• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.116-125
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• 2014

Pyrolysis oil (PO), derived from biomass through fast pyrolysis process have the potential to displace significant amounts of petroleum fuels. The PO derived from wood has been regarded as an alternative fuel to be used in diesel engines. However, the use of PO in a diesel engine is very limited due to its poor properties like low energy density, low cetane number, high acidity and high viscosity of PO. Therefore, one of the easiest way to adopt PO to diesel engine without modifications is blended with other fuels that have high centane number. However, PO that has high amount of polar chemicals is immiscible with non polar hydrocarbons of diesel or biodiesel. Thus, to stabilize a homogeneous phase of diesel/biodiesel-PO blends, a proper surfactant should be used. Nevertheless, PO which was produced from different biomass type have varied characteristics and this complicates the selection of a suitable additive for a specific PO-diesel emulsion. In this regard, a more simple approach such as the use of a co-solvent like ethanol or butanol to induce a more stable phase of the PO-diesel mixture could be a promising alternative. In this study, a diesel engine operated with diesel/biodiesel-PO-butanol blends was experimentally investigated. Performance and gaseous & particle emission characteristics of a diesel engine were examined under the engine loads of IMEP 0.2 ~ 0.8MPa.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제35권1호
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• pp.37-45
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• 2010

Since SRC (Short-term Rotation Coppice) such as poplar and willow can be harvested in three years, they are known to be a potential forest biomass as fuel for a power plant. The production system including transplanting and harvesting is, however, necessary to be mechanized because such a biomass should be handled in a massive volumetric size. A pull-type stem-cutting transplanter was developed in the research as the first step to realize the production of SRC. A needle-like transplanting device pushes a stem-cutting into the prepared soil bed by a pneumatic cylinder, and another device firms soil around a stem-cutting transplanted. Since this is an intermittent operation, it was necessary to develop a zero horizontal velocity mechanism which enabled only the transplanting needle part to continue a zero horizontal movement relative to the ground during the transplanting operation even when the tractor kept moving forward. The 2-row transplanter can transplant stem-cuttings at the rate of 6.5 seconds per row without missing a single attempt. The planting depth and distance were well maintained and controlled. Their CVs were between 2.1~3.4% and 0.87~1.7% for the depth and the distance, respectively. Although, the transplanted stem-cuttings tended to lean outward from the back-view and forward from the side view, they were planted within the range of $3^{\circ}$ from the upright position.

• 유기물자원화
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• 제16권1호
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• pp.79-88
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• 2008

지구온난화에 따른 대체연료의 하나로 바이오에탄올의 생산이 증대되면서 곡물가격 상승과 같은 문제를 야기하고 있다. 차세대 바이오에탄올의 원료로서 목질계 바이오매스는 큰 잠재성에도 불구하고 높은 생산단가로 인하여 상업화 되지는 않고 있다. 생산단가의 절감을 위해 필요한 핵심기술은 가수분해율을 높이고 단당의 회수율을 높이는 것으로 전체 바이오에탄올 생산공정에서 열화학적 전처리이다. 본 연구에서는 목질계 바이오에탄올 제조공정에서의 열화학적 전처리에 대하여 소개하고 극복해야 할 문제들에 대하여 제시하고자 한다. 산, 알칼리, 열수, 용매, 암모니아, 산소 등을 첨가하는 전처리는 리그닌과 헤미셀룰로오스를 제거하고 셀룰로오스의 결정성을 감소시킨다. 이러한 전처리 방식들은 침엽수, 활엽수, 곡식의 줄기 등 목질계 원료에 따라 최적의 처리 조건들이 확립되어져야 한다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권10호
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• pp.1403-1412
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• 2013

Ethanol fuel production from lignocellulosic biomass is emerging as one of the most important technologies for sustainable development. To use this biomass, it is necessary to circumvent the physical and chemical barriers presented by the cohesive combination of the main biomass components, which hinders the hydrolysis of cellulose and hemicellulose into fermentable sugars. This study evaluated the hydrolytic capacity of enzymes produced by yeasts, isolated from the soils of the Brazilian Cerrado biome (savannah) and the Amazon region, on sugarcane bagasse pre-treated with $H_2SO_4$. Among the 103 and 214 yeast isolates from the Minas Gerais Cerrado and the Amazon regions, 18 (17.47%) and 11 (5.14%) isolates, respectively, were cellulase-producing. Cryptococcus laurentii was prevalent and produced significant ${\beta}$-glucosidase levels, which were higher than the endo- and exoglucanase activities. In natura sugarcane bagasse was pre-treated with 2% $H_2SO_4$ for 30 min at $150^{\circ}C$. Subsequently, the obtained fibrous residue was subjected to hydrolysis using the Cryptococcus laurentii yeast enzyme extract for 72 h. This enzyme extract promoted the conversion of approximately 32% of the cellulose, of which 2.4% was glucose, after the enzymatic hydrolysis reaction, suggesting that C. laurentii is a good ${\beta}$-glucosidase producer. The results presented in this study highlight the importance of isolating microbial strains that produce enzymes of biotechnological interest, given their extensive application in biofuel production.

• 한국정밀공학회지
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• 제30권2호
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• pp.137-142
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• 2013

The indiscriminate use of the fossil fuel has caused serious environmental pollutions such as the shortage of energy and global warming. Microalgae have being emphasized as $3^{rd}$ generation biomass which makes the carbon dioxide reduce effectively as well as produces the biofuel. Large scale production of microbial biomass by continuous culture is a quite challenging issue, because off-line optimization strategies of a microbial process utilizing a model-based scheme give rise to many difficult problems. In this paper, the static and simple control method which was able to be applied in time-variant growth environment and large scale of algae culture was studied. The significant disturbances in on-line measurement of cell density were reduced by Savitzky-Golay FIR smoothing filter. Dunaliella salina was cultivated continuously in a flat panel photobioreactor by the on-off control of the turbidostat process.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.448-452
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• 2016

새로운 수송용 에너지자원으로 각광받는 바이오매스의 효율적인 당화를 위한 전처리방법이 연구되고 있다. 최근 바이오매스의 에너지 전환 공정 중 전처리 비용이 높은 비중을 차지하고 있으며 이중 폐수처리가 커다란 문제점으로 지적되고 있다. 따라서 폐수발생을 줄이고 재사용이 용이한 유기용매(Organosolv)를 이용한 전처리를 수행하였으며, 전처리 바이오매스의 잔류 고형물의 양과 제거된 성분의 양을 이용하여 바이오매스의 전처리 효과를 효소당화를 통해 알아보았다. 전처리에 사용한 유기용매로는 99.5 wt% 에탄올을 사용하였고, 초본계 바이오매스인 옥수수대(corn stover)를 이용하여 전처리 하였다. 전처리 효과는 $130{\sim}190^{\circ}C$ 조건에서 시간대별로 진행하여 전처리된 바이오매스의 효소당화를 통하여 확인하였다. 효소당화결과로 가장 높은 글루코오스 당화율을 보였던 전처리 온도는 $190^{\circ}C$에서 반응시간 70분 이상의 조건 이였으며, 이 때 68% 이상의 당화율을 얻을 수 있었다. 또한 전처리 바이오매스의 잔류 고형물(Solid remaining)은 70% 이상이었고, 대부분의 셀룰로오스(Cellulose)와 헤미셀룰로오스(Hemicellulose)의 손실이 미비하여 대부분의 당 성분을 회수할 수 있다는 장점을 보였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제29권4호
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• pp.638-652
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• 2012

본 연구는 바이오매스에 기인한 에너지와 관련하여, 첨부된 문헌에 의하여 작성되었으며, 바이오에탄올, 바이오디젤 및 바이오가스에 대하여 본 논문을 작성하게 된 배경, 제조공정, 각국의 생산량, 시장현황, 규격 및 정책을 다루었다. 이 논문은 바이오 에너지와 관련하여 전반적인 지식과 장차 바람직한 방향을 모색하는 데에 도움을 줄 것이다. 바이오에너지는 신재생에너지로서 유용한 에너지이며, 다각도로 활용 방안을 모색하여야 한다. 결론에 현재의 상황을 고려하여 몇가지 방향을 제시하였다.

• 공업화학
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• 제24권6호
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• pp.579-586
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• 2013

화석 연료의 고갈 및 온실가스 배출문제로 인해 보다 환경 친화적인 바이오매스 유래의 고분자 생산에 대한 연구가 진행되고 있다. 폴리우레탄은 -OH 화합물과 -NCO 화합물의 중합반응에 의해 생성된 우레탄(-NHCOO-) 결합을 포함하는 고분자 화합물을 통칭하며 자동차, 건축, 화학 분야에서 가장 광범위하게 사용된다. 폴리우레탄의 원료인 폴리올과 이소시아네이트는 식물성 천연유지, 셀룰로오스, 리그닌 등 재생 가능한 바이오매스로부터 생산이 가능하다. 식물성 천연유지 유래의 바이오폴리올은 이미 상업적 규모로 생산되고 있다. 본 총설은 다양한 바이오매스로부터 바이오폴리올, 바이오이소시아네이트, 이소시아네이트 대체화합물 관련 최신 기술개발 동향 및 이를 기반으로 합성된 바이오폴리우레탄의 특성을 평가하고, 바이오폴리우레탄의 응용분야와 함께 전망을 분석하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제30권1호
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• pp.77-82
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• 2021

철강 산업에 있어서 CO2 배출량 감소는 중요한 이슈이며, CO2 배출 감소를 위해 코크스를 일부 대체할 수 있는 탄재 연료의 연구는 필요하다. 한편, 바이오매스 연료는 고정 탄소를 일부 함유하고 있으며, 반탄화 공정을 통해 연료내 탄소의 함량을 증가시킬 수 있다. 바이오매스 연료 중 커피박은 약 55 mass%의 탄소를 함유하고 있으며, 국내에서 연간 약 27만 ton이 매립 또는 소각되고 있다. 또한, 연간 커피 소비량의 증가로 인한 재활용 공정에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 반탄화 공정을 통한 커피박 내 고정 탄소의 농도에 미치는 온도의 영향을 연구하였다. 또한, 반탄화 커피박의 용해 실험을 통해 금속 샘플 내 탄소 농도와 용해 효율에 대한 코크스와 혼합비의 영향을 조사하였다.

• 신재생에너지
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• 제19권1호
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• pp.1-11
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• 2023

A large amount of carbon monoxide (CO) is generated in circulating fluidized bed combustion, the process whereby a hot cyclone separates unburned fuel. However, calcium sulfate (CaSO₄), when combined with a high CO content, can cause fouling on the surface of the steam tube installed inside the integrated recycle heat exchangers (INTREX). In this study, CaSO₄ decomposition was investigated using 0.2-3.2 vol.% CO and 1-3 vol.% oxygen (O₂) at 850℃ for 20 min in a lab-scale fluidized bed reactor. The results show that CaSO₄ decomposes into CaS and CaO when CO gas is supplied, and SO₂ emissions increase from 135 ppm to 1021 ppm with increasing CO concentration. However, the O₂ supply delayed SO₂ emissions because the reaction between CO and O₂ is faster than that of CaSO₄; nevertheless, when supplied with CaCO₃, the intermediate product, SO₂ was significantly released, regardless of the CO and O₂ supply. In addition, agglomerated solids and yellow sulfur power were observed after solid recovery, and the reactor distributor was corroded. Consequently, a sufficient O₂ supply is important and can prevent fouling formation on the INTREX surface by suppressing CaSO₄ degradation.