• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.263-265
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• 2008

자원 재활용 및 에너지 생산관점에서 폐유지로부터 환경친화적인 연료인 바이오디젤에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 폐유지내 함유된 유리지방산 및 수분에 의해 효율적인 에스테르화 반응이 어렵기 때문에 이를 전처리 단계에서 제거되어야 한다. 본 연구에서는 폐유지내 유리지방산을 효과적으로 제거하기 위하여 회분식 반응기에서 제올라이트 촉매의 종류에 의한 세공구조와 산성도 변화에 따른 유리지방산 전환반응에 미치는 영향을 조사해 보았다. 제올라이트 촉매의 유리지방산 전환율은 세공구조와 산성도에 따라 큰 차이를 나타내었다. 유리지방산 전환율은 FAU < MOR < MFI < BEA의 순으로 높았다. 제올라이트의 세공구조는 1차원적인 구조를 가질 경우 탄소침적이 일어나지만 3차원적인 세공구조를 가지는 경우 탄소침적에 의한 촉매의 활성저하가 감소된다. 또한 제올라이트의 산성도에 따른 특성으로는 유리지방산의 전환반응에는 중간정도의 산세기를 가진 촉매가 유리함을 확인하였다. 그러므로 폐유지로부터 유리지방산을 제거하기 위한 우수한 제올라이트 촉매로는 BEA 제올라이트 촉매임을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.260-262
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• 2008

최근 고유가의 지속과 국제적인 환경 규제에 대응하기 위하여 환경친화적인 대체연료의 개발이 시급한 가운데 재생가능한 동식물성 유지로부터 생산되는 바이오 디젤에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 자원 재활용 및 에너지 생산관점에서 폐유지로부터 바이오디젤 원료로 사용하는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 이러한 폐유지로부터 바이오디젤을 효율적으로 생산하기 위해서는 폐유지내 함유되어 있는 유리지방산을 전처리공정에서 산촉매에 의한 에스테르화 반응에 의해 전환제거하고자 한다. 본 연구에서는 폐유지내 함유된 유리지방산 전환제거에 효과적인 불균일계 이온교환수지 촉매를 이용하여 공정변수 즉 사용된 촉매의 양, 반응온도, 유리지방산 농도에 따른 유리지방산 전환제거특성을 조사해 보았다. 또한 각각의 반응조건에서 속도상수를 계산하여 이온교환수지 촉매를 사용한 유리지방산 전환 제거에 필요한 활성화 에너지 값을 구하였다.

• KSBB Journal
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• 제21권6호
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• pp.418-421
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• 2006

균질계 염기촉매를 이용한 바이오디젤을 생산하기 위한 전이에스테르화 반응의 원료유지 중에 유리지방산이 과다하게 존재하게 되면 유리지방산이 염기촉매와 결합하여 지방산 염 (비누)을 생성하여 상당량의 염기촉매를 소비하게 되어 촉매 투여량의 증가를 가져오게 된다. 또한 생성된 지방산 염 (비누)은 바이오디젤과 글리세롤의 상분리를 어렵게 하여 바이오디젤의 후처리 공정과 생산에 문제점을 야기시킨다. 따라서, 원료유지 내의 유리지방산은 균질계 염기촉매를 이용한 바이오디젤 생산공정에서는 원료중의 유리지방산은 반드시 제거되어야 한다. 본 연구에서는 원료유지에 고농도로 함유된 유리지방산을 제거하기 위하여 촉매로 ferric sulfate를 대상으로 전처리 공정을 수행한 결과 높은 유리지방산 (20%)을 함유하고 있는 모사 유지에서도 다른 이온교환수지에 비하여 우수한 성능을 얻었다. Ferric sulfate의 첨가량이 증가할수록, 메탄올의 첨가량이 증가할수록 유리지방산의 제거율이 증가하였다. 특히, ferric sulfate는 유지에 대해 낮은 용해성을 가지고 있어 반응 후 반응물로부터 쉽게 분리할 수 있고, ashing process를 통하여 재생이 가능하므로 원료유지의 전처리에 유용하게 적용할 수 있으리라 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.666-668
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• 2007

에너지 사용량의 증가와 국제적인 환경 규제에 대응하기 위하여 환경친화적인 연료의 개발이 시급한 가운데 재생가능한 동식물성 유지로부터 생산되는 바이오 디젤에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 자원 재활용 및 에너지 생산관점에서 폐식용유로부터 바이오디젤 원료로 사용하는 연구가 활발히 진행되어 왔다. 이러한 폐식용유를 이용한 바이오디젤 생산에서 폐식용유내 함유된 유리지방산 및 수분에 의해 효율적인 전이에스테르화 반응이 어렵기 때문에 이를 전처리 단계에서 제거되어야 한다. 본 연구에서는 폐식용유내 유리지방산을 효과적으로 제거하기 위하여 회분식 반응기에서 MFI 제올라이트 촉매를 이용하여 Si/Al 몰비에 따른 산세기 및 산량의 변화에 따른 유리지방산 제거 특성을 조사해 보았다.

• 한국식품과학회지
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• 제22권5호
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• pp.526-529
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• 1990

국내에서 생산되고 있는 버터의 유리지방산 조성을 분석하기 위하여 silicic acid column chromatography 방법을 이용하여 버터로부터 직접 유리지방산을 분리 용출시켜 농축한 후 GLC로 분석하였다. 국산 버터 2종류 제품을 분석한 결과, 버터 A의 유리지방산 조성에 있어서는 $C_{18}$ 유리지방산$(C_{18_0},\;C_{18:1},\;C_{18:2}\;및\;C_{18:3})$ 함량이 52.83%로 가장 높았고, 그 다음으로 palmitic acid가 29.39%, myristic acid가 11.85% 함유되어 있었으며, 버터 B의 경우에는 $C_{18}$ 유리지방산이 47.50%, palmitic acid가 30.52%, myristic acid가 13.76% 함유되어 있었고, 그 외의 유리지방산은 소량씩 함유되어 있었다. 한편 함량면에서는 적지만 버터의 풍미에 중요한 영향을 미치는 것으로 알려진 butyric, caproic, capric 및 lauric acid의 농도를 분석한 결과, 버터 A에서는 각각 35, 10, 48, 60ppm, 버터 B에서는 각각 56, 11, 70, 126ppm이었다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제50권1호
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• pp.111-120
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• 2008

산양유의 비유기간 중 연평균 유지방 함량이 3.88% 이었으며, 동절기(4.2%) 보다 하절기 (3.8%)에 낮았다. 유지방 함유율이 높을수록 총고형분 함량도 비례하여 증가하였다. 산양유 원유를 24시간 냉장저장 하는 동안에 저급 유리지방산(C4:0~C10:0)은 106% 증가하였으며 중급 및 고급 유리지방산(C12:0~C18:1)은 203%로 높은 증가율을 보였다. 균질한 시유에 원유를 첨가하여 반응할 때에 저급 유리지방산은 22% 증가되었으며 중급 및 고급 유리지방산은 199% 증가되었다. Lipase의 종류에 따른 지방분해실험에서 calf lipase는 중급 및 고급지방산 9배 보다 저급지방산은 5.6배로 증가시켰다. 그러나 Candida rugosa lipase와 Pseudomonas fluorescens lipase는 저급 유리지방산이 각각 6배와 14배 증가하고, 중급 및 고급 유리지방산은 각각 34배와 162배 증가하여 중급 및 고급지방산을 더 잘 분해하는 것으로 나타났다. 산양유의 LPL 활성이 높을수록 유리지방산 생성량도 증가되어 유의적 상관관계(r=0.5635)를 보였으며 또한 산양유 이취가 높아지는 상관관계(r=0.5777)를 보였다. 유지방 함량이 낮을수록 LPL 활성은 높아지는 유의적 역 상관관계(r=－0.4627)를 보였다. 산양유의 palmitic acid 함량이 높을 경우 산양유 이취 강도가 증가하는 유의적 상관관계(r=0.7226)를 보였다.

• 한국식품과학회지
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• 제24권3호
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• pp.240-246
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• 1992

Sucrose polyesters(SPE)를 합성하기 위하여 사용할 대두유 지방산 메틸에스테르(soybean oil FAME)의 최적 제조방법을 조사하였다. Soybean oil FAME 중에 잔존하는 유리지방산(FFA)은 SPE 합성반응을 저해하므로 염기성 촉매에 의한 대두유의 트랜스에스테리피케이션(transesterification)반응을 최적화하기 위하여 soybean oil FAME의 수율 이외에 제조된 FAME 중의 유리지방산 함량을 측정하였다. Soybean oil FAME의 순도와 유리지방산 함량의 측정은 FAME 중의 유리지방산을 tert.-butyldimethylsilyl(TBDMS) 유도체로 전환시킨 후 FAME과 TBDMS 유도체를 개스 크로마토그래피에 의하여 동시 분석하였다. 서로 다른 반응조건에서 제조된 soybean oil FAME 중의 유리지방산 함량은 모두 0.1% 이하이었지만 일반적으로 저장기간이 지날수록 잔존 유리지방산 함량은 증가함으로 장기간 저장 후 잔존 유리지방산 함량의 측정에는 FAME/FFA-TBDMS 유도체의 동시분석법이 매우 효과적이었다. Soybean oil FAME은 염기성 촉매인 95% NaOH를 사용할 때 대두유와 무수 methanol의 반응당량비를 1 : 6으로 하고 반응온도를 $30^{\circ}C$로 하여 20분간 반응, 제조하는 것이 가장 적절하였다. 이러한 조건에서 대두유를 transesterification 시켜서 99.1%의 수율로 soybean oil FAME을 제조할 수 있었으며 FAME 중에 잔존하는 유리지방산 함량은 0.1% 이하여서 SPE 합성에 적절히 사용될 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.248.1-248.1
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• 2010

수송용 바이오연료로써 바이오디젤의 보급 활성화에 따른 원료인 식물성 기름의 가격 상승 및 수급 불안정성 문제를 해결하고자 그동안 활용되지 않았던 폐유지를 바이오디젤 생산 원료로 사용하여 바이오디젤 생산 단가를 낮추고 원료의 수급 안정성도 확보하려는 시도가 이루어지고 있다. 폐유지의 경우 대부분 유리지방산 함량이 높아 염기 촉매를 적용하는 방법으로는 비누의 생성으로 전환이 힘들며 산 촉매를 적용하여 유리지방산을 에스테르화하는 공정을 필요로 한다. 에스테르화 반응에서는 반응 부산물로 물이 생성되며, 생성된 물은 바이오디젤 생산 반응을 저해하고 역반응을 유도하며 촉매의 활성을 감소시킨다. 본 연구에서는 고유리지방산 함량 오일의 에스테르화 반응에서 수분의 영향을 검토하였다. 산 촉매로 액상 촉매인 황산과 고체 산 촉매인 Amberlyst-15를 사용하였다. 초기 수분 함량이 0, 1, 2, 5, 10, 20%로 증가하였을 때, 지방산 메틸 에스테르 함량이 크게 감소하였으며, 1%의 수분 함량에서도 반응이 크게 저해받는 것으로 나타났다. 따라서 고유리지방산 함량 오일의 에스테르화 반응에서 수분에 의한 저해가 중요한 변수라는 것을 알 수 있다. Amberlyst-15는 황산보다 수분의 영향에 의해 지방산 메틸 에스테르 함량이 빠르게 감소하였다. 이는 다공성의 Amberlyst-15에서 생성된 물이 반응물질들이 active site에 접근하는 것을 방해하였기 때문인 것으로 생각된다. 황산을 사용하였을 경우에는 오일 대 메탄올 몰비를 1:3에서 1:6으로 증가시킴으로써 정반응 속도가 증가하여 수분에 대한 영향이 감소하는 현상이 나타났다. 에스테르화 반응 종료 12시간 후에 바이오디젤과 메탄올 내에 수분 함량을 분석한 결과 12%의 수분이 바이오디젤 층에 존재하며 88%의 수분은 메탄올 층에 존재하였다. 반응 중에 생성된 수분을 제거하기 위해, 에스테르화 반응 30분 후에 물을 포함하는 메탄올과 촉매 층을 새 메탄올과 촉매로 교환하는 2단계 반응을 수행함으로써 지방산 메틸 에스테르 함량을 향상시킬 수 있었다. 반응 초기에는 황산이 Amberlyst-15보다 높은 활성을 보였지만, 시간이 지날수록 두 촉매 사이의 에스테르화 성능 차이는 감소하였다. 따라서 2단계 에스테르화 반응이 수분의 저해작용을 줄이는 한 가지 대안으로 제안될 수 있다. 또한 에스테르화 반응에서 물의 저해 작용을 줄이기 위해 앞으로 투과증발막의 적용 또는 물에 저해작용을 받지 않는 구조의 촉매 사용을 검토할 필요가 있다.

• 동아시아식생활학회지
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• 제20권3호
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• pp.396-401
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• 2010

본 연구는 농산부산물인 왕겨, 보리외피, 대두외피에 적당한 열처리 및 활성화 처리를 하여 다양한 크기의 다공성 표면을 가진 회화재 및 활성탄 형태의 흡착제를 제조하여 식용유지의 불순물인 유리지방산과 색소 성분인 lutein에 대한 흡착 효과를 살펴보았다. 회화재 형태의 흡착제인 왕겨 회화재(RHA), 보리외피 회화재(BHA), 대두외피 회화재(SHA)는 처리 농도가 증가할수록 유리지방산 흡착 효과도 증가하여 대두 유의 산가가 감소하였는데 SHA와 BHA의 유리지방산 흡착효과가 컸고 RHA와 실리카의 효과는 작았다. SHA와 BHA는 5% 처리시 탈검 대두유의 산가를 82~86% 감소시킨데 비해 RHA는 29%, 실리카는 19% 감소시켰다. 회화재 형태의 흡착제 처리와 달리 활성탄 형태의 흡착제인 왕겨 활성탄(RHC), 보리외피 활성탄(BHC), 대두외피 활성탄(SHC)은 처리 농도를 증가시켜도 유리지방산 흡착 효과가 증가하지 않았다. RHC는 5% 처리시 탈검 대두유의 산가를 16%, BHC와 SHC는 8~10% 감소시켰으나, 상업용 활성탄은 거의 영향을 주지 않았다. 흡착제 종류별 lutein 제거 효과에서는 회화재 형태의 흡착제의 경우 7~8%의 미미한 감소를 보인 반면, 활성탄 형태의 흡착제의 경우 5% 처리 농도에서 RHC는 56%로 가장 큰 흡착 효과를 보였고, BHC는 41%, SHC는 52%, 상업용 활성탄은 49%의 lutein 함량 감소를 나타냈다. 따라서 lutein에 대한 흡착 효과는 회화재 형태의 흡착제보다 활성탄 형태의 흡착제가 훨씬 뛰어남을 알 수 있었다. 회화재 형태의 흡착제들은 비표면적과 전체 세공 부피는 작으나 세공의 크기가 큰 중간 세공이나 거대 세공으로 주로 이루어져 있고, 이런 특성이 유지 중에 불순물로 함유되어 있는 유리지방산 흡착과 관련이 있는 것으로 보인다. 반면에 색소 성분인 lutein은 회화재 형태의 흡착제 처리에서는 거의 감소 효과가 없고 활성탄 형태의 흡착제에서 감소 효과를 보인 것으로 보아 미세 세공에 흡착되는 특성이 있는 것으로 보인다. 따라서 흡착제를 이용하여 식용유지를 정제할 때는 회화재 형태와 활성탄 형태의 흡착제들을 혼합하여 사용하면 유리지방산과 lutein을 동시에 제거할 수 있을 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.105.1-105.1
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• 2010

바이오디젤 보급 활성화에 따른 식물성 원료유의 가격 상승 및 수급 불안정성 문제를 해결하고자 폐유지를 원료로 바이오디젤을 생산하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 폐유지의 사용은 폐자원 활용 측면에서 의미가 있으며 바이오디젤 생산 단가를 낮출 수 있다. 다양한 폐유지가 산업체로부터 배출되며 이 중에서 dark oil은 식용유 공장에서 식물성 원료유의 정제 과정에서 생기는 부산물로 바이오디젤로 전환 가능한 성분을 포함하고 있다. 본 연구에 사용된 dark oil은 54.9%의 유리지방산과 28.0%의 triglyceride, 4.4%의 diglyceride, 그리고 1% 이하의 monoglyceride를 함유하고 있다. Dark oil의 초기 산가는 109.8 mg KOH/g이었다. 본 연구에서는 dark oil의 유지 부분(triglyceride, diglyceride, monoglyceride)을 유리지방산으로 전환시켜 HAAO(high acid acid oil)을 생산한 후, 고체 산 촉매에 의한 에스테르화 반응을 통하여 바이오디젤을 생산하고자 하였다. 유지 부분의 유리지방산 전환 반응을 위하여 음이온성 계면활성제인 SDBS(sodium dodecyl benzene sulfonate)가 사용되었다. Dark oil:황산:물의 질량비가 10:2:10이고 SDBS가 오일 대비 3%인 조건에서 dark oil의 산가는 190.8 mg KOH/g까지 증가하였고, dark oil:황산:물의 질량비가 10:4:10이고 SDBS가 2%인 조건에서는 산가가 194.2 mg KOH/g까지 증가하였다. 생산된 HAAO을 이용하여 오일 대비 30%의 Amberlyst-15 촉매 하에서 HAAO:메탄올 몰비 1:9인 조건에서 에스테르화 반응을 수행하였을 경우 FAME(fatty acid methyl ester) 함량은 81.3%까지 증가하였다. 고체 산 촉매로써 Amberlyst-15와 가격 면에서 저렴한 PC101을 비교하였을 경우 FAME 함량은 각각 80.7%, 77.9%로 비슷한 효율을 나타내었다. 생산된 바이오디젤의 FAME 함량을 높이기 위해 증류 공정을 필요로 하였다.