• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제49권6호
• /
• pp.823-828
• /
• 2011

오일-물 혼합물에서 물을 제거하기 위하여 FWKO(Free Water Knock Out) vessel에서의 물 분리특성에 대해 연구하였다. 오일을 모사하기 위해 데칸, 톨루엔, 아스팔트를 사용하였다. 데칸을 이용하여 프로토타입 vessel에서 기초실험을 수행하였으며, 기초실험결과를 토대로 최적 water cut이 0.8인 것을 알게 되었다. 이에 이어 톨루엔을 이용하여 성능평가를 실행한 결과로 최적 체류시간이 1,200 sec인 것을 알 수 있었고 아스팔트를 사용하여 방해판의 개수, 실험온도를 변수로 FWKO vessel에서의 최적의 물 분리조건에 대해 조사하였다. 최적의 분리조건은 방해판 3개, 온도 $45^{\circ}C$였다.

• 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.

• 환경기술인
• /
• 제23권통권237호
• /
• pp.76-77
• /
• 2006

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.175.2-175.2
• /
• 2011

바이오디젤의 국가별 의무 사용 정책 확대로 인해 원료유 가격이 상승하고 있으며 원료유가 부족한 상황으로 다양한 원료를 찾는 연구가 진행되고 있다. 육상 유지 작물보다 단위면적당 생산성이 매우 높은 미세조류는 제3세대 바이오매스로 주목받고 있으며 산업체 배출 이산화탄소를 이용해 작은 면적에서 배양할 수 있는 장점이 있다. 미세조류로부터 바이오디젤 생산은 먼저 오일 함량이 높은 미세조류 종의 선정과 배양 및 수확 후 효율적인 방법으로 바이오디젤 원료유를 추출하는 과정이 중요하다. 본 연구는 Microwave로 전처리된 미세조류로 부터 원료유를 추출하여, 인지질, 단백질, 엽록소 등의 반응저해 물질을 일부 감소시키고 추출수율을 높였지만, 산가가 80이상으로 높게 추출되고 추출된 오일이 높은 점성을 가지는 문제가 있다. 이로 인해 전이에스테르화 반응의 진행이 불가하였으며 이러한 문제를 해결하기 위해, 에스테르화 반응에 용매를 혼합하여 반응성을 개선하고자 하였다. 추가된 보조 용매는 오일과 쉽게 혼합되어 반응물의 점성을 낮추고, 반응 완료후, 물에 쉽게 용해되는 불순물, 미 반응물, 촉매 등의 분리 및 제거를 용이하게 하는 장점이 있다. 또한 오일과 비교하여 낮은 끓는점을 갖는 용매는 증류를 통해 쉽게 제거가 가능하다. 반응이 완료된 오일은 초기산가 80에서 10이하의 감소를 나타내 용매 혼합 에스테르화의 효율적인 부분을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제41권1호
• /
• pp.44-49
• /
• 2017

본 연구에서는 선박 엔진 오일을 여과하는 검증된 기술인 원심정화기(Centrifugal Filter)를 이용하여 수분배출 구조를 설계하고 적용함으로써, 원심 청정기 시스템(Centrifugal Purifier System)을 개발하고자 한다. 선박엔진에서 윤활 및 냉각을 담당하는 오일은 시간이 경과할수록 미세입자 슬러지가 증가하고 때로는 수분의 유입에 따라 원래의 기능을 담당할 수 없게 되어 엔진내부에 치명적인 기계적 손상을 초래한다. 따라서 수분 제거 원리 고안 및 검증, 적절한 배출 구조 설계를 연구하였으며, 개발된 제품은 공인시험을 통해 유효함을 검증하였다. 이는 실제 선박에서 절실히 필요한 엔진 오일의 수명 연장 및 폐오일 감소, 기계 부품 손상 저감 등에 기여할 것으로 기대한다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제15권1호
• /
• pp.12-19
• /
• 2006

볏짚은 국내에서 유용한 재생 가능한 바이오매스이다. 유동층과 char 분리 장치가 구비된 급속 열분해 장치를 이용하여 볏짚으로부터 바이오오일의 생산에 대한 실험을 수행하였다. 본 연구는 온도변화에 따른 볏짚의 열분해 생성물의 분포와 생성물의 화학적 구성을 알아보고 바이오오일의 활용 가능성을 고찰하고자 했다. 급속 열분해 반응은 $466^{\circ}C,\;504^{\circ}C,\;579^{\circ}C$에서 각각 수행되었다. 유동화 매체로는 생성가스를 사용하였으며 유량은 약 30NL/min 였다. 볏짚의 열분해 결과 기체, 액체, 고체 물질을 얻을 수 있었으며, 기체물질은 GC(TCD, FID)를 이용하여 정성적, 정량적 분석을 하였다. 액체물질은 상등액과 tar가 풍부한 하등액으로 분리하여 발열량, 원소분석, 수분, GC/MS를 통해 화학구성성분을 분석하였다. 고체물질인 char는 원소분석을 하고 그 발열량을 측정하였다. 액체물질인 바이오오일은 화학특성 분석결과 대체 연료유뿐만 아니라 화학 원료물질로서의 사용가능성을 볼 수 있었다.

• 폴리머
• /
• 제27권1호
• /
• pp.3-8
• /
• 2003

말단에 수소화물기가 치환된 폴리실록산과 알릴 메타크릴레이트와의 히드로실릴레이션 반응을 통하여 폴리실록산 메타크릴레이트를 합성하였다. 또한 산 촉매 하에서 옥타메틸사이클로테트라실록산의 개환-부가반응을 통하여 분자량이 증가된 폴리실록산 메타크릴레이트을 합성하였다. 합성된 폴리실록산 메타크릴레이트는 $^1$H- 및 $^{29}$ Si-NMR로 구조를 확인하였다. 폴리실록산 메타크릴레이트는 실리콘 오일과 균일하게 혼합되었으며, 이 용액을 광 가교시켜 액상인 실리콘 오일이 수 백 nm 정도의 크기로 고르게 미세상분리된 폴리실록산 복합체 필름을 제조할 수 있었다. 주사전자현미경(SEM)을 이용한 모폴로지 관찰로부터 실리콘 오일의 함량이 작을수록, 매트릭스 물질인 폴리실록산 메타크릴레이트의 분자량이 낮을수록, 그리고 분산상 물질인 실리콘 오일의 분자량이 낮을수록 대체적으로 분산상의 크기가 작아짐을 확인하였다

• 청정기술
• /
• 제19권2호
• /
• pp.140-147
• /
• 2013

본 연구에서는 항유화제와 전기장을 이용하여 물/비튜멘 에멀전에서의 효과적인 물 분리 방법에 대한 실험을 진행하였다. 물/비튜멘 에멀전의 물 분리 효율을 측정하기위한 기초실험을 진행하였으며, 기초실험에서는 비튜멘의 모사를 위해 모터 오일(GS Caltex, Deluxe Gold V 7.5 W/30, Hyundai gear oil 85 W/140)을 사용하였다. 기초실험을 통해 높은 물 분리 효율을 갖는 항유화제를 선택하였으며, 선택된 항유화제를 사용해 아스팔트 및 비튜멘 에멀전에서의 분리실험을 진행하였다. 지용성 항유화제 중에서는 말레산무수물(maleic anhydride)과 e-카프로락탐(e-caprolactam)이 높은 분리 효율을 보였으며, 수용성 항유화제는 2-에틸헥실 아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate)와 아크릴산(acrylic acid)이 높은 분리 효율을 보여주었다. 앞선 기초실험을 통해 얻어진 결과를 바탕으로 지용성 항유화제 2종, 수용성 항유화제 2종을 선택하여 아스팔트 에멀전에서의 분리실험을 진행하였다. 또한, 실험실규모의 전기장을 이용하여 오일처리기(oiltreater)를 설계, 제작하였으며 제작된 장치와 항유화제를 연계하여 에멀전의 분리효율을 실험하였다.

• 공업화학
• /
• 제4권3호
• /
• pp.515-521
• /
• 1993

석유 잔사유 중 고부가가치를 가진 윤활기유와 같은 중질 탄화수소를 얻기 위하여 펜탄 용매를 이용하여 상압 잔사유로부터 탈아스팔트오일을 분리하였다. 분리실험결과 상압 잔사유의 펜탄 용매의 밀도에 좌우됨을 보였으며, 임계영역에서 증가되었다. 또한 분리오일 중 금속성분은 시료인 상압 잔사유와 비교할 때 많은 양이 제거되었으나, 황성분의 제거율은 상대적으로 낮았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.113.2-113.2
• /
• 2011

동물성 오일을 이용한 바이오디젤 생산 반응 후 미반응된 메탄올과 염기촉매의 처리에 관한 연구로써 바이오디젤의 순도에 영향을 미친다. 메탄올과 염기촉매는 바이오디젤 생산 반응 후 상층인 메틸 에스터 층과 하층인 글리세롤 층에 각각 포함되어 있다. 1차적으로 각각의 층에서 메탄올을 증발하게 되며 메탄올 증발은 감압 증류 장치를 이용해 분리하게 된다. BD100을 기준으로 하여 메탄올의 함량은 0.2% 이하여야 하며 수분 함량은 0.05% 이하를 유지해야 한다. 메탄올 증발은 메탄올의 끓는 온도인 $65^{\circ}C$를 기준으로 하여 끓는점 보다 낮은 온도와 높은 온도에서 각각 증발을 실시하고 각각의 메탄올 증발 제거에 따른 FAME 함량에 미치는 영향에 대해 FAME 함량 분석을 통해 조사하였으며 메탄올 증발 후 증류수를 이용한 바이오디젤 내 잔류 촉매 및 자유 글리세린 세정 제거에 대해 조사하였다. 증류수 양과 증류수 온도 및 세정 시간에 따른 FAME 함량 변화를 알아보았으며 세정 후 증류수 증발에 따른 FAME 함량 변화에 대해서 분석을 실시하였다. 본 실험을 통해 동물성 오일을 이용한 바이오디젤 생산 후처리 공정인 메탄올 증발 및 세정, 수분 증발 공정의 최적 조건을 도출하고자 하였다.