이용해 추출하고 전이에스테르화 반응을 수행하여 반응 특성과 커피오일 바이오디젤의 지방산 조성을 알아보고 바이오디젤 원료유로서의 사용가능성에 대해 알아보았다. 석유에테르를 용매로 속슬렛 추출장치를 이용해 추출시 원료대비 약 17%(w/w)의 오일을 추출할 수 있었다. 추출된 오일의 산가는 18.79mgKOH/g으로 매우 높아 직접 전이에스테르화 반응이 불가능하다. 고체 산 촉매 하에서 전처리 반응을 실시하여 유리지방산을 전환 제거한 후 염기촉매를 이용해 전이에스테르화 반응을 진행한 결과 약 80%의 바이오디젤(FAME) 함량을 얻을 수 있었다. 지방산 조성 분석 결과 리놀레익산(Linoleic acid, C18:2), 올레익산(Oleic acid, C18:1), 팔미틱산(Palmitic acid, C16:0)이 대부분을 차지하며 이 중에서도 리놀레익산이 44.17%로 가장 많은 함량을 보였다. 이는 커피찌꺼기 추출 오일이 바이오디젤 원료유로 활용 가능성을 나타내는 결과로, 색소성분 등의 불순물을 효율적으로 제거하여 증류정제 전단계에서의 바이오디젤 순도와 생산 수율을 증대시키기 위한 추가 연구가 필요한 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.176.1-176.1
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• 2011

세계적으로 석유 기반 자원의 고갈에 따른 부족, 기후변화협약 및 환경규제 강화에 의해 세계적으로 바이오소재를 이용하고자 하는 연구와 더불어 유리강화복합재료의 대체물질로 적합한 천연섬유를 보강재로 사용하는 바이오복합재료의 연구 또한 활발하게 진행되고 있다. 최근 새로운 신재생에너지원으로 각광 받고 있는 바이오에너지 중 해조류는 가장 자연친화적이고 생산력이 뛰어난 바이오매스로 알려져 있다. 해조류는 바닷물 속에 녹아 있는 탄소를 흡수할 뿐만 아니라 광합성을 통해서도 탄소를 흡수하면서 성장하기 때문에 탄소흡수원의 역할을 하게 되며, 해조류 바이오에너지를 생산할 경우 화석연료를 대체하여 지구온난화의 주범인 온실가스를 감축하는 기능을 한다. 본 연구에서는 해조류를 이용한 바이오에너지 생산 공정에서 2차적으로 발생하는 부산물을 보강재로 사용한 바이오복합재료의 제조와 제조된 바이오복합재료의 열적 특성 및 동역학적 특성을 분석하였다. 해조류 부산물의 화학적 전처리에 따른 Thermogravimetric analysis(TGA) 분석 결과로 cellulose 함량이 가장 높고 불순물이 적은 황산 처리한 파래를 이용해 파래/Polypropylene(PP) 바이오복합재료를 다양한 보강비율 (20-50wt%)로 압축성형 하였다. 파래/PP 바이오복합재료의 저장탄성률은 파래 함량이 40wt%일 때 4.0 Gpa으로 최대값을 보였으며 이는 PP 매트릭스와 비교했을 때 약 8.1% 향상된 결과이다. 파래/PP 바이오보합재료의 열팽창 특성은 파래 함량이 증가함에 따라 열팽창계수가 낮아지는 경향으로 50wt%일 때 가장 낮은 값을 나타내었으며 이는 PP 매트릭스와 비교했을 때 약 56% 향상된 결과이다. 따라서 비생분해성 고분자에 새로운 신재생 바이오매스인 해조류를 보강재로 사용하여 열적 특성 및 동역학적 특성이 향상된 친환경적인 바이오복합재료의 제조 가능성을 확인하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제26권1호
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• pp.78-87
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• 2010

Biodiesel have been studied as alternative fuel due to solution of air pollution and fossil fuel exhaustion. Biodiesel from animal fat and vegetable oil was known as eco-friendly fuel like low toxicity, biodegradable compare to petrodiesel. In particular, biodiesel have excellent lubricity due to involved ester functional group. This paper shows the biodiesel's lubricity based on worldwide biodiesel research.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권2호
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• pp.258-264
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• 2023

지속가능한 바이오에너지 이용을 위해서는 국내 바이오매스 이용 확대와 지속가능성 증대가 필수적인데, 국내 관련 체계는 아직 미비한 상황이다. 이에 바이오 연료에 대한 지속가능성 평가를 위한 앞선 체계가 마련되어 있는 EU의 RED-II 방법론을 활용하여 국내 농업 잔재물 바이오매스인 케나프(Hibiscus cannabinus L.) 줄기 펠릿을 이용한 바이오매스 발전의 전과정 온실가스 배출량을 이론적으로 산정하였다. 케나프 잔재물 펠릿의 생산경로에 대해 EU 공동연구센터(Joint Research Center)의 배출계수를 이용하여 잔재물 수집, 운송, 펠릿 연료화까지의 전과정 온실가스 배출량을 산정한 결과, 배출량은 3.0 gCO₂eq/MJ로 나타났고 이를 25% 발전효율로 연소하여 전력을 생산하는 경우 전과정 온실가스 배출량은 11.9 gCO₂eq/MJ로 산출되었다. 이는 전력배출계수로 환산하면 42.8 kgCO₂eq/MWh로, 국내 전력배출계수 443.4 kgCO₂eq/MWh와 비교하면 90.3%의 온실가스 배출량 감축을 달성할 수 있는 것으로 분석되었다. 또한 수입 목재펠릿과 비교하는 경우 최소 59.6%의 온실가스 배출 감축이 가능하여, 국내 발생 잔재물 바이오매스를 바이오에너지 생산에 이용하는 경우 기존 수입 목재펠릿에 비하여 높은 수준의 온실가스 배출 감축 달성이 가능함을 확인하였다. 이는 국내 바이오에너지의 전과정온실가스 배출량평가 체계 마련을위한 기초자료로 활용될 수있을 것으로기대된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.523-531
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• 2018

축산부문 유기성 폐자원의 자원화사업은 퇴 액비화, 사료화, 바이오가스화, 고형연료화 등이 진행되고 있다. 본 논문의 목적은 축산부문 유기성 폐자원 자원화 정책의 우선과제 및 시사점을 도출하는 것이다. 이를 위해 관련 전문가를 대상으로 축산부문 유기성 폐자원의 자원화방안에 대하여 리커트 5점 척도의 중요도-만족도를 조사하였다. 축산 유기성 폐자원의 자원화에 대한 중요도와 만족도의 평균은 각각 3.63, 3.04점이며, 크론바하 알파값은 모두 0.7 이상으로 높은 신뢰성을 보이고 있다. 중요도와 만족도에 따른 가축분뇨 자원화 사업의 우선 시행순위는 퇴 액비화, 사료화, 바이오가스화, 고형연료화 순으로 나타났다. 가축분뇨 자원화 방안에 대한 IPA 분석결과 사료 품질 개선, 퇴 액비 수요처 확대, 지역단위 재활용시스템 구축, 생산비 절감 기술 개발, 수요자 연계 강화, 액비 품질인증 기준 제정 등은 중요도와 만족도에서 모두 높은 점수를 얻어 현 상태를 계속 유지해야 하는 것으로 나타났다. 악취저감기술 보급 촉진, 가축분뇨 바이오매스와 기타 바이오매스 통합 관리 등은 집중적인 지원이 필요한 것으로 나타났다. 발전차액지원제도 부활, 농부산물 사료화 촉진, 고형연료화 전과정 관리기준 설정, 위생안전기준 법제화, 에코비즈 개발 및 사료화 촉진 등은 중장기 대책으로 전환할 필요가 있다. 축산 부문 유기성 폐자원의 자원화 촉진을 위해 악취저감기술개발 지원 강화, 관련 부처간 협의기구 마련, 환경친화적 고형연료화 기술개발 및 정책적 지원, 신재생에너지 공급인증서 지원문제 해결을 위한 제도 정비 등이 요구된다.

• 공업화학
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• 제26권2호
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• pp.178-183
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• 2015

바이오매스 자원은 고체, 액체, 기체 등의 다양한 형태의 에너지 자원으로 전환되어 이용될 수 있기 때문에 필수적인 재생에너지 자원으로 여겨지고 있다. 더불어 바이오매스는 화석 연료의 고갈과 지구 온난화를 해결할 수 있는 방법으로도 각광을 받고 있다. 바이오매스 에너지 전환 플랜트의 규모를 결정하고 경제성을 분석하기 위해서는 지역 내의 바이오매스 에너지 잠재량과 에너지 밀도에 대한 정보가 유용하게 이용될 수 있다. 농업 폐기물, 임업 폐기물, 축산 폐기물, 도시생활 폐기물 등의 국내 에너지 잠재량과 에너지 밀도를 정부 및 연구 기관들이 발표한 최신 자료를 수집하여 분석되었다. 바이오매스 자원을 확보하기 위한 지역이 증가할수록 에너지 잠재량은 증가하나 에너지 밀도는 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.443-446
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• 2009

바이오매스 에너지라 함은 생물체를 구성하는 유기물을 이용하는 에너지이다. 바이오매스는 에너지 위기 및 $CO_2$에 의한 지구온난화 및 화석자원의 고갈이 진행되면서, 화석연료와 달리 재생이 가능하고 지속 가능한 자원으로 각광을 받고 있다. 그 중에서도 목질계 바이오매스는 다른 신재생에너지원에 비해 국내 잠재량이 가장 풍부한 에너지원 중의 하나이다. 바이오매스 에너지 기술로는 직접연소, 열화학적 변환, 생화학적 변환의 기술이 있다. 본 연구에서는 목재를 원료로 한 부분산화 조건의 숯 생산 공정에서 목재의 열분해 가스 생산특성을 고찰하였다. 열분해가스 중에 응축된 목초액의 pH는 3.58～3.92 정도로 분석 되었고, 산도는 시간이 경과 할수록 2.74에서 4.44%로 농도가 증가 되었다. 숯 생산 공정에서의 목재의 열분해는 초기부터 48시간까지는 열분해가스의 조성의 변화가 거의 없었고, 48시간 경과 후에는 열분해가스 중에 가연성가스인 $H_2$, CO, $CH_4$가 약 5%정도 배출되는 것을 알 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.171.2-171.2
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• 2011

지속가능한 발전과 저탄소 녹색성장의 개념이 대두되면서 우리나라를 비롯한 주요 선진국은 자국의 화석연료 의존도를 낮추고 대체에너지로 환경친화적이며, 청정에너지로 각광받는 신 재생에너지의 활용에 경제적, 정책적 지원을 아끼지 않고 있는 실정이다. 실제로 유럽에서는 바이오매스의 일종인 우드칩을 활용한 가정용 보일러가 보급되고 있으며, 동남아시아에서는 열대식물을 이용한 저온열분해를 활용하여 바이오디젤을 생산하고 있다. 우리나라의 경우 대부분의 바이오매스는 발생되는 임야에서 재이용되거나 경제성이 있을 경우에 운송되어 재활용되고 있으며, 임부목과 같은 일부 바이오매스는 수익성이 없어 발생현지에 방치되는 경우도 있다. 본 연구에서 주목한 왕겨의 경우 미곡종합처리장에서 대량으로 발생되지만 그 활용도에 있어서 축적된 바이오에너지에 비해 에너지회수율이 저조하다고 할 수 있다. 왕겨는 임야에서 발생되는 폐목재나 다른 바이오매스에 비해 함유되어 있는 수분이 적고(12%), 휘발분의 함량이 많으며(58%), 고정탄소(17%), 회분(13%)로 열분해/가스화에 적용가능하다. 본 실험에서 생산된 합성가스의 활용방법으로는 보일러를 이용한 스팀 및 전력생산, 가스엔진을 이용한 전력생산, 폐열회수 등이 있으며 생산된 합성가스를 활용하기 위해서는 오염물질의 정제특성에 대한 연구가 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 합성가스 내에 존재하는 분진, 타르, HCl, HCN, $NH_3$의 제거효율을 조사하였다.