• Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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• v.10 no.2
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• pp.112-117
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• 2007

This study aims to develop an alternative energy like oil made from marine organic waste by marine products waste, spent fishing nets. There are already many commercial examples and case studies based on the petroleum industry-refuse plastic or refuse tire, however, it is rare that a research developing alternative energy from food waste and organic waste. Therefore, this study investigated the oil made from thermal decomposition under the high temperature and high pressure condition, and examined the possibility for commercial use by testing its own characteristics. A bio-oil from thermal decomposition at $250^{\circ}C$ and 40 atm was hard to remove impurities because of its high viscosity, showed lower caloric value than heavy oil, and generated various gases which were not appropriate for the use of fuel. It is noticeable that thermal decomposition was occurred at $250{\pm}5^{\circ}C$ using steam pressure, which much lower compared to the existing method of thermal decomposition, more than $500^{\circ}C$. Since the high viscosity of bio-oil, it is necessary a further study to use as liquid fuel.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.6
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• pp.643-648
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• 2010

Portable fuel cells are commonly operated in the dead-end mode because of such as high fuel utilization. However, the performance of such systems deteriorates continuously with an increase in the amount of by-products such as water vapor and nitrogen. In this study, to verify the effect of water vapor on Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFCs), constant-load experiments were carried out for a current density of 600 mA/cm2 and a voltage of 0.4 V, respectively. The performance of the cell was more stable under constant voltage conditions than under constant current density conditions. Condensed water accumulated in the anode channel near the cell outlet. The experimental results show how the relative humidity (RH = 0.15, 0.4 and 0.75) of air at the cathode side affect the performance of PEMFCs with dead-end anode. At RH values higher than 0.15, the mean power density increased by up to 51% and the mean purge duration decreased by up to 25% compared to the corresponding initial values.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.27 no.6
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• pp.646-652
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• 2016

Biomass is regarded as one of the promising energy sources to deal with the depletion of fossil fuels and the global warming issue. Biocrude-oil can be produced through the fast pyrolysis of biomass feedstocks such as wood, crops, agricultural and forestry residues. It has significantly higher viscosity than that of conventional petroleum fuel and contains solid residues, which can lower the spray and atomization characteristics when applied to the burner. In addition, biocrude-oil consists of hundreds of chemical species derived from cellulose, hemicellulose and lignin, and evaporation characteristics of the biocrude-oil droplet are distinct from the conventional fuels. In the present study, a numerical study was performed to investigate the evaporation characteristics of biocrude-oil droplet using a simplified composition of the model biocrude-oil which consists of acetic acid, levoglucosan, phenol, and water. The evaporation characteristics of droplets were compared at various surrounding air temperatures, initial droplet diameters, and ethanol mixing ratios. The evaporation time becomes shorter with increasing air temperature, and it is much sensitive to the air temperature particularly in low temperature ranges. It was also found that the biocrude-oil droplet evaporates faster in cases of the smaller initial droplet diameter and larger ethanol mixing ratio.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.250.2-250.2
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• 2010

빛과 공기 중의 이산화탄소를 고정화하여 생성되는 바이오매스(biomass)로부터 다양한 에너지 및 물질을 생산하는 연구는 석유고갈과 환경문제 해결의 한 방안으로서 활발히 진행되어 왔으며, 앞으로도 그 지속 가능성과 환경 친화성에 의해 바이오에너지 이용 및 보급은 꾸준한 증가세를 보일 것으로 전망된다. 바이오디젤, 바이오에탄올의 경우는 미국, 브라질, EU, 한국 등에서 상용화되어 사용되고 있으며 그 생산량이 계속적으로 증가하고 있다. 하지만, 바이오연료의 보급 증가는 식량 자원과의 충돌과 열대우림 파괴 등의 부작용을 일으키고 있다. 이러한 문제 해결의 일환으로 단위면적당 생산성이 대두, 유채보다 월등한 것으로 보고되는 미세조류에 대한 관심이 증가하고 있으며 우수 미세조류종 개발, 미세조류 고속배양 및 수확, 미세조류로부터 에너지 및 유용물질, 소재 생산에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 미세조류로부터 바이오디젤 원료유를 생산하기 위해 Soxhlet을 이용한 추출 방법을 이용하였다. 추출되는 오일은 사용 용매의 극성에 따라 물성과 추출 효율에 차이가 큰 것으로 나타났다. 강한 극성의 용매일 경우, 엽록소와 단백질이 같이 추출되는 문제가 있으며 약한 극성 용매는 세포벽의 방해로 용매가 세포내부로 흡수되지 못하는 문제가 있다. 추출 효율이 높은 극성용매의 경우 불순물을 제거해야 고순도의 바이오디젤의 생산이 가능하고 비극성 용매는 추출 오일의 물성은 좋으나 수율이 매우 낮게 측정되었다. 이러한 동시추출을 방지함과 동시에 추출 효율을 높이기 위해 본 연구에서는 세포벽 파괴 후 용매추출하는 방법으로서 미세조류를 Microwave에 노출시켜 오일 추출율을 증가시키는 전처리 연구를 수행하였다. 전처리시, Microwave에 의한 열 발생은 미세조류를 탄화시키기 때문에 열매체로서 물을 혼합하여 탄화를 방지하고 세포벽 내외부의 가열효과로 세포벽을 파괴하고자 하였다. Microwave에 의한 에너지 손실을 줄이며 세포벽 파괴에 효과적인 수분혼합비를 조사하였으며 Microwave에 노출 후 잔류수분을 건조하고 효율적으로 용매를 접촉시키기 위해 분쇄를 수행하였다. 모든 전처리 반응을 거친 미세조류에서 약 2배 증가된 추출수율을 얻을 수 있었으며, SEM을 통해 전처리 미세조류와 미전처리 미세조류를 분석해본 결과 전처리 미세조류의 다공성이 증가함을 확인하였다. 또한, 90%의 메탄올에 미세조류를 녹여 엽록소 함유량을 측정한 결과, 전처리 미세조류의 엽록소가 미전처리 미세조류보다 약 7배가량 감소함을 확인할 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.11 no.4
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• pp.283-289
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• 2001

Composite cathodes of 50/50 vol% LSM- YSZ (La$_{1-x}$Sr$_{x}$MnO$_3$-yttria stabilized zirconia) were deposited onto surface- Polished YSZ electrolytes by colloidal deposition technique. The cathode characteristics were then examined by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) and studied by ac impedance spectroscopy (IS). The typical impedance spectra measured for an air/LSM- YSZ/YSZ/Pt/air cell at $700^{\circ}C$ were composed of two depressed arcs. Addition of YSZ to the LSM electrode significantly enlarged the triple-phase boundaries (TPB) length inside the electrode, which led to a pronounced decrease in cathodic resistivity of LSM-YSZ composite electrodes. Polishing the electrolyte surface to eliminate the influences of surface impurities and to enlarge the TPB length can further reduce cathode resistivity. The cathodic resistivity of the LSM- YSZ electrodes was a strong function of operation temperature, composition and particle size of cathode materials, applied current, and electrolyte surface roughness.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.10 no.7
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• pp.1648-1653
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• 2009

Fossil fuel causes the greenhouse effect by emitting $CO_2$, and an estimated amount of oil deposits are also limited. Therefore, people have been interested in alternative energies. Vegetable oil which is one of the alternative energies is eco-friendly renewable energy source and has similar properties like diesel oil with high efficiency. Also, vegetable oil has been well recognized as one of solutions to reduce the greenhouse effect caused by $CO_2$release. In this study, we chose Waste vegetable oil(WVO) to solve the problems of high price of grain and lack of food. Impurities and sediments from WVO were removed by separation process using sieves of $15{\mu}m$pore size. Blending was performed in Homo-mixer by 5000 rpm for 10 min. We investigated viscosities and Iodine values in different compositions of WVO and diesel oil blends. Finally, we could find out blended oils have some possibility to be used in the diesel engine.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.158-158
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• 2016

최근 화석연료의 고갈과 환경 보전 및 에너지 절약에 대한 관심이 높아짐에 따라 화석연료의 소비를 최소화하고 실내조건을 쾌적하게 유지하려는 연구가 진행되고 있다. 국내의 경우 전체 에너지 소비의 30%이상을 차지하고 있는 건물부문에서의 에너지 소비를 줄이기 위한 활발한 연구가 진행되고 있으며 이에 따른 에너지절약 소재개발이 활발하게 진행되고 있다. 1975년 이후 여러 차례에 걸친 단열강화 조치를 통해 건물에서의 에너지 소모를 줄이고 있었으나 건물의 외벽에 대한 사항으로 한정되어있었고, 또한 건물의 창 면적이 증가함에 따라 창을 통한 열손실량과 열획득량이 더욱 증가하게 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 열반사유리에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 열반사유리는 근적외선(열선)영역의 빛을 반사시켜 실내의 열손실량 및 외부에서의 열획득량을 감소시켜 에너지의 소비를 줄일 수 있는 유리을 말한다. 이러한 열반사유리은 fresnel 방정식을 통해 빛의 파장대에 따른 반사율 및 투과도를 예측할 수 있는데, 다층박막구조인 Oxide-Metal-Oxide(OMO)구조는 Oxide의 높은 굴절률과 Metal의 낮은 굴절률을 통해 가시광영역대의 높은 투과도와 근적외선 영역의 높은 반사율을 얻을 수 있다. 또한 Metal층을 삽입함으로서 flexible한 코팅이 가능하고, 높은 carrier density와 mobility로 표면 플라즈몬 공명을 통해 특정 파장대의 반사율을 높일 수 있으므로 많은 연구가 진행되고 있다. $TiO_2$는 고굴절률 및 낮은 광흡수성의 특성을 가지는 산화물반도체로 기존의 $In_2O_3$계 산화물에 비해 값이 싸고 높은 안정성과 광촉매특성을 보이므로 외부에 노출된 환경에 적합한 재료이다. Ag는 저굴절률과 낮은 광흡수성을 가지는 재료로 금속층에 적합하다. 본 연구에서는 fresnel 방정식을 통해 반사도 및 투과도를 예측하고 마그네트론 스퍼터링법으로 다층박막을 열선인 적외선 영역에서의 반사율 및 반사 효율을 평가하였다. Index-matching 시뮬레이션을 통해 $TiO_2/Ag/TiO_2$ 다층박막의 투과도와 반사도를 이론적으로 검토하였다. 시뮬레이션 프로그램은 Macleod프로그램을 이용하였고 재료 각각의 굴절률은 Ellipsometry를 이용하여 측정하였다. 두께 40 nm 와 8 ~ 16 nm를 가지는 $TiO_2$층과 Ag층을 각각 RF/DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Glass기판 위에 증착하였다. 직경 3 in 의 $TiO_2$, Ag 소결체 타깃을 이용하였고 스퍼터링 파워는 각각 200 W, 50 W로 설정하였고, 스퍼터링 가스는 Ar가스의 유량을 20 sccm으로 설정하였다. 작업압력은 모두 1 Pa로 설정하였고 타깃 표면의 불순물 및 이물질 제거를 위해 Pre-sputtering을 10분 진행하였다. 박막의 두께는 reflectometer와 Alphastep을 이용하여 측정하였고 Hall effect measurement를 이용하여 비저항, carrier density, mobility등 전기적 특성을 측정하였다. 또한 UV-VIS spectrometer와 USPM-RU-W NIR Micro-Spectrophotometer를 통해 광학적 특성을 측정하였고 계산 값과 비교분석하였다. 또한 열반사 특성을 평가하기 위해 직접 set-up한 장비를 이용하였다. 단열 박스에 샘플을 장착해 적외선 램프를 조사하였을 때의 열 반사효율을 평가하였고, IR Camera를 이용하여 단열 박스 내부의 온도 변화를 관찰하였다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.20 no.1
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• pp.13-20
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• 2011

The high fuel flexibility of Micro Gas Turbine(MGT) has boosted their use in a wide variety of applications. Recently, the demand for biogas generated from the digestion of organic wastes and landfill as a fuel for gas turbines has increased. We researched the influence of firing landfill gas(LFG) on the performance and operating characteristics of a micro gas turbine combined heat and power system. $CH_4$ and $CO_2$ simultaneous recovery process has been developed for field plant scale to provide an isothermal, low operating cost method for carrying out the contaminants removal in Land Fill Gas(LFG) by liquid phase catalyst for introduce into the green house for the purpose of $CO_2$ rich cultivation of the plants. Methane purification and carbon dioxide stripping by muti panel autocirculation bubble lift column reactor utilizing Fe-EDTA was conducted for evaluate optimum conditions for land fill gas. Based on inflow rate of LFG as 0.207 $m^3$/min, 5.5 kg/$cm^2$, we designed reactor system for 70% $CH_4$ and 27% $CO_2$ gas introduce into MGT system with $H_2S$ 99% removal efficiency. A green house designed for four different carbon dioxide concentration from ambient air to 1500 ppm by utilizing the exhaust gas and hot water from MGT system.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.5
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• pp.977-982
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• 2008

The production of ethanol by microbial fermentation as an alternative energy source has been of interest because of increasing oil price. Saccharomyces cerevisiae and Zymomonas mobilis are two of the most widely used ethanol producers. In this study, characteristics of ethanol fermentation by Saccharomyces cerevisiae CHY1077 and Zymomonas mobilis CHZ2501 was compared. Brown rice, naked barley, and cassava were selected as representatives of the starch-based raw materials commercially available for ethanol production. The volumetric ethanol productivities by Saccharomyces cerevisiae from brown rice, naked barley and cassava were $0.68g/l{\cdot}h$, $1.03g/l{\cdot}h$ and $1.28g/l{\cdot}h$ respectively. But for the Zymomonas mobilis, $2.19g/l{\cdot}h$(brown rice), $2.60g/l{\cdot}h$(naked barley) and $3.12g/l{\cdot}h$(cassava) were obtained. Zymomonas mobilis was more efficient strain for ethanol production than S. cerevisiae.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.250.1-250.1
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• 2010

최근 석유공급 불안정성과 이산화탄소 배출 규제 움직임에 대응하기 위한 수단으로 바이오연료의 공급이 전세계적으로 증가하고 있다. 이와 같은 바이오디젤의 보급 활성화는 식물성 기름의 가격 상승과 수급 불안정 문제, 그리고 식량자원과의 충돌 문제를 야기하고 있다. 국내 바이오디젤 생산 원료로 사용되는 대두, 유채, 해바라기, 팜 등은 모두 식용시장과 수급 균형을 형성하고 있어 바이오디젤의 생산이 증가하게 되면 식용 오일 시장의 수급균형이 깨져 오일곡물 가격의 변동을 초래하게 될 것이다. 과거에는 수거비용을 들여 폐기하던 폐식용유 마저 이제는 돈을 주고 구입해야하는 실정에 다다랐다. 바이오디젤 생산비의 70~80%를 차지하는 원료유의 부족 현상에 따라 바이오디젤 업계에서는 soapstock, trapped grease, 폐식용유 등의 저급유지 활용 방안을 강구하고 있으며 자트로파와 같은 비식용 작물의 해외플랜테이션도 진행하고 있다. 본 연구에서는 커피찌거기에 남아 있는 오일을 속슬렛추출장치를 이용해 추출하고 전이에스테르화 반응을 수행하여 반응 특성과 커피오일 바이오디젤의 지방산 조성을 알아보고 바이오디젤 원료유로서의 사용가능성에 대해 알아보았다. 석유에테르를 용매로 속슬렛 추출장치를 이용해 추출시 원료대비 약 17%(w/w)의 오일을 추출할 수 있었다. 추출된 오일의 산가는 18.79mgKOH/g으로 매우 높아 직접 전이에스테르화 반응이 불가능하다. 고체 산 촉매 하에서 전처리 반응을 실시하여 유리지방산을 전환 제거한 후 염기촉매를 이용해 전이에스테르화 반응을 진행한 결과 약 80%의 바이오디젤(FAME) 함량을 얻을 수 있었다. 지방산 조성 분석 결과 리놀레익산(Linoleic acid, C18:2), 올레익산(Oleic acid, C18:1), 팔미틱산(Palmitic acid, C16:0)이 대부분을 차지하며 이 중에서도 리놀레익산이 44.17%로 가장 많은 함량을 보였다. 이는 커피찌꺼기 추출 오일이 바이오디젤 원료유로 활용 가능성을 나타내는 결과로, 색소성분 등의 불순물을 효율적으로 제거하여 증류정제 전단계에서의 바이오디젤 순도와 생산 수율을 증대시키기 위한 추가 연구가 필요한 것으로 판단된다.