• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.106.2-106.2
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• 2010

동식물성 기름과 메탄올의 전이에스테르화 반응에 의해 생산되는 바이오디젤은 환경친화성과 지속가능성이 인정됨에 따라 그 생산량이 급격히 증가하고 있어 대두유, 유채유, 팜유 등의 원료유 부족과 가격 상승, 수급 불안정 등의 문제가 대두되고 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로 유리지방산 함량이 높은 저가유지 자원(폐식용유, 폐돈지, 폐우지, soapstock, trapped grease)과 새로운 오일 작물을 이용한 생산 기술 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 비활용 해외 열대작물 씨앗에서 착유한 식물성 오일을 정제하여 바이오디젤 원료유를 생산하는 과정에서 발생하는 폐기물(폐유, 폐수)의 경제적 처리 방안으로 유화유 제조 원료(벙커C유, 물)와 유화유 제조 첨가제(무기계, 유기계)로 활용 가능성을 검토하였다. 열대작물 오일의 물성 분석 결과 고형물, 수분, 인지질(phospholipid), 유리지방산(free fatty acid) 함량이 기존 원료유보다 매우 높게 나타났다. 인지질은 바이오디젤 제조 반응후 에스테르와 글리세린의 층분리를 방해하고 유리지방산은 염기촉매와 결합하여 지방산염을 생성해 생산 수율을 감소시킨다. 고형물과 수분 역시 촉매반응에 악영향을 가지나 여과와 감압증발에 의해 쉽게 제거가 가능하다. 유리지방산은 산촉매 에스테르화 반응에 의해 제거가 가능하다. 인지질은 탈검(degumming) 과정을 통해 제거하며 탈검은 수용성 탈검, 산 탈검, 세정 공정으로 구성된다. 착유한 원료유의 고형물을 제거 후 물과 수세하여 수용성 인지질을 수화하여 층 분리해 제거하고 상층의 오일은 추가적인 산 탈검을 수행한다. 그 뒤 세정을 통해 사용된 탈검제인 산과 추가적으로 수화된 인지질을 제거하게 된다. 이러한 3단계의 탈검 과정에서 하층으로 오일과 물이 폐기물로서 배출되며 본 연구에서는 배출 폐기물을 다시 층분리하여 오일층과 물 층으로 구분하여 유화유 제조에 사용되는 벙커C유, 물, 그리고 기존 유기계 및 무기계 유화제의 대체 가능성을 조사하였다. 유화 연료유는 기름과 물을 균일한 분산상으로 혼합한 연료유로 연소시 오일계 성분의 미연분을 감소시켜 연료 효율 제고와 배출가스 성상을 개선하기 위해 개발되어 왔다. 본 발표에서는 다양한 종류의 상용 첨가제 및 바이오디젤 원료유 생산 폐기물을 활용해 유화 연료유를 제조하였으며 각 유화유의 장시간의 상(phase) 안정성을 비교하였다. 바이오 폐기물 중에는 천연 계면활성제(surfactant)인 인지질이 다량 함유되어 있어 기존의 무기계 및 유기계 유화제보다 상 안정성이 우수하게 나타났으며 바이오디젤 원료유 생산 공정의 폐기물인 폐유과 폐수의 활용이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.65-73
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• 2013

최근 콘크리트 구조물의 보강방법으로 FRP (Fiber Reinforced Polymer)를 이용한 외부부착보강공법이 많이 활용되고 있다. FRP 외부 부착보강은 중량에 비하여 높은 강도 및 강성, 우수한 내구성과 시공성 등 여러 가지 장점을 가지는 공법이다. 그러나 외부부착보강은 구조물이 투수성이 낮은 보강재로 밀폐되고 수분이 외부로 배출되지 못함으로 인하여, 장기적인 구조물의 손상을 발생시키는 문제점이 있다. 본 연구에서는 계면의 수분을 적절하게 배출할 수 있는 GFRP 보강재를 개발하고 투수성능을 측정하는데 주목적을 두고 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 기존에 많이 사용되고 있는 보강공법을 투수가능한 구조로 변형하고 GFRP 함량을 변수로 보강재의 투수과정을 모사하는 실내 투수시험을 수행하여 보강재의 투수계수를 측정하였다. 또한 보강재의 투수과정에 대한 수치해석을 수행하여 측정된 투수계수 값을 이론적으로 검증하고자 하였다. 그 결과 섬유 함량중 75%의 섬유 함량에서 가장 많은 0.5129 $g/h\;m^2$의 수분이 배출되었으며, 인장강도 역시 75%였을 때 최대인장강도인 4,76.6MPa를 나타내어 75% 유리섬유 함량의 COSREM GP패널이 통기성 및 구조적으로 가장 우수한 것으로 나타났다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.391-400
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• 2012

최근 건설 산업에서 FRP는 재료적 장점들 때문에 구조물의 보강 재료로서 많이 사용되어지고 있다. FRP 외부부착보강은 중량에 비하여 높은 강도 및 강성, 우수한 내구성과 시공성 등 여러 가지 장점을 가지는 공법이다. 그러나 외부부착보강은 구조물이 투수성이 낮은 보강재로 밀폐되고 수분이 외부로 배출되지 못함으로 인하여, 장기적인 구조물의 손상을 발생시키는 문제점이 있다. 본 연구에서는 인발성형으로 제작되었으며, 기존의 FRP와 재료역학적 성질은 동등하면서 투수성을 지녀 구조물의 내구성, 부착성능에 유리한 유리섬유패널(GP)에 대해서 정적실험을 통해 실험체의 반복하중 하에서의 하중-처짐 선도, 파괴형태, 하중-변형율 관계 등을 조사하였다. 실험결과 2,000,000회 피로실험 후에도 파괴에 도달하지 않았으며, 보의 처짐이나 콘크리트 압축변형률이 기준 콘크리트 시험체보다 현저히 낮은 것으로 측정되어 장기 부착력 및 장기 내구성능이 우수함을 알수 있었다.

• 에너지공학
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• 제18권4호
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• pp.213-220
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• 2009

수분의 함량이 높은 저품위탄을 건조시키기 위하여 유중 건조 방법에 대해 조사하였다. 최적의 건조 조건을 선정하기 위하여 최종온도, 석탄과 등유의 혼합비율, 석탄 또는 등유의 양, 혼합물의총량, 교반방법에 따른 석탄의 건조 특성을 관찰하였다. 최종온도가 $120^{\circ}C$ 이하일 때는 완전한 증발이 이루어지지 않았으며, $130^{\circ}C$ 이상인 경우에는 수분의 증발량에 큰 차이가 나타나지 않았다. 석탄과 등유의 혼합비율에서 석탄의 양이 증가 할수록 수분의 증발이 잘 이루어짐에 따라, 열에너지의 전달이 수분의 증발에 미치는 영향보다 증발한 수분이 등유 속에서 배출되기 위하여 필요한 에너지가 더 큰 것으로 나타났다. 혼합물의 총량이 많은 경우에는 건조후의 수분 함량이 더 낮아지지만 많은 시간이 소모되는 반면, 적은 경우에는 수분 함량을 일정한 수준 이하로 낮추기 어려운 반면에 짧은 시간에 일정한 함량까지 수분을 증발시킬 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 등유와 석탄 혼합물의 유동성이 확보되는 한도 내에서 등유의 양을 가능한 줄이는 것이 석탄의 건조에 유리한 것으로 판단되었다. 한편, 질소를 이용한 교반과 진공을 개별적으로 적용한 경우에는 증발량이 향상되었다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제9권3호
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• pp.315-323
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• 2013

최근 건설 산업에서 FRP는 재료적 장점으로 RC 구조물의 보강 재료로서 많이 사용되어지고 있다. FRP 외부부착보강은 중량에 비하여 높은 강도 및 강성, 우수한 내구성과 시공성등 여러 가지 장점을 가지는 공법이다. 그러나 외부부착보강은 구조물이 투수성이 낮은 보강재로 밀폐되고 수분이 외부로 배출되지 못함으로 인하여, 장기적인 구조물의 손상을 발생시키는 문제점이 있다. 본 연구에서는 기존의 FRP (Fiber Reinforced Polymer)와 재료적성질은 동등하면서, 투수성을 지녀 콘크리트 구조물의 모체와 부착성 및 내구성능 및 내구성이 우수한 유리섬유 패널(Glass Fiber Composite Pannel )에 대해서 휨 실험을 수행하여 복합소재 스트립의 섬유함량의 변화에 따른 실험변수별 내력증진 및 연성 증진 효과를 비교 분석하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권3호
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• pp.77-83
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• 2023

급격한 산업화에 따른 에너지 사용량의 증가로 대기 중 이산화탄소(CO₂)의 농도가 증가하여 기후변화가 가속화되고 있다. 여기에 대응하기 위해 에너지 패러다임 전환이 필요하고, 그 일환으로 수소(H₂)가 주목받고 있다. 하지만 현재 대부분(95%)의 수소가 화석연료 기반의 추출수소로 생성되며, 많은 양의 CO₂를 배출하고 있다. 이를 그레이수소라 하는데 여기에 CO₂포집·이용·저장(CCUS)기술을 적용하여 CO₂ 배출량을 줄이면 블루수소가 된다. 상용 CO₂ 포집기술로는 습식법, 건식법, 분리막법이 있는데 각자 장단점을 가지고 있어 배가스 특성분석이 선행되어야 한다. 수소생산기지에서 배출되는 CO₂는 수분제거 시 20%를 상회하고 배출량은 중소규모로 분류되어 습식법 보다 분리막법의 적용이 유리할 것으로 판단된다. 또한, LNG 냉열을 사용할 수 있다면 분리막의 포집성능(선택도)이 향상되어 효율적인 CO₂ 포집 공정 구현이 가능하다. 본 연구에서는 수소생산기지에서 배출되는 배가스를 분석하고 여기에 적합한 CO₂ 포집기술에 대한 논의가 이뤄질 것이다.

• 공업화학
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• 제32권4호
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• pp.442-448
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• 2021

고분자전해질 연료전지에서 분리판 유로 형상은 유체 공급과 물 및 열 확산, 접촉 저항 등에 영향을 주는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 25 cm² 단위 전지를 이용하여 공기극에 구리폼을 적용한 분리판을 이용하여 연료전지 성능 평가를 수행하였다. 압력과 상대습도 조건에 대한 영향을 분극 곡선과 전기화학적 임피던스 분광법을 이용하여 분석하였다. 구리폼의 ohmic 저항이 높아 사형유로형상 보다 연료전지 성능은 낮았지만, 다공성 구조로 인한 균일한 연료 분포로 활성화 손실과 물질전달 손실이 적은 것을 확인하였다. 구리폼의 소수성이 높아 물 배출이 유리한 장점이 있지만, 저가습 조건에서는 사형유로에 비하여 전해질막 수화도가 낮은 것을 확인하였다. 다공성 금속 분리판은 균일한 압력 분포와 효과적인 수분 배출로 연료전지 성능을 개선할 수 있을 것으로 판단되며, 저항을 최소화할 수 있도록 금속폼의 물성에 대한 연구가 수행되어야 할 것이다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.115-115
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• 2017

2013년 국내 시설(비닐, 유리 온실)에서 재배되는 토마토, 풋고추, 파프리카의 생산량은 총 632,315 톤으로 잎, 줄기 등 발생되는 부산물은 수확량의 약 30%에 해당되는 189,695 톤으로 추정되며 대부분 노지에 방치 유실되거나, 소각 처리된다. 본 연구에서는 이처럼 단순 폐기되는 농업폐기물을 재활용한 고형연료 제조에 필요한 건조장치를 개발하고 실험을 통해 그 성능을 확인하고자 하였다. 연구를 위해 건조용량 100 kg/hr인 실험실용 건조기를 제작하였다. 경상남도 진주시 농업기술원 온실에서 재배되는 파프리카, 토마토, 딸기, 가지, 고추 등의 부산물을 실험원료로 사용하였다. 원료성상, 원료이송방식, 송풍량, 건조온도, 건조시간에 따른 부산물 건조특성을 파악하였다. 원료를 비교적 짧게 절단하고 열풍이 배출되는 다공판위를 견인형 컨베어로 이송시키는 형태의 경우 건조실험 결과 세절된 원료에서 추출된 내부 수분이 외부로 유출되어 원료들 사이의 공극을 채워 건조공기가 원료층을 통과하지 못하게 하고, 특히 $100^{\circ}C$ 이상 고온에 노출되는 경우 원료표면에 잔류하는 유출 수분이 건조되면서 막을 형성하여 내부 원료들은 전혀 건조가 되지 못하는 현상이 관측되었다. 이러한 원료내부의 공극형성 불량으로 국부적으로 공기가 통과되는 부분만 집중적으로 급격한 건조가 진행되고 공급된 건조공기 대부분이 이 부분으로 유출되어 효과적인 건조가 전혀 진행되지 못하였다. 피건조물 사이의 공극형성을 위해 원료를 절단하지 않고 수행한 건조실험 결과 건조 풍량 및 온도에 따라 건조속도 및 처리용량이 다르게 나타나는 것을 알 수 있다. 특히 송풍량과 압력을 증가 시킨 건조 결과로 건조 상하층 간 불균일 건조 해소 및 건조속도, 건조능력에서 연구목표 치를 상회하는 결과를 보여준다. 특히 건조공기온도 $150^{\circ}C$ 이하에서 풍량을 증가시켜서 원하는 건조작업 수행이 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국축산식품학회지
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• 제30권1호
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• pp.102-109
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• 2010

재고 분유를 이용하기 위하여 유청 배출없이 전지 분유와 발효유를 혼합하여 모조 치즈를 제조하였으며, 숙성 환경과 숙성 기간의 차이를 관찰하여 자연 치즈와 유사한 성질을 나타내는 최적의 숙성 조건을 규명하기 위하여 수분함량 변화, 일반성분, 비카제인태 질소화합물, 비단백태 질소화합물 그리고 유리 아미노산 등의 변화를 관찰하였다. 본 모조 치즈는 제조 후 건조 1일째가 수분함량이 40.27%로 가장 적합하였고, 이들은 진공 포장한 후 $12^{\circ}C$에서 숙성하는 방법과 P. camemberti 곰팡이를 분무한 후 $12^{\circ}C$, 95% RH에서 숙성하는 두 가지 방법으로 숙성하였다. 곰팡이 숙성 시 유당 함량이 24.64%에서 4주 숙성 시 5.43%로 급격히 감소하는 현상이 있었으나 진공 포장 숙성 시에는 유당의 변화가 심하지 않았다. 또한 진공 포장 숙성 시 비카제인태 질소 및 비단백태 질소는 숙성 4주 이후에 각각 28.10 mg/mL에서 50.61 mg/mL으로, 6.58 mg/mL에서 21.59 mg/mL으로 증가하였으며, 곰팡이 숙성 시 비카제인태 질소 및 비단백태 질소는 숙성 4주 이후에 각각 28.10 mg/mL에서 54.05 mg/mL으로, 6.58 mg/mL에서 23.06 mg/mL으로 증가하였다. 진공 포장 숙성 시 4주간의 유리 아미노산 차이를 측정한 결과, arginine, tyrosine, leucine이 두드러진 증가를 보였다. 그리고 총 유리 아미노산이 7.73 nmol/mg에서 9.29 nmol/mg으로 증가하였고, bitter amino acid는 1.36 nmol/mg에서 2.43 nmol/mg으로 증가하였다. 또한 곰팡이 숙성 시 4주간의 유리 아미노산을 측정한 결과, asparagine을 제외한 모든 유리 아미노산이 두드러진 증가를 보였다. 총 유리 아미노산이 8.40 nmol/mg에서 34.87 nmol/mg로 증가하였고, bitter amino acid는 1.53 nmol/mg에서 10.02 nmol/mg로 증가하였다. 치즈 유사품 제조 시에 P. camemberti를 이용한 치즈가 P. camemberti 를 이용하지 않는 치즈보다 단백질 분해 정도나 풍미가 더 우수한 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.589-593
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• 2007

재생 가능한 자원인 동식물성 기름을 원료로 제조되는 수송용 연료 바이오디젤은 낮은 대기오염물질 배출과 $CO_2$ Neutral 특성으로 환경친화적인 연료로 인정을 받으며 전세계적으로 그 생산량이 급격히 증가하고 있다. 대부분의 상용화 공정은 염기촉매를 이용한 전이에스테르화 반응에 근거하고 있으며 높은 생산성을 위해 연속 공정을 채택하고 있다. 원료유 중의 유리지방산(free fatty acid, FFA)은 염기 촉매와 반응하여 지방산염(Soap)과 수분을 생성하며 반응촉매의 투입양을 증가시카고 반응 후에 글리세롤과 지방산 메틸에스테르와의 분리를 어렵게 만든다. 높은 수율과 후속공정의 부하를 줄이기 위해서는 식물성 원료유 중의 FFA는 고체 산촉매 하에서 메탄올과 에스테르화 반응시켜 전환 제거되어야 한다. 본 연구에서는 고체산 촉매인 Amberlyst-15을 충전한 4단 PBR(Packed Bed Reactor, 충전율 60%(v/v))에서 반응시간과 반응온도에 따른 대두원유의 전처리 효율을 조사하였으며 최적 전처리 조건을 도출하였다. 최적 전처리 조건에서 대두원유는 초기 산가 1.6에서 0.4-0.6으로 연속 전처리할 수 있었다. 본 연구에서는 연속 흐름 반응기인 PFR(Plug Flow Reactor)와 4단 CSTR(Continuous Stirred Tank Reactor)에서 균질계 촉매인 KOH 존재하에 대두유와 메탄올과의 전이에스테르화 반응 특성을 조사하였으며 각 연속 반응시스템에서 최적 운전 조건을 도출하였다. PFR 반응기에서 반응온도, 반응시간, 반응물 흐름방향, static mixer(SM) 개수에 따른 반응특성을 조사한 결과, PFR에서의 최적 반응조건은 하향류 흐름 방향과 3개의 SM를 설치한 조건에서 반응시간 5.8분, 반응온도 90$^{\cdot}C$, 메탄올:오일 몰비 9:1, KOH 농도 0.8%로 도출되었다. CSTR 반응기에서는 반응온도와 체류시간에 따른 반응특성을 조사하였으며 최적반응 조건으로 반응온도 80$^{\cdot}C$, 메탄올/오일 몰비 9:1, KOH 농도 0.8%, 체류시간 18.4분, 교반속도 250rpm로 조사되었다.