• Mass Spectrometry Letters
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• 제2권2호
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• pp.41-44
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• 2011

Molecular compositions of two types of heavy oil were studied using positive atmospheric pressure photoionization (APPI) Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS). Vacuum gas oil (VGO) was generated from vacuum distillation of atmospheric residual oil (AR), and slurry oil (SLO) was generated from catalytic cracking of AR. These heavy oils have similar boiling point ranges in the range of 210-$650^{\circ}C$, but they showed different mass ranges and double-bond equivalent (DBE) distributions. Using DBE and carbon number distributions, aromatic ring distributions, and the extent of alkyl side chains were estimated. In addition to the main aromatic hydrocarbon compounds, those containing sulfur, nitrogen, and oxygen heteroatoms were identified using simple sample preparation and ultra-high mass resolution FT-ICR MS analysis. VGO is primarily composed of mono- and di-aromatic hydrocarbons as well as sulfur-containing hydrocarbons, whereas SLO contained mainly polyaromatic hydrocarbons and sulfur-containing hydrocarbons. Both heavy oils contain polyaromatic nitrogen components. SLO inludes shorter aromatic alkyl side chains than VGO. This study demonstrates that APPI FT-ICR MS is useful for molecular composition characterization of petroleum heavy oils obtained from different refining processes.

• 에너지공학
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• 제17권2호
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• pp.107-115
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• 2008

신에너지원으로 주목받고 있는 중질 잔사유를 기존 중유화력의 대체 연료로 사용하는 경우에 대하여 상용 해석코드로 플랜트의 에너지 및 물질 수지, 플랜트의 성능을 분석하였다. 국내 A 중유 화력발전소에 대한 플랜트 성능분석 모델을 구축하였으며 플랜트의 성능 및 효율 등에 대한 시뮬레이션 결과를 설계 및 실제 운전 데이터와 비교하여 그 건전성을 확인하였다. 중질 잔사유 적용에 대한 시뮬레이션 결과 출력은 315 MW로서 중유 적용시의 300 MW 보다 높게 나타났으며 플랜트 효율은 약간 감소함을 알 수 있었다. 외기온도 및 냉각수 온도, 배가스 순환량, 출력에 따른 열소비율의 민감도 분석으로부터 중질 잔사유 연소시의 최적 운전을 위한 기본 자료를 얻을 수 있었다.

• 한국연소학회지
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• 제14권4호
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• pp.25-32
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• 2009

In commercial combustion systems, heavy oil is one of main hydrocarbon fuel because of its economical efficiency. Regarding heavy oil combustion, due to increasing concerns over environmental pollutants such as carbon monoxide, unburned hydrocarbon and nitrogen oxides, development of low pollutant emission methods has become an imminent issue for practical application to numerous combustion devices. Also a great amount of effort has been tried to developed effective methods for practical using of biomass. It is also an important issue to reduce carbon tax. In this paper, an experimental study has been conducted to evaluate the effect of biomass reburning on NOx formation in a heavy oil flamed combustion furnace. Experiments were performed in flames stabilized by a multi-staged burner, which was mounted at the front of the furnace. Experimental tests were conducted using air-carried rice husk powder and LNG as the reburn fuel and heavy oil as the main fuel. The paper reports data on flue gas emissions and temperature distribution in the furnace for several kinds of experimental conditions. NOx concentration in the exhaust has decreased considerably due to effect of reburning. The maximum NOx reduction rate was 62% when the rice husk was used by reburn fuel, however it was 59% when the LNG was used by reburn fuel. The result shows the positive possibility of biomass reburning system for optimal NOx reduction.

• 자원환경지질
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• 제44권1호
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• pp.83-94
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• 2011

베네주엘라 중앙에 위치한 오리노코강을 따라 55,000 $km^2$의 면적에 동서로 길게 자리하는 오리노코 오일벨트에는 원시부존량이 약 1조 3천억 배럴, 가채매장량이 2,500억 배럴에 달하는 초중질유가 매장되어 있다. 베네주엘라 초중질유는 API 비중이 $10^{\circ}$ 이하이고, 점성도가 5,000 cP 정도로 무겁고 점성이 큰 탄화수소 자원이다. 오리노코 지역의 초중질유는 1930년대 최초로 보고되었지만, 이들의 상업적 개발은 1990년대에 이르러 비가열식 일차생산기법을 통해서 본격적으로 이루어지기 시작하였다. 오리노코 오일벨트는 초중질유 분포 양상에 의해 보야카, 주닌, 아야쿠초, 카라보보의 생산광구로 나누어지며, 이들은 모두 31개의 생산블럭으로 소분류된다. 현재 각 생산블럭은 베네주엘라 PDVSA와 외국계 기업의 합작 형태로 개발되고 있으며, 20개국 이상이 초중질유 개발 프로젝트에 참여하고 있다. 오리노코 오일벨트는 베네주엘라의 주요 석유분지 가운데 하나인 동베네주엘라 분지의 남쪽지역에 위치한다. 동베네주엘라 분지는 쥬라기 판 분화에 의해 형성되기 시작한 수동형 대륙 주변부 분지로 그 면적은 약 120,000 $km^2$이다. 동베네주엘라 분지에서 백악기 말에 형성된 석회질 셰일은 초중질유의 주요 근원암이다. 분지 내 탄화수소는 북쪽에서 남쪽으로 평균 150 km를 이동하면서 생분해작용을 거쳤으며, 이로 인해 점성과 비중이 높은 초중질유를 분지 남쪽 경계부인 오리노코 지역에 형성하였다. 주요 초중질유 저류층인 마이오세 오피시나층은 하성-에스츄어리 퇴적환경에서 발달한 미고결 사질 및 이질이 교호하는 퇴적체이다. 또한 오피시나층은 판의 운동에 의한 압축작용과 분지침강에 의해 형성된 다수의 신생대 단층이 분포하여 복잡한 저류층 지질 특성을 나타낸다. 불균질한 저류층 암상 분포와 복잡한 지질 구조의 저류층에서 경제적인 생산정의 설계와 효율적인 초중질유 회수를 위해서는 초중질유 저류층의 발달 과정과 그로 인한 지질학적 특성에 대한 심도 깊은 이해가 필요하다. 본 연구에서는 오리노코 초중질유 저류층에서 (1) 사질 저류층 두께 및 분포, (2) 이질 퇴적층의 분포, (3) 단층의 기하학적 분포, (4) 저류층 대상 심도 및 지열 특성, (5) 저류층 지중 응력상태, (6) 초중질유의 화학적 조성 등을 초중질유 생산성에 상대적으로 큰 영향을 미치는 주요한 지질학적 특성으로 주목하였다. 이러한 오리노코 지역의 지질학적 특성들은 3차원 탄성파 탐사, 시추간 물리검층과 같은 최신 기술들을 통해 앞으로 보다 빠르고 정확하게 규명되어질 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제24권1호
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• pp.10-17
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• 2013

중질탄화수소를 부가가치가 높은 경질탄화수소로 전환하는 업그레이딩 공정은 기존 정유공정에서 사용되고 있는 기술이다. 최근 석유자원의 한계로 비재래형 에너지(Non conventional energy)기술 개발의 중요성이 증가하고 되었고, 그 생산기술이 점차 상용화되어 기존 정유제품의 수요를 대체하고 있다. 향후 자원 부국과의 경쟁입지를 확보하기 위해서는 이러한 비재래형 에너지를 이용하기 위한 기술개발이 매우 중요하다. 대표적인 비재래형 에너지로는 오일샌드 (oil sands), 초중질유(extra heavy oil), 셰일가스(shale gas) 등이 있으며, 이 중 오일샌드 및 초중질유는 원유를 대체할 수 있는 비재래형 에너지원으로, 이들 이용기술은 캐나다 및 베네수엘라에서 상업적으로 개발되었다. 특히, 비튜멘 (bitumen) 및 GTL (Gas-To-Liquid) 합성공정의 중간산물인 FT (Fischer-Tropsch) wax는 업그레이딩(upgrading) 혹은 정제 (refining) 공정을 거쳐 가솔린이나 디젤유과 같은 고부가가치 정유 제품으로 생산된다. 이러한 업그레이딩 공정은 기존 원유 정제공정에서 이루어지고 있는 저급 중질탄화수소의 고도화 공정에 해당되는 기술이다. 비튜멘은 상온에서도 유동성이 없는 고점성의 초중질유와 비슷한 물성을 가진 물질로 기존 정유플랜트에서 처리하기 어려운 성분들이 다량 포함되어 있어, 원유 정제 기술의 고도화 설비와는 차별화된 기술의 적용이 필요하다. 또한, 생산, 수송 및 판매에 많은 비용과 기술적 제한 사항이 존재하며, 특히 비튜멘 생산과 고부가화 합성원유 생산을 위해 필요한 많은 에너지 비용과 플랜트 건설 투자비용은 오일샌드 개발의 큰 장애 요소로 작용되고 있다. 그러나 비튜멘의 생산, 수송, 고부가화 부문의 기술적, 사업적 발전 방향에 대한 연구, 검토가 기존 정유사업 고도화와 연계하여 활발히 진행 중에 있다. 오일샌드의 경우, 비튜멘의 일반적인 시장 판매 방법으로 단순히 희석제와 혼합하여 판매하는 방법이 있고, 업그레이딩을 통하여 합성원유의 형태로 판매하는 방법이 있다. 전자의 경우엔 원유가 대비 희석 비튜멘의 가격차가 커지고, 희석제의 가격이 올라가는 시장상황에서는 불리하다. 또한, 플랜트의 용량이 증가하면, 더욱 경제성이 없어진다. 그래서 처리용량에 맞는 업그레이딩의 적용은 이러한 시장 환경 변화에 대한 대비라 할 수 있다. 이러한 비재래 에너지원의 고부가화(upgrading) 기술에 대하여 알아보고자 한다.

• Elastomers and Composites
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• 제20권2호
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• pp.115-131
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• 1985

Heavy residual fuel oils is a mixture of reduced crude from crude unit, bottom products from vacuum and/or catalytic cracking unit with distillate to meet the specification and generally used as heavy fuel oil for large combustion engines, boilers, etc$\cdots$. But this study was made to investigate heavy residual fuel oils for using as industrial raw material and resulted the following possiblities as valuable raw material as well as heavy fuel oil. 1) Production of straight asphalt through vacuum distillation unit. 2) Using straight asphalt from vacuum distillation unit for manufacturing of blown asphalts, cut back asphalts, emulsified asphalts and asphalt compound, rubber/asphalt sheet, etc$\cdots$. 3) Using waxy oil side streams for manufacturing of raw oil to be lube oil base stocks through solvent dewaxing. 4) Production of lube base oils and rubber process oils from dewaxed raw oil through chemical treatments. 5) Manufacturing of paraffine wax from slack wax to be produced as by product of dewaxing process.

• 한국해양학회지:바다
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• 제18권2호
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• pp.70-79
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• 2013

원유 유출 사고 시 원유에 의한 생태계 영향 뿐만 아니라 원유에 포함된 중금속에 의한 오염도 평가되어야 한다. 허베이 스프리트호 유출 해역 부근의 조간대 및 연안역에서 사고 직후인 2007년 12월, 2008년 1월에 표층 퇴적물을 채취하였고 유기탄소, 황 및 금속 원소들을 정량하여 원유에 의한 퇴적물의 중금속 오염을 평가하고자 하였다. 원유에는 C, S 및 V, Ni가 함유되어 있었고, As, Cd 등 유해한 금속은 함유되어 있지 않았다. 유기탄소 농도로 보았을 때 오염이 가장 심한 정점은 원유의 영향이 약 10% 정도인 것으로 추정되었으며, 이 정점에서는 다른 정점들에 비해 높은 V 농도를 보였다. 금속간의 비(V/Al 및 Ni/Al)를 통하여 원유 오염 의심 정점을 다른 정점과 구분할 수 있었으며 이 비들을 향후 원유 오염 지시자로 활용할 수 있으리라 예상된다.

• Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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• 제68권
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• pp.99-108
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• 2018

An oil-tolerant and salt-resistant aqueous foam system was screened out as a possible lubricant to enable cold heavy oil transportation. The microstructures and viscoelasticity and effects of heavy oil, salt and temperature on the foam stability were investigated and new rheological and drainage models were established. The results indicate the foam with multilayered shells belongs to a special microcellular foam. The viscoelasticity could be neglected due to its low relaxation time. The drainage process can be divided into three stages. The foam with quality of 67.9% maintains great stability at high oil and salt concentrations and appropriate elevated temperature.

• 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.

• 수산해양기술연구
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• 제23권2호
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• pp.72-79
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• 1987

국산 소형어선용 예연소실식 디이젤기관에 혼합연료유(정유+중유)를 사용할 경우 혼합연료유의 성질, 연소특성 및 기관성능에 관하여 실험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 혼합연료유의 혼합비율(중량비율)이 증가함에 따라 비중은 선형적으로 증가하였고, 점도-온도 곡선은 Walther-ASTM 식과 일치하였으며, 착화성지수인 CCAI의 값은 기울기 1.0에 가까운 직선으로 증가하였다. 2) 동일운전조건에서 착화지연은 CCAI의 값이 810(혼합비율 60%)까지는 미소하게 증가하였으나, 그 이상의 값에서는 현저하게 증가하였다. 따라서, 혼합연료유의 착화성을 나타내는 CCAI의 값은 810 이상에서 적용하는 것이 타당하다. 3) 연소최고압력은 혼합비율 40%까지 증가하다가 감소하였으며, 그을음농도는 60%부터 현저하게 증가하였으므로, 본 실험에서 무그을음 연료비절감의 안전운전 혼합비율은 50%가 적당하다