• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.474-477
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• 2006

유동형 급속열분해기((fluidized bed type fast pyrolyzer, 용량 300g/h)를 이용하여 너도밤나무와 침엽수 흔합재(독일가문비나무/전나무, 50:50)로부터 바이오오일을 생산하였다. 목질바이오매스의 열분해는 약 $470{\pm}5^{\circ}C$에서 1-2초 간 진행되었다. 목질바이오매스의 열분해 생성물의 조성을 살펴보면, 너도밤나무는 바이오오일이 약 60%, 탄이 약 9% 피리 고 가스가 31% 가량 생산되었으며, 침엽수 혼합재는 49%의 바이오오일, 9%의 탄, 그리고 42% 가량의 가스가 생성되었다. 두 종류의 목질바이오매스에서 생산된 바이오오일에는 약 17-22% 가량의 수분이 포함되어 있었으며, 비중은 약 1.2kg/L 이었다. 바이오오일의 원소 조성은 탄소가 45%, 산소가 47% 수소가 7%, 그리 고 질소가 1% 로서 일반적 인 목질바이오매스와 큰 차이는 없는 것으로 나타났다. 그러나 화석자원에서 생산되는 오일류와 비교하여 산소함량은 매우 높았으나 황은 전혀 포함하고 있지 않았다. 바이오오일의 GC분석 결과 총 90여종의 고리형, 또는 비고리형 저분자량 화합물이 검출되었으며 이들의 함량은 바이오오일 전건중량의 31-33% 정도로 측정되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.177.1-177.1
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• 2011

국내 바이오디젤의 원료로 사용되는 식물성 오일은 거의 전량이 수입된 것으로 원료를 자급화 하기 위한 방안으로 국내 동물성 폐자원을 이용한 바이오디젤 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전자레인지를 이용해 동물성 폐자원인 폐돈지 및 폐우지로부터 오일을 추출 후 물성을 분석하고 전이에스테르화 반응을 진행하였으며 바이오디젤 제조 특성을 조사하고자 하였다. 전이에스테르화 반응에 사용되는 염기 촉매를 몇가지 선정하여 각각의 촉매에 따른 바이오디젤의 반응특성을 메탄올 양을 변화시키며 조사 실험하였다. 기존에 사용된 바이오디젤 제조 촉매는 KOH를 주로 사용하였으며 본 연구에서는 KOH, NaOH, $NaOCH_3$를 촉매로 사용하여 오일질량 대비 0.8~1.2%의 촉매를 사용하였으며 메탄올의 양은 오일 몰수 대비 6:1~12:1의 비율로 사용하여 반응시간에 따른 반응특성과 제조 바이오디젤의 물성을 분석해 각 촉매에 따른 바이오디젤 생산 특성을 비교분석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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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.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.32 no.1
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• pp.148-156
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• 2015

In this study the differences in the sample size and sample input changes as characteristics of bio-oil oak(Quercus variabilis), the oak 0.5~2.0 mm of the oak weighing 300~900g was processed into bio-oil via fast pyrolysis for 1.64 seconds. In this study, the physico-chemical properties of biooil using oak were investigated. Fast pyrolysis was adopted to increase the bio-oil yield from raw material. Although the differences in sample size and sample input changes in the yield of pyrolysis products were not significantly noticeable, increases in the yield of bio-oil accounted for approximately 60.3 to 62.1%, in the order of non-condensed gas, and biochar. When the primary bio-oil obtained by the condensation of the cooling tube and the seconary bio-oil obtained from the electric dust collector were measured separately, the yield of primary bio-oil was twice as higher than that of the secondary bio-oil. However, HHV (Higher Heating Value) of the secondary bio-oil was approximately twice as higher than that of the primary bio-oil by up to 5,602 kcal/kg. The water content of the primary bio-oil was more than 20% of the moisture content of the secondary bio-oil, which was 10% or less. In addition, the result of the elemental analysis regarding the secondary bio-oil, its primary carbon content was higher than that of the primary bio-oil, and since the oxygen content is low, the water content as well as elemental composition are believed to have an effect on the calorific value. The higher the storage temperature or the longer the storage period, the degree of the viscosity of the secondary bio-oil was higher than that of the primary bio-oil. This can be the attributed to the chemical bond between the polymeric bio-oil that forms during the storage period.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.6
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• pp.501-511
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• 2014

Bio-oil derived from biomass through fast pyrolysis process has the potential to displace a significant amount of petroleum fuels. However, the use of bio-oil in a diesel engine is very limited because of its poor properties, e.g., its low energy density, low cetane number, and high viscosity. Therefore, bio-oil should be emulsified or blended with other fuels that have high centane numbers. Because bio-oil has poor miscibility with petroleum fuels, the most suitable candidate fuels for direct mixing are alcohol fuels. In this study, bio-oil was blended with ethanol, and two types of cetane improvers were added to a blended fuel to improve the self-ignition property. The two types of cetane improvers, PEG 400 and 2-EHN, made it possible for bio-oil blended fuels to combust in a diesel engine with a maximum bio-oil content of 15 wt%. A high-compression-ratio piston is also proposed for the combustion of bio-oil in a diesel engine.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.31 no.3
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• pp.453-465
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• 2014

The paper provides a review on bio-oil production technology from biomass by using fast pyrolysis to use heating fuel, power fuel and transport fuel. One of the most promising methods for a small scale conversion of biomass into liquid fuels is fast pyrolysis. In fast pyrolysis, bio-oil is produced by rapidly heating biomass to intermediate temperature ($450{\sim}600^{\circ}C$) in the absence of any external oxygen followed by rapid quenching of the resulting vapor. Bio-oil can be produced in weight yield maximum 75 wt% of the original dry biomass and bio-oils typically contain 60-75% of the initial energy of the biomass. In this study, it is described focusing on the characterization of feedstock, production principle of bio-oil, bio-oil's property and it's application sector.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11a
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• pp.298-300
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• 2010

화석 연료인 석유, 천연가스, 석탄의 점진적 고갈이 예상됨에 따라 전 세계는 석유와 유사한 성질을 갖는 바이오 오일을 에너지원 및 화학원료로 사용하려는 노력이 증가하고 있다. 바이오 오일 활용분야 중 가장 큰 부분을 차지하고 있는 것은 바이오 디젤로 식물성 오일과 알콜의 전이에스테르화 반응에 의하여 생산되며, 바이오 디젤 1톤당 100kg의 글리세롤이 부산물로 생성된다. 본 연구에서는 바이오 디젤 부산물인 폐글리세롤을 이용하여 다양한 유도체의 생산 및 그 유도체의 가능성에 대하여 살펴보았다.

• 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.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.33 no.1
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• pp.75-82
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• 2016

The technology of fast pyrolysis is regarded as a promising route to convert lignocellulose biomass into bio-oil which can be upgraded to transportable fuels and high quality chemical products. Despite these promises, commercialization of bio-oil for fuels and chemicals production is limited due to its notoriously undesirable characteristics, such as high and changing viscosity, high water and oxygen contents, low heating value and high acidity. Therefore, in this study quality improvement of bio-oil through vaccum distillation had been targeted. A 600 g of cork oak(Quercus variabilis) which grounded 0.8~1.4 mm was processed into bio-oil via fast pyrolysis for 1.64 seconds at $465^{\circ}C$ and temperature of vaccum distillation(100hPa) was designed to control, $40^{\circ}C$, 50, 60, 70, and 80 for 30min. Bio-oil, biochar, and gas of pyrolytic product were produced to 62.6, 18.0 and 19.3 wt%, respectively. The water content, viscosity, HHV(Higher Heating Value) and pH of bio-oil were measured to 0.9~26.1 wt%, 4.2~11.0 cSt 3,893~5,230 kcal/kg and 2.6~3.0, respectively. Despite these quality improvement, production was still limited due to its notoriously undesirable characteristics, therefore continous quality improvement will be needed in order to use practical fuel of bio-oil.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.467-470
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• 2005

지구온난화 현상과 화석연료의 고갈에 대한 두려움 때문에 재생에너지에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있다. 이에 따라 대체에너지, 합성가스, 화학 원료, 오일 등으로 전환할 수 있는 바이오매스 활용에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 바이오매스의 열화학적 전환 공정에는 열분해, 연소, 가스화 등이 이용되고 있다. 특히 열분해는 syringol, levoglucosan, guaiacol등의 고부가가치 물질들을 생산하기에 적합한 기술로 인정받고 있다. 본 연구에서는 국내에서 쉽게 구할 수 있는 톱밥, 폐목재 등의 바이오매스의 열화학적 전환 특성을 분석하였다. 사용된 바이오매스의 열분해 특성은 열중량 분석기 및 열천칭 반응기를 통해 분석하였으며 이를 통해 유동충 반응기(지름 0.2m, 높이 2m)를 설계 및 제작하였다. 반응온도 및 산소 농도가 증가할수록 levoglucosan 등의 고부가가치 물질들의 수율이 낮아지며 페놀류가 급격히 증가함을 알 수 있었다. 회재 성분이 높은 왕겨의 바이오오일 수율은 톱밥보다 $30\%$이상 낮게 나타났다