• 공업화학
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• 제20권2호
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• pp.208-212
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• 2009

동식물의 유지로부터 합성된 바이오디젤은 기존 석유디젤을 대체할 수 있는 친환경적인 연료로 알려져 있다. 하지만 바이오디젤은 석유디젤에 비해 낮은 온도에서 연료특성이 열악한 것으로 알려져 있기 때문에 다양한 원료별 바이오디젤의 저온특성 분석이 필요하다. 본 연구에서는 12종류의 다양한 식물성오일로부터 트란스에스테르화를 시킨 결과, 86~96%의 높은 수율로 바이오디젤을 얻을 수 있었다. 이렇게 합성된 바이오디젤을 운점, 유동점, 저온필터막힘점을 측정한 결과, 올레핀 함량이 높은 들기름으로부터 합성된 바이오디젤의 저온특성이 가장 우수하였다.

• 기계저널
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• 제55권7호
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• pp.32-36
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• 2015

최근 화석 연료의 과다 사용에 따른 에너지 자원 고갈 및 환경오염에 대한 우려가 증가함에 따라 비화석연료 기반의 재생가능하고 지속가능하며, 환경친화성이 높은 에너지에 대한 관심이 급증하고 있다. 농산폐기물, 폐목재, 에너지작물, 도시고형폐기물, 미세조류, 거대조류 등 육상 및 해상에서 발생하는 바이오매스는 재생가능한 에너지원으로서 화석원료와는 달리 사용 후 발생하는 이산화탄소를 다시 흡수하는 탄소중립(carbon-nutral)의 특성을 갖고 있어 전세계적으로 많은 주목을 받고 있다. 바이오연료 중 당질계원료를 이용하는 바이오에탄올 및 식물성유지를 이용하는 바이오디젤은 현재 상업적인 생산이 이루어지고 있으나, 이들 1세대 바이오연료는 식량자원과의 경쟁이라는 원천적인 한계를 가지고 있고, 분자구조식에 산소를 포함하고 있기 때문에 기존 화석원료에서 출발하는 가솔린, 항공유 및 디젤과 비교하였을 때 에너지 함량이 낮은 단점이 있다. 따라서 기존 1세대 바이오연료에서 탈피하여, 식량자원과 경쟁이 없으며, 또한 분자구조식에 산소를 적게 포함하거나 아예 포함하지 않는 바이오연료("drop-in" 바이오연료) 생산에 많은 관심이 집중되고 있다. 이 글에서는 최근 그린공정으로 대표되는 초임계 유체를 이용한 "drop-in" 바이오연료를 제조하기 위한 바이오매스 액화의 기술동향을 소개하고자 한다.

• 오토저널
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• 제18권2호
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• pp.72-92
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• 1996

식물유, 어유 및 축산 폐기물을 포함한 동식물성 기름은 어느 연료든지 기관의 연료로서 사용 가능하지만, 이들 연료는 점도가 높고, 저휘발성이어서 착화지연기간동안에 가연성혼합기 생성이 어려워 저 NOx이며, 정숙한 운전이 사능할 뿐 아니라 경유정도의 열소비율 및 배기 매연농도로 디젤기관의 대체 연료로서의 충분한 가능성이 있는 연료임을 확인하였다. 그러나, 고점도에 의한 분무 특성의 악화에 기인한 분무입자의 증대로 미연소분에 의한 carbon deposit 및 piston ring stick 등이 문제점으로 지적되었다. 그러나, 이같은 문제점의 해결책으로 경질유와의 혼합, 에스테르 변환 및 연료의 가열등 여러 해결책을 제시하였고, 배기가스분석결과도 양호함을 확인하였다. 이같은 biomass 연료 일종인 식물유가 아무런 변화없이 이용되기 위해서는 고과급화, 단열 및 연소실의 적절한 설계가 필요할 것으로 생각된다. 따라서, 현재의 실황을 생각한다면 기존기관을 특별하게 개조함이 없이 사용을 전제로 할 때 식물유의 이용은 local 에너지로서, 생산, 전환 또는 이용기술의 개발과 동시에 화석에너지의 보충적인 에너지로 고려하는 것이 유효할 것으로 생각된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.1677-1683
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• 2015

배출가스 규제강화에 대응하기 위해 전자제어 디젤엔진의 적용으로 연료 분사량과 연료 분사시기를 정밀하게 제어하여 연료소비율과 출력 향상 및 소음과 진동이 감소되었다. 전자제어 디젤엔진 시스템의 성능을 유지하기 위해서는 연료압력을 정밀하게 제어하는 중요한 부품이 연료압력 레귤레이터이며 제어불량이 발생할 경우 연료압력이 정밀하게 제어되지 않아 시동불량, 시동지연, 가속불량, 엔진부조 등 이상 현상이 초래된다. 본 실험에서는 연료압력 레귤레이터의 고장에 따른 성능변화를 고찰하기 위하여 연료압력 레귤레이터 제어율에 변화를 주어 연료압력, 회수된 연료유량과 엔진회전수에 미치는 영향을 실험적으로 고찰하였다. 실험결과, 연료압력 레귤레이터의 제어율이 기준에서 4-6% 정도 낮아지면 엔진회전수, 회수되는 연료유량의 변화가 크게 나타났으며 이 때 이상현상이 발생함을 확인하였다. 또한 이를 통하여 연료압력 레귤레이터의 고장 유무을 판단할 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권9호
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• pp.1064-1069
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• 2014

에멀젼연료(Emulsified fuel)와 EGR(Exhaust Gas Recirculation)는 디젤엔진으로부터 발생하는 NOx를 저감시키는 효과적인 방법들이다. 일반적으로, EGR 방법은 열적, 화학적 그리고 희석효과의 세 가지 다른 경로에 의하여 디젤 엔진의 연소에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 그중 특히 열적효과는 흡기 중의 이산화탄소와 수분에 의한 열용량의 증가와 관련되어 있다. 한편, 물의 증발열과 마이크로 폭발(Micro-explosion)을 이용하는 에멀젼연료는 디젤엔진의 배기 배출물을 저감시키는 효과적인 방법으로 인식되어 왔다. 본 연구에서 저자는 함수율 20%의 에멀젼연료와 EGR율 30%의 사용에 의한 연소와 배기 배출물 특성에 대하여 연구하였다. 그리고 연료 분사 패턴 제어의 효과에 대하여 조사하였다.

• 공업화학
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• 제18권3호
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• pp.284-290
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• 2007

대두유로부터 생산된 바이오디젤과 바이오디젤 혼합 연료유를 대상으로 산화 특성과 지방산메틸에스터 함량 등 화학적 분석을 수행하여 자동차용 연료로서의 품질특성을 파악하였다. 대두유로부터 생산된 바이오디젤은 불포화 지방산인 oleic acid, linoleic acid 및 linolenic acid가 85 wt% 이상 함유되어 있었다. 특히 활성 메틸렌기를 함유한 다불포화 지방산인 linoleic acid와 linolenic acid가 60 wt% 이상 함유되어 있어 상대적으로 자동산화가 쉽게 일어나는 것으로 판단된다. 산화반응시 주요 반응물질은 linoleic acid와 linolenic acid였으며, 이들의 라디칼 자동산화에 의해서 비점이 약 $500^{\circ}C$ 전 후에 있는 탄소수 36 전 후의 고분자 물질이 형성되는 것을 확인하였다

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권4호
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• pp.417-422
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• 2010

1.7L 커먼 레일 직접 연료분사 디젤엔진과 초저유황 스웨덴 디젤 연료를 이용하여 연료분사시기 8.5CA BTDC~0.5CA BTDC 와 배기가스 재순환률 37%, 43%, 48% 영역에서 실험을 수행하였다. 각각의 배기가스 재순환률에 대하여 연료분사시기가 지각됨에 따라 매연과 질소산화물이 동시에 저감되나 탄화수소와 일산화탄소는 증가하는 저온 디젤 연소영역에 있음을 확인하였다. 탄화수소를 가스크로마토그래프와 불꽃 이온 검출기를 사용하여 종 분석을 수행하였으며, 연료분사시기가 지각될수록, 그리고 배기가스 재순환률이 증가할수록 Partially burned HC, 알켄의 비율이 증가하였다. Partially burned HC 중에서 에텐이, 그리고 Unburned HC 중에서 노말 운데케인이 가장 많이 배출되었다. 이 두 개의 탄화수소 종은 촉매 연구에 사용되는 벤치 플로우리액터 시험에서 대표적인 탄화수소 종으로 사용할 수 있다.

• 공업화학
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• 제23권2호
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• pp.232-240
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• 2012

바이오디젤(BD)은 식물성 오일 또는 동물성 지방과 같이 재생산 가능한 원료로부터 유래된 긴 사슬 지방산의 단일 알킬에스테르로, 디젤연료에 비해 낮은 온도에서 연료특성이 열악한 것으로 알려져 있다. 디젤연료의 경우, 많은 저온 유동성 향상제가 개발되어 있지만 바이오 디젤은 디젤연료와 주요 구성성분이 다르기 때문에 디젤연료용 저온 유동성 향상제를 바이오디젤에 사용 시 저온 유동성 향상에 한계가 따른다. 이에 본 연구는 동절기에 바이오디젤의 저온 특성을 향상시키고자 에스테르 반응으로 합성한 알킬 메타크릴레이트 단량체(Stearyl methacrylate, Lauryl methacrylate)와 무수말레인산을 이용하여 저온 유동성 향상제를 합성하였고, 알킬아민을 이용한 개환 반응을 실시하였다. 이렇게 합성된 저온 유동성 향상제를 $^1H-NMR$ 및 FT-IR을 통해 분석하였으며, GPC로 분자량을 측정한 후 SoybeanBD와 PalmBD에 1000~10000 ppm의 농도로 첨가하여 저온특성을 조사하였다. 그 결과 SoybeanBD에 LMA2SMA6MA2-C8A 공중합체 첨가 시 유동점이 $12.5\;^{\circ}C$ 강하됨을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권4호
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• pp.371-376
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• 2012

본 연구에서는 대형버스 배기가스 테스트 모드인 JE-05 에서 DME와 디젤을 연료로 사용하는 대형 DME버스를 차대동력계, 배기가스 분석기 그리고 PM 측정시스템을 이용하여 대형 DME버스의 연비, 배기가 스특성 그리고 동적 특성에 대해 알아보았다. 대형 DME버스에는 6기통 8,071cc 디젤엔진이 장착되었으며, 현재 운행되고 있는 상용 디젤버스와는 달리 DOC, DPF와 같은 후처리 장치가 없다. 실험 결과, 각 부하에 따른 차량의 속도를 통하여 차량의 동적 특성은 DME와 디젤을 사용했을 때 거의 비슷한 것을 알 수 있었다. NOx, CO와 THC는 DME를 연료로 사용 시 디젤연료에 비해 더 적게 배출되는 것을 확인하였다. 하지만 PM은 DME연료를 사용 시 거의 발생하지 않았는데, 이는 DME가 함산소연료이고 분자구조상 탄소-탄소 결합이 없기 때문이라고 생각된다. $CO_2$는 각 연료 사용 시 비슷하게 발생하였으며, 저위발열량 베이스로 계산된 연비는 DME연료 사용 시 디젤연료보다 약 6.7% 더 낮게 나왔다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.420-427
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• 2017

최근 화석연료의 고갈, 지구온난화 그리고 환경오염이 세계적인 공공의 문제로 대두됨으로써 신재생에너지에 관한 연구들이 많이 진행되고 있다. 이러한 신재생에너지들 중 바이오연료는 다루기 쉬울 뿐만 아니라, 낮은 가격과 풍부한 자원성이 미래에 화석연료를 대체할 수 있는 잠재성을 가지고 있다. 바이오연료 중 본 연구에서 사용한 급속 열분해유는 폐목재나 억새, 갈대와 같은 비식용작물에서부터 추출되었고, 이는 무한한 자원성 때문에 디젤엔진에서 디젤유를 대체할 신재생에너지로 주목받고 있다. 하지만 열분해유는 낮은 세탄가, 높은 점도, 높은 산도 그리고 낮은 발열량으로 인해 디젤엔진에 직접적으로 적용하기가 어렵다. 따라서 이러한 낮은 물질적 특성을 개선하기 위해서 본 연구에서는 에탄올과 같은 알코올계 연료와 혼합하여 투입하였다. 알코올계 연료인 에탄올이 열분해유의 저장 및 보관성에도 도움을 줄뿐 아니라 점도를 낮춰주어 엔진에 적용하기 수월하게 만들기 때문이다. 열분해유-에탄올 혼합연료를 파일럿 분사한 디젤유 이후 분사하여 연소시켜 이때의 연소 및 배기특성에 대해 고찰해 보았고, 그 결과로 미연탄화수소와 일산화탄소는 증가하는 경향을 띄지만 NOx와 PM이 현저히 줄어든 결과를 확인할 수 있었다.