• 공업화학
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• 제28권5호
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• pp.559-564
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• 2017

본 연구에서는 폐식용유를 이용한 바이오디젤 제조공정에 반응표면분석법 중 중심합성계획모델을 이용하여 최적화 과정을 수행하였다. 공정변수로는 폐식용유의 산가, 반응시간, 반응온도, 메탄올/유지 몰비, 촉매량 등을 선택하였고, 반응치로는 FAME 함량(96.5% 이상) 및 동점도(1.9~5.5 cSt)를 설정하였다. 기초실험을 통해 계량인자범위를 반응시간 (45~60 min), 반응온도($50{\sim}60^{\circ}C$), 메탄올/유지 몰비(8~12)로 정하고, 중심합성계획모델을 이용한 최적화 결과 바이오디젤의 제조공정의 최적조건은 반응시간 55.2 min, 반응온도 $57.5^{\circ}C$, 메탄올/유지 몰비 10으로 나타났다. 이 조건에서 바이오디젤의 예측 FAME 함량은 97.5%, 동점도는 2.40 cSt이었으며, 실제 실험을 통해 확인한 결과 FAME 함량(97.7%), 동점도(2.41 cSt)로 측정되어 오차율은 각각 0.23, 0.29%로 나타났다. 따라서 폐식용유 원료 바이오디젤 제조공정 최적화 과정에 반응표면분석법 중 중심합성계획모델을 적용할 경우 매우 낮은 오차율을 얻을 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.396-407
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• 2020

전세계적으로 화석 연료가 고갈 되면서 화석 연료를 대체할 수 있는 자원이 필요한 실정이며, 대체 자원으로는 바이오 연료가 각광을 받고 있다. 바이오 연료는 바이오 매스로부터 생산되는데 바이오 매스는 바이오 연료 및 바이오 화학제품 생산이 가능한 재생 가능 자원이다. 특히, 화석 연료를 대체하기 위하여 이산화탄소와 바이오 매스를 이용하여 바이오 연료(바이오 디젤)를 생산하는 연구가 주목을 받고 있다. 바이오 매스를 기반으로 하여 바이오 디젤을 생산하기 위해서는 바이오 디젤 생산에 필요한 원료(예, 이산화탄소, 물)와 잠재적인 바이오 매스 리파이너리 용량 및 설치 위치, 생산된 바이오 디젤의 수요 도시까지의 공급을 모두 고려하는 공급 네트워크 개발이 필요하다. 바이오 매스를 이용한 바이오 디젤 공급 네트워크에 대하여 많은 연구가 수행이 되었지만, 미세조류 기반 최적의 바이오 디젤 생산 전략에 상당히 영향이 있는 이산화탄소 공급량에 대한 불확실성을 고려한 연구는 거의 수행되지 않았다. 미세조류 기반 바이오 디젤을 생산 시 상당히 중요한 원료로 이용되는 이산화탄소는 화력발전소에서 발생하는 배출 가스로부터 포집하여 사용하기 때문에 이산화탄소 공급량의 불확실성은 최적의 바이오 디젤 네트워크를 구축하는데 큰 영향이 있다. 따라서, 본 연구에서는 이산화탄소 공급량의 불확실성을 고려하는 최적 공급 네트워크 설계를 결정하기 위해 2단계 확률 모델을 개발한다. 이 모델의 목표는 이산화탄소 공급량 불확실성을 고려하고 각 지역의 디젤 요구량을 충족시키면서 총 네트워크 비용을 결정하는 것이다. 이 모델은 대한민국의 디젤 수요량의 10%를 충족시키는 사례 연구를 평가하였다. 확률론적 모델(연간 갤런당 12.9 미국 달러)에 의해 결정된 최적의 바이오 디젤 공급 비용은 결정론적 모델(연간 갤런당 10.5 미국달러)의 결과보다 약간(26%) 높다. 이산화탄소 공급량이 변동되는 경우(확률론적 모델)는 바이오 디젤 공급 네트워크 전략에 상당한 영향을 미쳤다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제24권5호
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• pp.683-689
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• 2014

Since $CO_2$ concentrations in industrial flue gases are usually 10%-20%, one of the prerequisites for efficient $CO_2$ removal by algae is the level of tolerance of microalgal species to exposure to high concentrations of $CO_2$. A newly isolated microalgal strain, Chlorella sp. MRA-1, could retain growth with high concentrations of $CO_2$ up to 15%. The highest lipid productivity for Chlorella sp. MRA-1 was 0.118 g/l/day with a 5% $CO_2$ concentration. Octadecenoic acid and hexadecanoic acid, the main components of biodiesel, accounted for 70% of the total fatty acids. A lipid content of 52% of dry cell weight was achieved with limited amounts of nitrogen. Chlorella sp. MRA-1 seems to be an ideal candidate for biodiesel production when cultured with high concentrations of $CO_2$.

• 한국해양바이오학회지
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• 제8권1호
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• pp.24-29
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• 2016

Microalgae are considered as superior biodiesel producers, because they could effectively produce high amount of lipid with fast growth rate. In this study, Chlorella vulgaris was exposed to various light wavelengths (${\lambda}_{max}$ 470 nm, ${\lambda}_{max}$ 525 nm, and ${\lambda}_{max}$ 660 nm) using light emitting diodes (LEDs) to examine effect of light quality on their growth and fatty acid production in 0.4-L bubble column photobioreactors. Fluorescent lamps were also used as polychromatic light sources (control). From the results, biomass productivity was varied by light wavelength from 0.05 g/L/day to 0.30 g/L/day. Maximum biomass productivity was obtained from red LED among tested ones. We also observed that contents of oleic acid and linolenic acid, which affect biodiesel properties, were significantly changed depending on supplied wavelength. These results indicated that production of algal biomass, and fatty acid content and productivity could be improved or controlled by supplying specific light wavelength.

• 미생물학회지
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• 제54권2호
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• pp.140-145
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• 2018

미세조류의 세포벽을 파쇄하여 지질을 추출하는 과정은 에너지를 많이 소비하는 과정으로 알려져 있다. 본 연구에서는 바이러스 감염을 통한 미세조류의 세포벽 파쇄 및 지질 추출법의 효율을 현재 사용되고 있는 마이크로파와 초음파를 이용한 추출법의 효율과 비교하였다. 바이러스 감염을 이용한 지질 생산율은 초음파 및 마이크로파의 생산율과 유의미한 차이를 보이지 않았다. 이는 같은 양의 지질을 낮은 에너지와 비용으로 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 클로렐라 바이러스 감염에 의한 미세조류 지질 추출법을 대량 생산 시설에 적용 시 바이오 디젤 생산 비용을 절감할 수 있음을 시사한다.

• 공업화학
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• 제32권5호
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• pp.487-496
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• 2021

Microalgae is one of the promising biodiesel feedstock with high growth rates compared to those of terrestrial oil crops. Despite its numerous advantages, biodiesel production from microalgae needs to reduce energy demand and material costs further to go to commercialization. During solvent extraction of microalgal lipids, lipid-extracted algae (LEA) cell residue is generated as an organic solid waste, about 80-85% of original algal biomass, and requires an appropriate recycling or economic disposal. The resulting LEA still contains significant amount of carbohydrates, proteins, N, P, and other micronutrients. This review will focus on recent advancement in the utilization of LEA as: (i) utilization as nutrients or carbon sources for microalgae and other organisms, (ii) anaerobic digestion to produce biogas or co-fermentation to produce CH₄ and H₂, and (iii) conversion to other forms of biofuel through thermochemical degradation processes. Possible mutual benefits in the integration of microalgae cultivation-biodiesel production-resulting LEA with anaerobic digestion and thermochemical conversion are also discussed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권5호
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• pp.424-432
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• 2007

바이오디젤은 식물유지 및 동물유지와 같은 재생 가능한 자원으로부터 얻어지는 친환경 대체에너지로서 주목받고 있다. 바이오디젤은 식물유지 또는 동물성 지방으로부터 얻어지는 긴사슬 지방산의 모노알킬에스터이다. 본 총설에서는 (1) 바이오디젤을 얻기위한 전이에스테로화 반응에 대한 촉매의 타입, 자유지방산 및 수분, 알콜과 유지의 반응비, 알콜타입, 반응온도 및 시간과 교반강도의 영향, (2) 전이에스테르화 이후의 바이오디젤에 대한 분리공정, 그리고 (3) 대체에너지로서 바이오디젤의 내연기관 적합성을 바이오디젤의 물성에 기초하여 소개한다.

• 한국분무공학회지
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• 제14권4호
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• pp.153-162
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• 2009

The use of inedible vegetable oils as substitute for diesel fuel in compression ignition engine is of significance because of the great need for edible oil as food, and the reduction of biodiesel production cost etc. Jatropha curcas oil which is a leading candidate for the commercialization of inedible vegetable oils is selected in this study for reviewing the application in CI engine as an alternative fuel. The important properties of jatropha oil (JO) and JO biodiesel are summarized from the various sources in the literature. It is found that five different types of alternative fuel from JO such as neat JO, JO blends with diesel or other fuel, neat JO biodiesel, JO biodiesel blends with diesel or other fuel and degummed JO were extensively examined in the diesel engine. Two different application types of alternative fuels from JO such as preheating and dual fuelling were also tested, It should be pointed out that most of these applications are limited to single cylinder conditions. The systematic study for the selection of effective application method is required. It is clear that the blends of JOME and diesel can replace diesel fuel up to 10% by volume for running the existing common rail direct injection systems without any durability problems. The systematic assessment of spray characteristics of different types of JO and its derivatives for use as diesel engine fuel is also required.

• 대한화학회지
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• 제55권4호
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• pp.680-684
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• 2011

Balanites Aegyptiaca 씨기름으로부터 바이오 디젤유를 생산하고 기름 품질 및 생분해성을 조사하였다. 비중, 밀도와 인화점은 각기 0.897, 0.89 g/$cm^3$ and $163^{\circ}C$이었다. 이 바이오 디젤유는 $D_2$ 디젤유(27.02%, 27.33%)에 비해 월등하게 82.58%, 86.98% 생분해 되었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권1호
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• pp.324-332
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• 2019

한국과 인도네시아를 포함한 대부분의 국가는 온실가스 감축을 위해 바이오디젤 같은 바이오연료 보급에 대한 강력한 정책을 추진하고 있다. 하지만, 바이오디젤 보급 확대를 위해서는 원료 부족 문제를 먼저 해결해야 한다. 본 연구에서는 원료 공급 안정성을 개선하고 바이오디젤 생산 가격을 낮추기 위해 비식용이면서 동시에 단위면적당 생산성이 높은 인도네시아 열대작물(R. Trisperma) 오일의 바이오디젤 생산 가능성을 조사하였다. 수확기간이 다른 두 종류의 오일은 많은 불순물과 높은 유리지방산 함량을 가지고 있어 효율적인 바이오디젤 생산을 위해, 에스테르화 반응과 전이에스테르화 반응을 실시하였다. 오일은 반응을 진행하기 앞서 여과와 수분제거 과정을 통해 반응의 효율을 높이고자 하였다. 에스테르화 반응은 불균질계 산 촉매인 Amberlyst-15를 사용하였으며, 반응 전 오일들의 산가는 각각 41, 17 mg KOH / g이었으나, 에스테르화 반응 후 3.7, 1.8 mg KOH/g으로 약 90% 이상의 전환율을 보이며 유리지방산 함량을 2%이하로 감소시켰다. 이후 전이에스테르화 반응은 KOH를 염기 촉매로 사용하여 바이오디젤 합성 실험을 진행하였다. 생성된 바이오디젤은 약 93%의 FAME 함량을 나타냈으며, 총 글리세롤의 함량은 0.43%으로 제품 규격(FAME 96.5%, 총 글리세롤 0.24%)에는 미달되었다. 이는 지방산 조성 분석 결과 일반적으로 관찰되지 않는 특이 지방산인 ${\alpha}$-Eleostearic acid가 10.7~33.4% 포함되어 나타나는 특성으로 판단되며, 추가 반응 최적화 및 분리정제 연구 진행으로 연료품질 규격 달성이 필요한 것으로 나타났다. 기존에 활용되지 못하던 비식용 원료로부터 바이오디젤 생산 기술을 확보할 경우 바이오디젤 보급 확대를 위한 안정적 원료 공급에 기여할 것으로 판단된다.