• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.532-544
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• 2023

연구목적: 신규로 사용되는 바이오연료를 기존 연료와 혼합하여 사용하는 경우 발생하는 위험성과 물성 변화를 열분석 방법(DSC, TGA)을 사용하여 화학 화재의 원인물질의 위험성을 확인하고, 평가할 방법과 그에 따른 물질의 위험성 관련 데이터를 확보함으로써 화재 원인 감식과 감정에 활용하기 위함이다. 연구방법: 본 실험에 사용된 연구 방법으로는 시차주사열량계(DSC : Differential Scanning Calorimeter)에 의하여 피크의 위치, 모양, 개수, 피크의 면적으로부터 열량 변화의 정량적인 정보를 통하여 열유속 차이(Difference in heat flux)를 측정하였고, 열중량분석(TGA : Analyzer)을 시행함으로써 특정한 온도에서 분해열 등에 의해 발생한 무게 변화를 연속적으로 측정하였다. 연구결과: 먼저 열 유속의 그래프에서 물질의 끓는점과 물질이 가지고 있는 고유 특성치 또는 분해에 필요한 에너지를 확인할 수 있다. 둘째 바이오디젤의 함량이 증가할수록 많은 피크를 확인 할 수 있었다. 셋째 비점이 낮은 물질들이 함유하고 있다는 것을 분석 결과로 확인할 수 있었다. 결론: 현재 새로운 에너지원으로 사용되고 있는 바이오디젤의 위험성을 다양한 물리·화학적 분석기법(DSC+TGA)을 통하여 사용함으로써 물질의 물적 위험성을 평가할 수 있음을 보여주었다. 아울러 본 연구의 시험방법별 차이의 비교와 실험에 대한 노하우를 축적하고 활용한다면 향후 위험물의 물성 연구와 물질 위험성 평가 연구에 있어 도움이 되리라 기대한다.

• 대한화학회지
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• 제67권4호
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• pp.296-305
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• 2023

이 연구에서는 예비과학교사들이 과학기술관련 사회쟁점(SSI) 토론 수업에서 필요한 정보를 탐색하는 과정을 관찰하여 정보 탐색 양상을 분석하였다. 사범대학 4학년 예비과학교사 24명이 연구에 참여하였으며 SSI 토론은 바이오 연료를 주제로 진행되었다. 연구 결과 예비교사들은 정보를 탐색할 때 '정보 검색', '정보 검토', '정보 해석', '정보 평가 및 재구성'의 단계를 거치는 것으로 나타났다. 정보 검색 단계는 주제 확인, 역할 분담, 검색의 조건 설정 활동으로 구분되며 정보 검토 단계는 출처 검토, 내용 검토 활동으로 구분된다. 정보 해석 단계는 독립 정보 해석, 통합 정보 해석 활동으로 구분되며 정보 평가 및 재구성 단계는 정보 평가, 정보 재구성 활동으로 구분된다. 예비교사들은 정보를 검토하고 여러 정보를 통합적으로 해석하는 데 어려움을 겪는 것으로 나타났다. 또한 예비교사들의 정보 탐색 양상 중 정보 평가 활동이 토론의 논증 수준에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국항해항만학회지
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• 제47권1호
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• pp.25-36
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• 2023

선박의 온실가스 감축을 위한 다양한 환경규제가 발효되었고, 이로 인해 액화 천연 가스(Liquid natural gas, LNG), 액화 석유 가스(Liquefied petroleum gas, LPG), 암모니아 그리고 바이오 연료 등 여러 대체 연료를 선박에 적용하고 있다. 대안 연료의 대부분이 액화가스형태의 저인화점 연료가 많이 거론되고 있고 그 사용량은 지속적으로 늘어날 것으로 예상된다. 이에 따라, 이러한 저인화점 연료를 선박 연료로써 이용하기 위한 표준이나 지침서가 필요한데 아직까지 미비한 실정이다. LNG의 경우, 벙커링과 관련하여 ISO 표준이 마련되었고 비영리민간기구(NGO)인 선박가스연료협회(Society for Gas as a Marine Fuel, SGMF)에서도 LNG 벙커링에 대한 지침서를 마련하여 발간하였다. 이와 더불어, 선급에서도 안전한 벙커링을 위해 벙커링 방법과 절차에 따라 안전관리구역을 지정하도록 하고 있다. 따라서, 연료에 따른 안전관리구역을 설정하기 위한 절차를 마련하고 절차 수립을 위해 벙커링 환경조건과 가스 누출 시나리오를 분석하고 이를 토대로 수치해석적 방법으로 검증이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 절차 수립을 위한 초기 연구로써, 산업계의 적용 현황과 표준을 살펴보고 선급 지침서와 기존 선행 연구를 분석 및 조사하였다. 이를 바탕으로 국내 항만에서 벙커링을 위한 안전관리구역 설정을 위한 절차를 마련하고자 한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.672-677
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• 2012

Chlorella sp. KR-1 바이오매스에 대한 열분해를 통하여 세포 내 지질을 회수하였다. 중성지질 함량이 10.8%와 36.5%인 두 종류의 KR-1 샘플에 대하여 $600^{\circ}C$에서 열분해를 수행함으로써 지질 함량이 열분해 오일 수율 및 품질 등 반응 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 열분해 결과, 중성지질 함량이 높아 C/H 비가 낮은 샘플이 열분해 전환율 및 오일 수율이 높았다. 저분자량의 유기산, 케톤, 알데히드, 알콜은 두 시료의 열분해에서 모두 발생하였으나 중성지질 함량이 높은 미세조류의 경우 palmitic acid와 oleic acid를 비롯한 유리 지방산의 함량이 높은 대신 질소 함유 유기화합물의 함량은 상대적으로 적었다. 미세조류 열분해 오일은 두 개의 층으로 분리되는데 상부의 경질 분획은 지질 분해에 의하여, 하부의 중질 분획은 당류나 단백질의 분해에 의하여 생성된 것으로 판단되었다. 상부의 경질 분획에는 중성지질의 분해 산물인 유리지방산 이외에 직쇄형 알칸도 상당 부분 포함되어 있었으며 이는 미세조류 열분해시 열분해와 함께 탈카르복실 반응을 비롯한 탈산소 반응이 동시에 일어났기 때문이다. GC 분석을 통하여 생성된 열분해 오일의 품질을 조사하고 지질 추출 방법으로서의 열분해 공정을 평가하였다. 중성지질 함량이 36.5%인 KR-1 샘플의 경우 열분해 수율이 56.9%이며 이 중 경질분획은 68.2%로서 경질분획 만의 수율은 38.8%였다. 또한, 경질분획의 80% 이상이 유리지방산과 순수 탄화수소로 구성되어있어 열분해를 통하여 대부분의 지질을 회수할 수 있음을 확인하였다.

• 생명과학회지
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• 제26권4호
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• pp.460-467
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• 2016

사상체 토착 남세균을 경상남도 합천군 합천호의 수화시료로부터 무균적으로 분리하였으며, 형태적·분자적 동정 결과 림노트릭스 속에 속하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본 남세균 균주는 림노트릭스 속 KNUA012 균주로 명명하였으며, 분리균주의 최적생장 온도는 섭씨 25도였다. 지질성분 분석 결과, 에스테르 교환반응을 거치지 않고 직접 연료로 사용할 수 있는 펜타데칸(C₁₅H₃₂)과 헵타데칸(C₁₇H₃₆)과 같은 알칸들이 본 균주에 의해 광독립 영양적으로 생합성 된다는 것이 밝혀졌다. 또한 알칸 생합성에 관여하는 유전자들이 본 남세균 내에 존재하는 것을 발견하였다. 일반적인 미세조류 바이오디젤 구성성분으로 알려진 미리스트올레산(C_14:1), 팔미트산(C_16:0) 및 팔미톨레산(C_16:1) 역시 KNUA012 균주에 의해 주요 지방산 성분으로서 생산되는 것으로 확인되었다. 근사분석 결과 KNUA012 균주의 휘발성물질 함량은 86.0%였으며, 원소분석 결과 고위발열량은 19.8 MJ kg⁻¹으로 나타났다. 또한, 본 분리균주는 고부가가치 항산화물질로 알려져 있는 피코시아닌을 광독립영양적으로 21.4 mg g⁻¹의 농도로 생산할 수 있는 것을 확인하였다. 따라서, 본 연구결과는 KNUA012 균주가 미세조류 기반 바이오연료와 바이오매스 원료의 경제적인 생산에 있어 이상적인 자원이 될 수 있음을 제시하였다.

• 펄프종이기술
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• 제48권2호
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• pp.34-45
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• 2016

Global warming and climate change have been caused by combustion of fossil fuels. The greenhouse gases contributed to the rise of temperature between $0.6^{\circ}C$ and $0.9^{\circ}C$ over the past century. Presently, fossil fuels account for about 88% of the commercial energy sources used. In developing countries, fossil fuels are a very attractive energy source because they are available and relatively inexpensive. The environmental problems with fossil fuels have been aggravating stress from already existing factors including acid deposition, urban air pollution, and climate change. In order to control greenhouse gas emissions, particularly CO2, fossil fuels must be replaced by eco-friendly fuels such as biomass. The use of renewable energy sources is becoming increasingly necessary. The biomass resources are the most common form of renewable energy. The conversion of biomass into energy can be achieved in a number of ways. The most common form of converted biomass is pellet fuels as biofuels made from compressed organic matter or biomass. Pellets from lignocellulosic biomass has compared to conventional fuels with a relatively low bulk and energy density and a low degree of homogeneity. Thermal pretreatment technology like torrefaction is applied to improve fuel efficiency of lignocellulosic biomass, i.e., less moisture and oxygen in the product, preferrable grinding properties, storage properties, etc.. During torrefacton, lignocelluosic biomass such as palm kernell shell (PKS) and empty fruit bunch (EFB) was roasted under an oxygen-depleted enviroment at temperature between 200 and $300^{\circ}C$. Low degree of thermal treatment led to the removal of moisture and low molecular volatile matters with low O/C and H/C elemental ratios. The mechanical characteristics of torrefied biomass have also been altered to a brittle and partly hydrophobic materials. Unfortunately, it was much harder to form pellets from torrefied PKS and EFB due to thermal degradation of lignin as a natural binder during torrefaction compared to non-torrefied ones. For easy pelletization of biomass with torrefaction, pellets from PKS and EFB were manufactured before torrefaction, and thereafter they were torrefied at different temperature. Even after torrefaction of pellets from PKS and EFB, their appearance was well preserved with better fuel efficiency than non-torrefied ones. The physical properties of the torrefied pellets largely depended on the torrefaction condition such as reaction time and reaction temperature. Temperature over $250^{\circ}C$ during torrefaction gave a significant impact on the fuel properties of the pellets. In particular, torrefied EFB pellets displayed much faster development of the fuel properties than did torrefied PKS pellets. During torrefaction, extensive carbonization with the increase of fixed carbons, the behavior of thermal degradation of torrefied biomass became significantly different according to the increase of torrefaction temperature. In conclusion, pelletization of PKS and EFB before torrefaction made it much easier to proceed with torrefaction of pellets from PKS and EFB, leading to excellent eco-friendly fuels.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권4호
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• pp.627-633
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• 2016

단수수[Sorghum bicolor (L)]는 당류가 풍부한 사탕수수, 사탕무와 같은 주요 바이오연료 작물 중의 하나이다. 단수수 착즙액은 단수수 줄기를 압착하여 추출하며 주요 성분는 glucose와 fructose 그리고 sucrose로 구성되어 있다. 에탄올은 효모발효공정을 통하여 단수수 착즙액으로부터 쉽게 생산할 수 있다. 단수수 착즙액은 당류 뿐만 아니라 질소나 인산과 같은 다양한 무기영양원도 함유하고 있어 종균 배지로 활용성이 높다. 상업적인 에탄올 생산 공정에서 종균배양은 중요한 발효공정 중의 하나이며 공정비용 절감을 위해 최적화된 배지가 필수적이다. 본 연구에서는 섬유질계 바이오에탄올 생산을 위한 종균의 배지로서 단수수 착즙액의 특성을 평가하였다. 단수수착즙액의 발효기질 적합성을 평가하기 위해 YPD 및 억새 당화액을 비교하여 실험하였으며, YPD배지 중 yeast extract 와 peptone은 각각 5 g/L의 농도로 사용하였다. 각각의 기질들은 당 농도가 2%, 5%, 10%가 함유되도록 제조하여 발효를 통한 균체농도를 측정하였다. 그 결과 YPD와 단수수착즙액을 배지로 사용하였을 때 발효 24시간 후에 최대 $2.5{\times}10^8CFU/mL$ 이상의 균체농도를 나타내었다. 결과적으로 단수수착즙액은 12시간 발효 후에 $1.0{\times}10^8CFU/mL$ 균체를 생산하여 섬유질계 바이오에탄올 생산을 위한 종균 배지로서 YPD를 대체하여 사용할 수 있음을 확인하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.985-994
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• 2018

바이오중유란 다양한 동 식물성 유지, 지방산 메틸에스테르, 지방산 에틸에스테르 및 그 부산물을 혼합하여 제조된 제품이며, 국내 기력 중유발전기의 연료(B-C)로 사용되고 있다. 그러나 이러한 바이오중유의 원료 조성 때문에 발전기의 보일러로 이송되는 연료펌프, 유량펌프, 인젝터 등의 연료 공급시스템에서 마찰마모를 유발할 경우 심각한 피해를 초래 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 발전용 바이오중유의 다양한 원료들의 연료특성과 이에 따른 윤활성을 평가하고, 발전기의 마찰마모 저감을 위한 발전용 바이오중유의 연료 구성 방안을 제시하였다. 발전용 바이오중유 원료물질의 윤활성(HFRR)은 평균 $137{\mu}m$이며, 원료물질에 따라 차이가 있으나 $60{\mu}m{\sim}214{\mu}m$ 분포를 보이고 있다. 이 중 윤활성이 좋은 순서는 Oleo pitch > BD pitch > CNSL > Animal fat > RBDPO > PAO > Dark oil > Food waste oil이다. 발전용 바이오중유의 원료 물질 3종으로 구성된 바이오중유 평가시료 5종에 대한 윤활성은 평균 $151{\mu}m$이며, $101{\mu}m{\sim}185{\mu}m$ 분포를 보이고 있다. 이 중 윤활성이 좋은 순서는 Fuel 1 > Fuel 3 > Fuel 4 > Fuel 2 > Fuel 5이다. 바이오중유 평가시료(평균 $151{\mu}m$)는 C중유($128{\mu}m$) 대비 낮은 윤활성을 나타내었다. 이는 발전용 바이오중유가 지방산 물질로 구성되어 있어 C중유보다 파라핀, 방향족 성분 함량이 낮아 점도가 낮고, 산가가 높기 때문에 산성 성분에 의한 윤활막 형성 저해에 따른 것으로 판단된다. 따라서, 적정 수준의 마찰마모 저감을 위해 윤활성을 증가 시킬 수 있는 바이오중유의 원료로서 Oleo pitch, BD pitch를 60% 이상 함유할 경우 연료 제조 시 윤활성 증가가 예상된다.

• 미생물학회지
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• 제55권3호
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• pp.234-241
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• 2019

효모와 곤충 간의 집중적인 상호 작용은 곤충의 먹이에 대한 유인과 발달 및 행동에 대한 관련성을 보였다. 곤충 내장에서 분리된 효모는 먹이의 소화를 돕는 셀룰라아제(셀룰로오스 분해)를 분비한다. 한국의 경기도에서 수집한 메뚜기의 장에서 셀룰로오스를 분해하는 효모 세 균주를 분리 하였다. 효모 균주의 cellulase 활성을 확인하기 위해, 카르복시 메틸 셀룰로즈(CMC)를 함유하는 배지로 플레이트상의 투명한 영역을 요오드 용액을 사용하여 관찰하였다. 효모 $ON22^T$, $G10^T$ 및 $G15^T$ 균주는 CMC-플레이트 분석에서 양성 셀룰로오스 활성을 나타냈다. Large subunit rDNA 유전자와 Internal transcribed spacer (ITS) 영역의 D1/D2 영역의 서열 분석에 기초한 계통수를 통해 $ON22^T$와 $G10^T$ 균주가 Moesziomyces aphidis JCM 10318 (D1/D2 영역에서 각 100%와 99.8%, ITS 영역에서 각 98.4% 및 99.5% 서열유사성)와 가장 가깝고 G15는 Moesziomyces antarcticus JCM $10317^T$ 종 (D1/D2 영역에서 100%, ITS에서 100% 서열 유사성)에 속한다는 것을 밝혔다. 셀룰라아제는 바이오 에탄올 생산과 같은 바이오 연료와 같은 다양한 산업 공정에서 사용되고 있다. 따라서, 셀룰로오스 분해 미생물의 분리 및 연구는 중요성을 갖게 되었다. 이 논문은 한국의 Moesziomyces 속의 셀룰로오스 분해 효모 균주인 $ON22^T$, $G10^T$, $G15^T$에 대한 첫 번째 보고이다.

• 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.