• 분석과학
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• 제31권3호
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• pp.112-121
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• 2018

The hydrothermal carbonization method has received great attention because of the conversion process from biomass. The reaction produces various products in hydrochar, bio-liquid, and gas. Even though its yield cannot be ignored in amount, it is difficult to find research papers on bio-liquid generated from the hydrothermal carbonization reaction of biomass. In particular, the heterogeneity of feedstock composition may make the characterization of bio-liquid different and difficult. In this study, bio-liquid from the hydrothermal carbonization reaction of food wastes at $230^{\circ}C$ for 4 h was investigated. Among various products, fatty acid methyl esters were analyzed using two different extraction methods: liquid-liquid extraction and column chromatography. Different elutions with various solvents enabled us to categorize the various components. The eluents and fractions obtained from two different extraction methods were analyzed by gas chromatography with a mass spectrometer (GC/MS). The composition of the bio-liquid in each fraction was characterized, and seven fatty acid methyl esters were identified using the library installed in GC/MS device.

• Environmental Engineering Research
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• 제23권4호
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• pp.456-461
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• 2018

The solid-state anaerobic digestion (SS-AD) has promoted the development and application for biogas production from biomass which operate a high solid content feedstock, as higher than 15% of total solids. However, the digested byproduct of SS-AD can be used as a fertilizer or as solid fuel, but it has serious problems: high moisture content and poor dewaterability. The organic residue from SS-AD has to be improved to address these problems and to make it a useful alternative energy source. Hydrothermal carbonization was investigated for conversion of the organic residue from the SS-AD of livestock waste to solid fuels. The effects of hydrothermal carbonization were evaluated by varying the reaction temperatures within the range of $180-240^{\circ}C$. Hydrothermal carbonization increased the calorific value through the reduction of the hydrogen and oxygen contents of the solid fuel, in addition to its drying performance. Therefore, after the hydrothermal carbonization, the H/C and O/C atomic ratios decreased through the chemical conversion. Thermogravimatric analysis provided the changed combustion characteristics due to the improvement of the fuel properties. As a result, the hydrothermal carbonization process can be said to be an advantageous technology in terms of improving the properties of organic waste as a solid-recovered fuel product.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권1호
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• pp.23-34
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• 2006

우리 인류가 이룩한 산업의 발전은 화석원료에 기반을 두고 있다. 현재 인류가 사용하고 있는 대부분의 정밀 화학제품, 의약품, 각종 화학 소재, 플라스틱, 연료 등은 화석원료 특히 석유를 원료로 생산되고 있다. 그러나 석유는 수요의 지속적 증가와 매장량의 한계 때문에 최근 그 가격이 급격히 상승하고 있으며 이로 인해 세계 경제의 발전이 크게 위협받고 있다. 또한, 화석연료나 화석원료 이용하는 화학제품의 제조공정은 지구온난화 가스 및 폐기물을 대량생산하여 인류에게 심각한 환경문제를 야기하고 있다. 이에 바이오매스를 원료로 사용하는 새로운 생물화학공정, 즉 산업 BT의 필요성이 대두되었다. 산업 BT는 바이오 에탄올, 바이오 수소 등의 대체 연료, 글리세롤, 젖산, 아세톤, 부탄올, 프로피온산 및 각종 아미노산 등을 포함한 대체원료, 미생물이 생산하는 PHA 등의 바이오폴리머의 생산에 활용될 수 있으며, 궁극적으로 기존 화석원료 기반의 산업구조를 환경친화형 바이오 기반 구조로 대체할 것으로 기대되고 있다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제44권3호
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• pp.350-359
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• 2016

본 연구에서는 팜 부산물인 empty fruit bunch (EFB)의 시료 특성을 분석하고 유동형 열분해기를 이용하여 $400{\sim}550^{\circ}C$ 범위에서 체류시간 1.3초간 급속열분해 공정을 진행하였다. 또한, 반응온도에 따른 열분해 주요 산물(바이오오일, 바이오차, 가스)의 수율과 물리화학적 특성 변화를 구명하였다. EFB의 화학조성 및 원소분석을 통해 시료 내 칼륨 함량이 8400 ppm으로 많은 것을 확인하였다. 열중량분석에서 나타난 특성으로 볼 때 EFB 시료 내 칼륨의 촉매작용에 의해 셀룰로오스의 분해가 촉진된 것으로 추측된다. $500^{\circ}C$까지의 온도범위에서는 바이오오일의 수율이 증가하고 가스의 수율이 감소하였으며 바이오차는 수율에 큰 변화가 없었던 반면, $500{\sim}550^{\circ}C$까지의 온도범위에서는 바이오오일과 바이오차의 수율이 감소하였고 가스의 수율이 증가하였다. 각 조건별로 생성된 바이오오일은 수분함량 20~30%, 발열량 15~17 MJ/kg 범위의 값을 나타냈으며, 점도 11 cSt (centistoke), 전산가(total acid number) 100 mg KOH/g oil 미만으로 나타났다. 기체크로마토그래프 분석을 통해 EFB 바이오오일로부터 셀룰로오스계 화합물(9종)과 리그닌계 화합물(17종)을 확인하였다. 리그닌계 화합물 중 특히 phenol이 다량 검출되었으며 이는 전체 화합물 농도의 25%에 해당하는 양이다.

• Environmental Engineering Research
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• 제25권4호
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• pp.470-478
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• 2020

Spent coffee grounds (SCG), the residue after brewing coffee beverage, is a promising biodiesel feedstock due to its high oil contents (15-20%). However, SCG should be pretreated to reduce the high free fatty acid content, which hampers transesterification reaction. To overcome this, we explored a direct transesterification reaction of SCG using ultrasound irradiation and identified the optimal sonication parameters. A high fatty acid methyl ester (FAME) content, up to 97.2%, could be achieved with ultrasound amplitude of 99.2 ㎛, irradiation time of 10 min, and methanol to oil ratio of 7:1 in the presence of potassium hydroxide concentration of 1.25 wt.%. In addition, we demonstrated that ultrasound irradiation is an efficient method to produce biodiesel from untreated SCG in a short time with less energy than the conventional mechanical stirring method. The physical and chemical properties of the SCG biodiesel met the requirements for an alternative fuel to the current commercial biodiesel.

• Environmental Engineering Research
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• 제23권3호
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• pp.229-241
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• 2018

Microalgae are likely to become a part of our everyday diet in the near future as they are considered to be rich in proteins, carbohydrates, and high density lipoproteins. They will play a pivotal role in the food cycle of many people around the globe. Use of microalgae in treating wastewater is also one of the disciplines which are luring researchers as this contributes to a sustainable way of exploiting resources while keeping the environment safe. In addition, microalgal biomass also has the potential to be used as a feedstock for producing biofuel, bio fertilizers, pharmaceuticals, nutraceuticals and other bio-based products. This review presents the different value-added products obtained from microalgal biomass and the applicability of these products commercially.

• 청정기술
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• 제26권1호
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• pp.79-87
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• 2020

The bio-oil produced from the fast pyrolysis of lignocellulosic biomass contains a high amount of oxygenates, causing variation in the properties of bio-oil, such as instability, high acidity, and low heating value, reducing the quality of the bio-oil. Consequently, an upgrading process should be recommended ensuring that these bio-oils are widely used as fuel sources. Catalytic fast pyrolysis has attracted a great deal of attention as a promising method for producing upgraded bio-oil from biomass feedstock. In this study, the fast pyrolysis of tulip tree was performed in a bubbling fluidized-bed reactor under different reaction temperatures, with and without catalysts, to investigate the effects of pyrolysis temperature and catalysts on product yield and bio-oil quality. The system used silica sand, ferric oxides (Fe₂O₃ and Fe₃O₄), and H-ZSM-5 as the fluidized-bed material and nitrogen as the fluidizing medium. The liquid yield reached the highest value of 49.96 wt% at 450 ℃, using Fe₂O₃ catalyst, compared to 48.45 wt% for H-ZSM-5, 47.57 wt% for Fe₃O₄ and 49.03 wt% with sand. Catalysts rejected oxygen mostly as water and produced a lower amount of CO and CO₂, but a higher amount of H₂ and hydrocarbon gases. The catalytic fast pyrolysis showed a high ratio of H₂/CO than sand as a bed material.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제31권3호
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• pp.453-465
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• 2014

본 논문에서는 바이오매스로부터 급속열분해를 통해 난방용, 발전용 및 수송용 연료로 사용하기 위해 바이오오일을 생산하는 기술개발 현황을 나타내었다. 바이오매스를 작은 규모의 액체연료로 전환하기 위해 가장 효율적인 방법 중 하나는 급속열분해이다. 급속열분해를 통한 바이오오일은 $450^{\circ}C{\sim}600^{\circ}C$ 온도에서 바이오매스가 신속히 열분해 되어 증기 급냉를 위해 외부 산소가 없는 조건에서 생산된다. 이 바이오오일은 최초 건조 바이오매스 기준 최대 75 무게%까지 생산할 수 있지만, 일반적으로 60-75 무게% 수준이 적합하다. 본 연구에서는 바이오매스의 원료특성, 바이오오일 생산원리, 바이오오일의 특성 및 활용분야에 대한 최근의 개발현황을 살펴보았다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제32권3호
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• pp.588-598
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• 2015

최근 정부는 신재생에너지 연료 혼합 의무화 제도(RFS)와 신재생에너지 공급 의무화제도(RPS)를 적극 추진하고 있어 신재생에너지 연료의 중요성은 그 어느 때보다도 부각되고 있으며 적극적인 연구가 필요한 때이다. 이의 일환으로 발전용 바이오중유 시범보급사업과 관련 연구가 활발히 진행 중에 있다. 본 연구에서는 바이오중유의 성능평가기준(안) 마련을 위해 중유와 바이오중유의 연료품질 특성 및 산업용 보일러에서 연소 후 배출되는 먼지, 배출가스의 양을 비교 연구하였다. 연구결과 바이오 중유를 사용할 경우 먼지와 황산화물 등 유해배출가스가 현저히 저감 되는 것이 밝혀졌다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권3호
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• pp.400-407
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• 2016

인삼 유묘 뿌리 주변에서 자라고 있는 단세포 녹색 조류, 클로렐라 불가리스 KNUA027을 순수분리한 후 본 분리균주의 생물공학적 활용 가능성에대해조사를 실시하였다. 가스크로마토그래프/질량분석기를 이용한 분석 결과, 본 균주에는 영양학적으로 중요한 알파 리놀렌산(C_18:3 ω3, 45.8%, 50.8 mg/g) 및 헥사데카트리엔산(C_16:3 ω3, 11.8%, 13.1 mg/g)과 같은 다가불포화지방산이 풍부한 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본 국내 토착 미세조류는 잠재적인 오메가-3 다가불포화지방산 원료가 될 수 있다고 사료된다. 또한, 바이오디젤 생산에 적합한 것으로 알려져 있는 팔미트산(C_16:0, 37.1%, 41.2 mg/g) 역시 본 균주에 의해 주요 지방산 성분으로 생합성 되는 것으로 확인되었다. 근사분석 결과 KNUA027 균주의 휘발성물질 함량은 88.5%였으며, 원소분석 결과 고위발열량은 19.8 MJ/kg으로 나타났다. 본 KNUA027 균주를 이용한 연구결과는 미세조류 기반 바이오연료와 바이오매스 생산을 위한 기초자료 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.