• 유기물자원화
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• 제17권4호
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• pp.29-35
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• 2009

바이오매스를 바이오오일로 전환시기키 위하여 오거형의 반응조를 설계, 제작하여 실험하였다. 10.2L의 반응조는 $550^{\circ}C$를 유지하며 Batch식으로 운영하였다. 돈분뇨 혼합물, 돈분 왕겨혼합물, 돈분 톱밥혼합물 등 세 가지 혼합물을 대상으로 주(主) 구성성분인 헤미셀루로즈, 리그닌, 셀루로즈, 단백질, 지질(脂質)등을 화학적으로 분석하였다. 실험결과에 의하면 전섬유소 (holocellulose = hemicellulose + cellulose), 리그닌(lignin)의 함유량이 클수록 바이오오일 생산량은 많았으나, 회분(ash)함량은 현저한 감소를 나타내었다. 본 연구에서는 다양한 바이오매스기질을 평가하였으며, 돈분과 왕겨의 상관성은 거의 나타나지 않았으나 돈분과 톱밥의 상관성은 매우 높게 나타났다.

• 한국대기환경학회지
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• 제27권3호
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• pp.303-312
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• 2011

북한은 심각한 에너지 공급난을 겪고 있다. 이는 주요 에너지원인 석탄의 생산량 한계와 부족한 원유도입량 때문이다. 그 결과 바이오매스에 대한 의존도가 높아졌다. 수력발전을 통한 전력 생산과 적은 에너지 사용량은 대기오염물질을 줄이는 데 기여하였다. 실제로 북한의 $SO_2$, $NO_2$ 배출량은 남한에 비하여 적다. 남한의 경우 에너지 사용량이 증가하지만, 대기오염물질배출량은 감소한다. 반면, 북한은 에너지 사용량과 대기오염물질배출량이 함께 감소한다. 에너지사용량에 따른 $SO_2$, $NO_2$ 배출량 또한 북한이 남한보다 많다. 따라서 북한은 대기오염물질 관리에 열악한 구조임을 알 수 있다. 특히, 이러한 특징은 평양과 서울을 기준으로 한 $SO_2$, $NO_2$ 농도에서도 확인된다. 북한은 심각한 대기오염문제를 발생시키는 바이오 매스를 상당량 사용하고 있다. 하지만, 이에 대한 정확한 자료가 부족하다. 그로 인하여 많은 양이 바이오매스에서 발생되는 CO의 신뢰성이 떨어진다. 바이오매스 연소는 CO뿐만 아니라 휘발성유기화합물과 유기탄소(OC), 원소상탄소(EC)와 $K^+$ 등의 입자상 성분도 다량 배출하는 것으로 알려져 있다(Lee and Kim, 2007). 이는 인체 위해성 관점에서도 중요하다. 특히 최근 수도권의 대기환경에 미치는 영향에서 생체소각의 영향이 상당히 큰 것으로 여러 연구결과에서 제시하고 있다(Kim, 2010). 따라서 남한 대기환경에 북한 대기오염물질이 미치는 영향에 대한 정량적인 연구와 함께 북한의 에너지 사용에 대한 정확한 자료가 필요하다.

• 청정기술
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• 제26권2호
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• pp.96-101
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• 2020

이 논문에서는 3세대 바이오매스 중 거대조류, 즉 해조류 바이오매스로부터 유래된 바이오가스를 연료로 사용하여 열, 전력 및 수소를 생산하는 삼중발전의 타당성 평가를 수행하였다. 이를 위해 3 MW급 고체산화물 연료전지와 가스터빈, 그리고 유기 랭킨 사이클로 이루어진 상용 규모의 열, 전력 및 수소 생산공정을 공정모사기를 사용하여 설계, 모사하였고, 공정모사로 부터 얻은 열 및 물질 수지를 통해 각 단위조작 장치의 가격을 추정하고 경제성을 분석하였다. 수소를 생산하기 위해 고체산화물 연료전지의 설계를 수정하였는데, 연료전지 내 애프터-버너를 제거하고 수성-가스 전환 반응기를 추가하였다. 공정모사 결과 설계된 삼중발전 공정은 시간당 3.47톤의 건조 갈조류 원료로부터 생산된 2톤의 바이오가스를 이용하여 2.3 MW의 전력과 50 kg hr^-1의 수소를 37%의 효율로 생산한다. 이 결과를 토대로 가장 현실적인 시나리오에 대해 경제적으로 평가하고 BESP (breakeven electricity selling price)를 계산하였는데, ¢10.45 kWh^-1로 기존의 고정 발전 대비 동등 이상의 수준으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제22권5호
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• pp.447-452
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• 2011

석유자원의 고갈이 에너지 및 화학원료물질로 재생 가능한 바이오매스의 이용성을 증가시키고 있다. 본 총설에서는 바이오에너지 및 바이오화학원료인 C4-C6 생산에 관해 논하고자 한다. 주요한 C4 물질인 n-butanol과 n-butyric acid를 다량 생산하는 미생물은 Clostridium tyrobutyricum, Clostridium beijerinckii, Clostridium acetobutylicum이다. 대표적인 C6 물질인 n-hexanoic acid는 Clostridium kluyveri와 Megasphaera elsdenii가 다량 생산한다. 미생물 발효에 의해 보고된 n-butanol, n-butyric acid, n-hexanoic acid의 최대 생산량은 각각 21, 55, 19 g/L이었다. 배양과정에서 이들 생산물의 제거는 최종산물억제의 감소로 미생물에 의한 n-butanol, n-butyric acid, n-hexanoic acid의 생산량을 증가시켰다. 특히 C6 물질인 n-hexanoic acid는 n-hexanol로 될 수 있는 고 부가가치 물질로 생물학적 생산 연구가 꾸준히 진행 중인데, 신규한 미생물인 Clostridium sp. BS1은 galactitol을 이용하여 5 g/L의 n-hexanoic acid를 생산하였다.

• 문화기술의 융합
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• 제9권5호
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• pp.935-940
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• 2023

인공지능 및 사물인터넷의 기술 발전에 따라 디지털전환(DX)은 가속화 되고있으며, 디지털전환을 위한 기술은 제조, 생산 라인등 모든 산업의 혁신적인 방안으로 떠오르고 있다. 디지털 전환의 대표적인 기술로 디지털 트윈 기술이 주목받고 있다. 이에, 본 논문에서는 디지털 전환을 위하여 플랜트의 운영 에너지를 최적화하고, 에너지 효율성 향상을 하기위해 미활용 자원을 기반으로 하는 바이오매스 플랜트용 디지털트윈 프로토타입을 구현하고 성능을 평가한다. 제안된 디지털트윈의 프로토타입에서는 프레임워크와 게이트웨이간 표준 통신 플랫폼을 응용하여 양방향으로 실시간 연동이 가능하도록 제안 및 구현한다. 프레임워크는 클라이언트 서버와 게이트웨이간 메시지 시퀀스를 정의하여 호스트 서버와 통신이 가능하도록 인터페이스를 구현한다. 제안된 프로토타입의 성능을 검증하기 위해 서버에서 양방향 데이터를 수집 및 저장하는 가상환경을 설정하여, 데이터양에 따른 성능평가를 진행한다. 제안된 플랫폼에 적용된 알고리즘이 기존 엔진에 비해 향상된 성능을 보여, 미활용 자원을 기반으로 하는 바이오매스 플랜트용 디지털트윈에 적용시 운영 에너지의 최적화와 에너지 효율 향상에 큰 기여를 할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제30권5호
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• pp.627-632
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• 2019

본 연구에서는 호기성 혼합 균주의 기질로서 Laminaria japonica를 사용하여 수용성 당과 환원당을 생산하였다. Laminaria japonica는 대표적인 갈조류 바이오매스로 높은 생장율, 저렴한 가격 및 탄수화물 함량이 높은 특성을 가지고 있다. 본 실험에 적용된 당화공정은 호기성 혼합 균주를 배양 및 순응시켜서 안정화하였다. 수용성 당과 환원당의 생산이 각기 다른 수리학적 체류시간에서 관찰되었으며, 당화 효율은 수리학적 체류시간을 낮출수록 증가하였다. 또한, 연속식 공정을 이용하여 1 day의 수리학적 체류시간 조건에서 최대 당화 효율을 나타내었으며, 17.96 g/L/day의 가용화된 탄수화물과 4.30 g/L/day의 환원당을 수득하였다. 그러나 수리학적 체류시간을 0.5 day로 낮추었을 때 당화수율이 급격히 감소하는 현상을 확인할 수 있었다. 실험결과를 통하여 Laminaria japonica가 바이오리파이너리 공정을 통하여 유용물질을 생산하기에 매우 적합한 바이오매스임이 확인되었다. 결론적으로 혼합균주를 이용한 연속 생물학적 전처리 시스템이 바이오리파이너리 기술에 성공적으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권8호
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• pp.523-527
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• 2012

본 연구는 담수미세조류의 일종인 클로렐라를 적색 발광다이오드를 이용하여 효율적으로 반연속 배양하기 위한 조건을 찾기 위해 수행되었다. 클로렐라 배양에 가장 효율적인 적색 LED를 사용하여 반연속배양을 실시하였으며, 배양 중 인과 질소가 급격히 감소하였으며 이는 클로렐라의 성장과 반비례의 관계를 보여 주었다. 효율적인 반연속 배양을 위해 인과 질소의 농도를 증가시킨 배지를 사용하여 배지교체 주기를 연장시켜 배양 효율성을 높였다. 배지교체 시 클로렐라의 셀 농도는 지속적으로 증가하였으나, 셀 크기는 감소하였다. 셀 농도와 셀 크기를 고려할 때 배양 전과정을 통해 생산되는 바이오매스의 양은 일정하게 유지되었다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제19권3호
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• pp.509-546
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• 2010

석탄은 중요한 에너지원이지만 가장 "기후비친화적인" 연료로 알려져 있다. 석탄의 생산과 소비를 줄이기 위해서는 일반적으로 탄소세나 환경세, 배출권거래제가 정책수단으로 지금까지 많이 논의되어 왔다. 그러나 석탄에 대한 보조금이 일반화되어 있는 우리나라의 경우, 환경세나 배출권거래제보다는 보조금 제도를 점진적으로 철폐하는 것이 시장왜곡을 줄이는 데에 더 적절할 수 있다. 본 연구에서는 석탄에 대한 보조금을 폐지하고, 여기서 발생하는 재원을 석탄과 연료 호환성이 뛰어난 목질계 바이오매스의 원활한 대체를 위해 가격보조 혹은 공공지출 확대에 이용할 경우 어떤 방식이 더 우수하며, 미거시적 영향과 온실가스 저감에 미치는 영향은 어떻게 나타나는지를 연산가능일반균형모형을 이용하여 분석하였다. 분석 결과 비록 이중배당가설이 성립하지는 않지만, 공공지출보다는 가격보조 방식이 소비자 후생에 대한 부정적인 영향이 더 적고, 단위당 온실가스 배출비용이 더 적은 것으로 평가되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.73-78
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• 2018

본 연구는 혼합영양 배양 조건에서 acetate의 주입이 Anabena azollae의 성장에 미치는 영향을 파악하기 위해 수행되었다. 4가지 종류의 acetate 중 ethyle acetate가 Anabena azollae의 성장에 가장 효과적이라고 밝혀졌으며, 주입한 ethyle acetate의 농도가 증가할수록 성장속도는 증가하는 것을 확인하였다. 40 mM의 ethyl acetate의 경우 비성장속도는 $0.979day^{-1}$, 최대바이오매스 생산성은 $0.293g\;L^{-1}\;d^{-1}$로 본 연구에서 배양속도가 가장 빠른 것으로 판명되었다. Acetic acid와 butyl acetate의 경우 Anabena azollae 성장을 방해하는 것으로 나타났다. Aetration의 경우 0.54 vvm에서 성장속도가 가장 빨랐다. 반연속배양에서는 aeration 실험이 끝난 후 연속하여 ethyle acetate 주입을 하여 배양을 하였다. 회분식실험에 비해 반연속배양에서의 비성장속도와 최대바이오매스 생산성은 모두 감소하였지만 최대 농도는 5.91 g/L로 가장 큰 값을 나타내었다.

• 한국산림과학회지
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• 제98권6호
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• pp.799-805
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• 2009

산림바이오매스 자원의 소규모 난방에너지 이용을 위한 시스템 구축에 있어 목재칩의 연료 활용을 목적으로 목재칩 연료 생산단계에서의 비용분석과 에너지수지를 분석을 통해 산림바이오매스 자원의 에너지 이용 가능성을 검토하였다. 집재기계와 경사도별로 구분되어진 목재칩 생산 시스템에서 1 kg의 칩을 생산하기 위해 소요되는 총 생산비용은 195.45~210.54원/kg으로 산출되었으며, 에너지 투입률(%)분석에서는 26.58~27.38%의 에너지 투입률을 나타내었다. 경사도에 따른 에너지 투입률의 변화는 크지 않았으며, 생산비용의 경우와는 달리 타워야더 시스템인 시나리오 B가 트랙터 집재 시스템인 시나리오 A보다 에너지 투입률이 낮은 것으로 나타났다.