• 에너지공학
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• 제25권1호
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• pp.23-28
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• 2016

미세조류를 이용하여 바이오 연료화 하는 연구가 청정에너지 및 대체에너지 개발에 따라 많이 이루어지고 있다. 미세조류를 바이오 연료로 이용하기 위해서는 미세조류에 대한 배양과 수확, 회수, 추출, 에너지 전환에 이르는 종합적인 기술개발이 필요한데 각 부분 마다 바이오에너지 생산에 필요한 생산 비용이 가격 경쟁력 면에서 아직 문제점이 있다. 현재까지의 기술 개발은 주로 배양에 초점이 맞추어져 있으며 가격 경쟁력을 가지는 저비용의 응집, 수거, 탈수, 건조 및 연료 추출과정을 거치는 연료화 공정의 개발은 매우 미흡한 상태이다. 미세조류의 응집수거는 미세조류가 물과 유사한 밀도로 물에서 분리하기가 어려운 물질이기 때문에 저비용으로 미세조류를 응집하고 수거하는 기술이 필요하다. 미세조류의 응집과 수거를 위해 초음파를 공정에 이용하는 하이브리드 방식의 공정은 기존 공정에 비하여 환경 위해 요소가 거의 없으며 저비용 고효율의 공정으로써 다음 세대의 에너지 공급원 확보를 위해 연구가 필요한 분야이다. 본 연구는 미세조류의 바이오연료로 추출하기 위한 전단계 공정으로 물에 부양된 미세조류를 효과적으로 응집하기 위해 초음파를 조사할 경우에 일어나는 유동과 미세조류 거동에 대한 메카니즘을 수치해석을 통해 규명함으로써 초음파를 이용한 미세조류 응집에 대한 최적 설계의 토대를 정립하는 것을 목적으로 수행하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.250-256
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• 2013

휘발유는 온도 및 햇빛 노출 등의 저장환경에 따라 산화에 의해 유기산 및 중축합 고분자 물질(검질)이 생성되어 금속재료의 부식과 고무수지 등의 열화 및 연료공급 시스템의 축적물로 남아 차량 문제를 유발시킬 수 있다. 최근에 LPG와 휘발유 겸용 차량에서 장기간 사용하지 않은 휘발유가 차량문제를 유발하거나, 옥탄가가 비이상적으로 낮은 연료들이 출현하고 있지만 명확한 원인규명이 되지 않은 상황이다. 이에, 휘발유의 산화에 대한 명확한 규명을 통해 저장환경, 품질변화 추정 등 관리방안을 제시하고자 하였다. 휘발유의 산화특성 규명을 위해 현재 유통되고 있는 자동차용 휘발유와 향후 보급가능 바이오에탄올 혼합연료(바이오에탄올 10%)에 대해 저장용기(차량 연료탱크, 폴리에틸렌(PE) 재질 및 철재 용기) 별, 저장환경(햇빛 노출(옥상), 햇빛 비노출(창고)), 대기 중 공기노출 등에 대한 산화열화 영향을 산화가 일어나기 쉬운 여름철(6월~10월)에 18주간 저장평가하여 실제 품질기준 항목에 미치는 영향을 분석하였다. 폴리에틸렌(PE) 재질 용기의 경우 마개 틈 또는 표면으로의 고옥탄가 저비점 성분의 증발로 옥탄가의 품질기준이 벗어나는 경우가 있었다. 특히 햇빛 노출의 상태에서는 휘발유 산화와 저비점 성분의 증발로 옥탄가 및 증기압이 급격히 감소하였고, 검(gum)질도 과량 생성되었다. 바이오에탄올 혼합연료도 유사한 결과를 나타내었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.10-24
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• 2007

본 연구에서는 연료전지의 전압을 $380[V_{DC}]$로 승압하기 위한 새로운 절연형 DC-DC 컨버터와 단상 $220[V_{DC}]$로 변환하기 위한 LC필터를 가진 PWM 인버터로 구성된 연료전지용 전력변환장치를 제안하였다. 여기서 기존의 컨버터보다 부품수가 적고 제어가 용이하며, 대용량에 적합한 새로운 DC-DC 컨버터는 2차측에 스위치 $S_5,\;S_6$을 추가로 구성하여 위상천이 폭을 조절함으로써 출력 전력을 제어할 수 있으며, 넓은 출력 전압 조정에서도 $93{\sim}97[%]$의 효율을 얻을 수 있다. 그리고 연료전지와 유사한 출력 특성을 갖는 연료전지 시뮬레이터를 구현하였으며, 적절한 데드 타임 td을 제어하여 고주파 변압기의 여자 전류의 피크값과 고주파 변압기 1차측 전류가 일치하는 부분에서 소프트 스위칭을 실현 시켰다. 또한 직렬 인덕턴스 La를 추가적으로 적절하게 설정하여 2차측의 스위치와 직렬 다이오드에 발생하는 서지 전압과 경부하시에 발생되는 도통 손실을 저감시켰다. 끝으로 TMS320C31보드와 EPLD를 이용한 PWM 스위칭 기법에 의해 동작하는 단상 인버터를 설계, 제작하여 가정용 교류전압 공급에 유용하게 활용할 수 있다.

• 에너지공학
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• 제19권2호
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• pp.73-80
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• 2010

고체산화물연료전지(SOFC)는 청정에너지기술로써 화학에너지를 전기에너지로 직접 전환한다. SOFC는 열병합발전과 결합하여 80%이상의 효율을 올릴 수 있으며 천연가스와 바이오가스 등 연료에 대한 융통성이 폴리머전해질막연료전지(PEMFC)보다 높다. YSZ전해질과 함께 SOFC에 주로 채용되는 공기극 재료는 아직까지 Sr이 첨가된 $LaMnO_3$(LSM)이다. LSM 이외에, 혼합전도성을 가지는 페로브스카이트로서 Sr첨가 $LaCoO_3$(LSCo), $LaFeO_3$(LSF), $LaFe_{0.8}Co_{0.2}O_3$(LSCF)는 공기극 임피던스가 LSM에 비해 현저히 낮아 연구가 증가하고 있다. 그러나 SOFC전극의 소결온도에서 YSZ과 고체반응을 일으키는 문제점과 열팽창 계수가 YSZ와 격차가 크게 나는 문제점 때문에 전극 제조가 복잡하다. 따라서 전해질과의 화학적 안정성 및 유사한 열팽창계수(TEC)를 가지면서 우수한 전기화학활성을 제공하는 것이 해결해야할 중요한 문제로 남는다.

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.42-47
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• 2015

국내에 유통되는 자동차용휘발유의 산소함량은 2.3 wt % 이하로 규제하고 있는 반면, 유럽 및 세계연료헌장(WWFC)에서는 2.7 wt % 이하로 규제하고 있다. 산소함량을 결정짓는 함산소물질은 내연기관 내에서 연료의 연소를 보조하여 옥탄가를 상승시키고, 불완전연소로 야기되는 CO, HC와 같은 배출가스 저감에 효과가 있는 것으로 보고되고 있다. 2000년대 이전 미국, 유럽 등에서 자동차용휘발유의 산소함량 변화에 따른 차량적용 평가연구가 추진된 바 있으나, 발전하고 있는 연료품질, 자동차기술현황을 반영한 국내실정의 연구는 많지 않다. 본 연구에서는 자동차용휘발유의 산소함량을 변화시킨 3종의 연료를 GDI, MPI 연료 분사 방식의 차량에 적용하여 비교 평가 하였다. 결과적으로 산소함량 변화에 따른 연비, 배출가스의 변화는 유사하였지만, GDI 엔진에서 산소함량이 증가할수록 PN은 감소하는 경향을 나타내었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권2호
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• pp.275-281
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• 2018

선박용 연료유가 연소하는 과정에서 배출되는 오염물질은 대기오염을 유발하고 인체에 유해한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 그에 따라, IMO에서는 선박에서 배출되는 오염물질을 규제하고 있다. 하지만 입자상물질(Particulate matter: PM)에 대한 규제는 아직 논의단계에 있으므로 선제적인 대응이 필요하다. 그러기 위해서는 입자상물질에 대한 기초적인 연구가 필수적이다. 이번 연구에서는 해상용 연료유에서 발생하는 입자상물질의 기초 데이터 구축을 위해 선박 디젤 엔진에 사용되는 연료유의 무차원 광소멸계수($K_e$)를 계측하여 분석하였다. 특성 비교를 위해 육상 디젤 엔진에 사용되는 연료유를 같은 방법으로 측정하였다. 두 연료유는 황함유량과 밀도에서 차이가 난다. 무차원 광소멸계수($K_e$)는 633 nm의 레이저를 이용하여 광학적인 방법으로 측정하고 중력식 필터법에 의해 채집된 입자상물질의 체적분율을 이용하여 결정하였다. 선박용 연료유에서 배출되는 입자상물질의 무차원 광소멸계수($K_e$)는 8.28이고, 육상용 연료유는 8.44이다. 두 연료유의 무차원 광소멸계수($K_e$)는 측정 불확도 범위내에서 거의 유사하였다. 하지만 Rayleigh limit 해법에서 구한 값과의 비교를 통해 광산란 비중이 클 수 있는 부분과 광투과율과 채집질량과의 관계를 통해 광소멸 특성이 상이할 수 있음을 확인하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권4호
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• pp.874-882
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• 2017

국내 외에서 대기오염에 대한 관심이 점점 증가함에 따라 자동차 및 연료관련 분야의 연구자들은 새로운 엔진설계, 향상된 후처리장치, 청정연료 그리고 연료품질향상을 통해 자동차의 배출가스 감소를 위하여 지속적으로 노력해 왔다. 따라서, 본 연구에서는 자동차의 증발가스와 성능, 환경성에 대해 살펴보고자 하였으며, 연료의 옥탄가 향상제로 쓰이는 바이오 에탄올, 바이오 부탄올, 바이오 ETBE (Ethyl Tertia ry Butyl Ether), MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether)가 환경에 미치는 문제점에 대해 살펴보고자 하였다. 주로 휘발유의 옥탄가 향상제로 쓰이는 바이오 에탄올, 바이오 부탄올, 바이오 ETBE, MTBE가 휘발유 연료 특성 중 증발가스에 미치는 영향에 대해 살펴보았으며, 바이오 연료 특성에 대한 가솔린 자동차의 가속 및 동력 성능을 살펴보았다. 실험결과 증발가스는 최대 1.04g/test로 모든 시험 연료가 국내 배출가스 기준에 부합함을 알 수 있었으며, 원료에 대한 증기압 측정 결과 바이오에탄올 15kPa, 바이오 부탄올 1.6k Pa로 E3급 연료 제조 시 바이오 부탄올 함유량을 늘리면 증기압과 증발가스 또한 낮게 나타났다. 또한, 바이오 연료의 종류에 따라 유사한 가속 및 동력 성능을 나타내었으며, 바이오 부탄올과 바이오 에탄올 비교시 가속 성능이 약 3.9%, 출력은 0.8% 개선되었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2953-2961
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• 2008

습식 석탄가스화란 석탄을 물과 혼합한 슬러리 형태(CWM, Coal Water Mixture)로 사용하는 것을 말하며, 분류층 가스화기에 빠르게 적용되었던 이유는 석유류 가스화와 공급방식이 유사하다는 점에서 출발하였다고 볼 수 있다. 1950년도에 사용되어 왔던 석유류 가스화 이용은 1970년 이후로는 유가 상승의 영향으로 석탄가스화로 바뀌게 되었다. 합성가스의 활용공정인 화학물질 제조 또는 복합발전의 운전 압력이 대부분 높기 때문에 가스화 압력을 높게 유지하기 위하여 슬러리 공급 방식이 많이 이용되었다. 슬러리 형태의 석탄 연료는 석유류가스와 시스템을 유사하게 활용할 수 있는 장점이 있으며, 특별히 고압을 필요로 하는 경우에도 비교적 간단한 시스템을 이용하여 공급 가능하다. 본 고에서는 현재까지 한국에너지기술연구원에서 수행된 습식 석탄가스화 기술개발 내용에 대하여 기술하고자 하였다.

• 분석과학
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• 제26권4호
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• pp.276-286
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• 2013

국내 유해폐기물의 적정 관리를 위해 폐유 및 액상연료 공정에서 발생한 폐기물 중 규제 무기물질류의 배출특성을 조사하였다. 사업장은 올바로시스템에 등록된 폐기물 배출업체를 대상으로, 유럽폐기물 분류체계(EWC, European Waste Catalogue)의 폐유 및 액상연료 공정(EWC 13)과 유사한 폐기물 발생업체를 선정하였다. 조사대상 사업장 37 개 업체를 현지 방문하여 원료, 생산제품, 생산 공정, 폐기물의 종류 및 배출과정을 조사하고 생산 공정에서 배출되는 51 개의 폐기물을 채취하여 무기물질류 16 항목(Cd, Pb, Cu, Hg, As, CN, Cr, $Cr^{6+}$, Ba, Be, F, Ni, Sb, Se, V, Zn)에 대한 함량분석을 수행하였다. 분석결과, 모든 공정에서 발생된 폐기물에서 주로 Sb가 검출되었고, 6~419(평균 98) mg/kg의 농도 범위를 나타내었다. EWC 판정 절차를 통해 국내 폐유 및 액상연료 공정에서 발생된 폐기물을 판정한 결과, EWC 중분류 24공정 중 절대유해폐기물로 분류해서 관리해야할 공정은 16 개, 상대유해폐기물로 관리가 필요한 공정은 8 개로 판단되었다. 폐기물의 배출특성을 통해 유해물질 함유 자료를 확보하고 폐기물 목록에 대한 데이터베이스를 구축함으로써 유해폐기물의 안전처리를 통한 환경오염을 방지할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권4호
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• pp.231-236
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• 2014

톱밥은 목재부산물로 생산되는 바이오매스 자원으로 액화할 경우 가솔린에 함유된 고옥탄가 물질과 유사한 화학구조를 가지고 있기 때문에 액체 연료물질로서 사용할 수 있는 가능성이 높다. 본 연구에서는 톱밥의 열화학적 전환방법으로 아세톤-용매분해반응을 실시하여 반응온도, 반응시간, 용매의 종류가 미치는 영향과 분해 생성물 등과 같은 분해특성을 조사하였다. 아세톤-용매분해반응에 의해 톱밥으로부터 생성된 액상 생성물은 다양한 케톤, 페놀 및 퓨란 화합물이었다. 액상생성물의 연소열량은 7,824 cal/g이었으며, $350^{\circ}C$, 40분에서 액상생성물의 에너지 수율과 질량수율은 각각 60.8%, 386.4 g-oil/100 g-sawdust를 얻었다. 아세톤을 사용한 톱밥의 용매 열분해 반응시 생성된 주요물질은 4-methyl-3-pentene-2-one, 1,3,5-trimethylbezene, 2,6-dimethyl-2,5-heptadiene-4-one, 3-methyl-2-cyclopenten-1-one 등과 같은 케톤화합물로서 고옥탄가의 액체 연료로 사용 가능한 물질인 것으로 판단되었다.