• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권4호
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• pp.1421-1432
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• 2018

본 연구에서는 바이오매스로서 코코넛 폐기물을 $600^{\circ}C$에서 열분해하여 생성된 수상오일(water soluble oil)을 얻었다. 선박유로 사용되는 MDO(Marine Diesel Oil)와 바이오매스로서 코코넛 폐기물을 열분해하여 생성된 수상오일을 MDO에 15~20% 까지 혼합 후 유화시켜 제조된 바이오에멀젼 연료의 연소 특성에 대하여 연구 하였다. 엔진 배출가스 및 온도, 출력을 측정하기 위하여 엔진 다이나모메터를 사용하였다. 바이오에멀젼 연료는 수분이 함유되어 있어서 연소실내의 기화잠열을 빼앗아가 배출가스의 온도를 낮춰주는 것으로 나타났다. 바이오에멀젼 연료에 함유된 수분이 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 매연을 감소시키는 것으로 나타났다. 바이오에멀젼 연료의 사용으로 연소실내의 온도 감소는 질소산화물 배출을 저감하는 것으로 나타났다. 바이오오일 함유량이 증가 하면 수분함량도 증가하여 전체 발열량이 줄어들게 된다. 따라서 출력이 바이오에멀젼 연료 사용량에 비례하여 감소하는 특성을 나타내었다. 선박용 연료로 사용되는 중질유는 매연과 질소산화물을 많이 배출한다. 선박용 연료로 바이오에멀젼 연료를 사용하면 매연과 질소산화물 배출을 줄여줄 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권2호
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• pp.327-337
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• 2017

반 건조 소화 하수슬러지와 폐플라스틱을 혼합하여 파일롯 규모(85.3kg/hr)의 연속식 저온($510^{\circ}C{\sim}530^{\circ}C$) 열분해 실험을 하였다. 실험결과 열분해가스 발생량은 투입물 건량의 최대 68.3%, 발열량은 $40.9MJ/Nm^3$이었으며, 연속식 열분해에 따른 외기 유입율이 19.6%이었다. 오일은 투입물 건량의 4.2%가 발생하였고, 저위발열량은 32.5 MJ/kg이었으며 시설부식 등을 일으킬 수 있는 황과 염소의 함량이 각각 0.2% 이상이었다. 투입물 건량의 27.5%가 발생한 탄화물의 저위 발열량은 10.2 MJ/kg이었고, 용출시험 결과 지정폐기물에 해당하지 않았다. 열분해가스의 연소 배가스는 일산화탄소, 황산화물, 시안화수소 등의 배출농도가 특히 높았고, 다이옥신 (PCDDs/DFs)은 $0.034ng-TEQ/Sm^3$로서 법적 기준치 이내였다. 건조 배가스 응축으로 발생한 폐수는 수질오염물질 47개 항목 중 총질소, n-H 추출물질, 시안 등의 고농도 항목이 많아 전처리 후 하수처리장 등에서의 병합처리 방식을 고려할 필요가 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제47권3호
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• pp.344-359
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• 2019

Effects of various types of zeolite on the catalytic performance of hydrodeoxygenation (HDO) of bio-oil obtained from waste larch wood pyrolysis were investigated herein. Bifunctional catalysts were prepared via wet impregnation. The catalysts were characterized through XRD, BET, and SEM. Experimental results demonstrated that HDO enhanced the fuel properties of waste wood bio-oil, such as higher heating values (HHV) (20.4-28.3 MJ/kg) than bio-oil (13.7 MJ/kg). Water content (from 19.3 in bio-oil to 3.1-16.6 wt% in heavy oils), the total acid number (from 150 in bio-oil to 28-77 mg KOH/g oil in heavy oils), and viscosity (from 103 in bio-oil to $40-69mm^2/s$ in heavy oils) also improved post HDO. In our experiments, depending on the zeolite support, NiFe/HBeta exhibited a high Si/Al ratio of 38 with a high specific surface area ($545.1m^2/g$), and, based on the yield of heavy oil (18.3-18.9 wt%) and HHV (22.4-25.2 MJ/kg), its performance was not significantly affected by temperature and solvent concentration variations. In contrast, NiFe/zeolite Y, which had a low Si/Al ratio of 5.2, exhibited the highest improved quality for heavy oil at high temperature, with an HHV of 28.3 MJ/kg at $350^{\circ}C$ with 25 wt% of solvent.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.107-107
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• 2010

Hydrogen is an alternative fuel for the future energy which can reduce pollutants and greenhouse gases. Synthesis gas have played an important role of synthesizing the valuable chemical compound, for example methanol, DME and GTL chemicals. Renewable biomass feedstocks can be potentially used for fuels and chemical production. Current thermal processing techniques such as fast pyrolysis, slow pyrolysis, and gasification tend to generate products with a large slate of compounds. Lignocellulose feedstocks such as forest residues are promising for the production of bio-oil and synthesis gas. Pyrolysis and gasification was investigated using thermogravimetric analyzer (TGA) and bubbling fluidized bed gasification reactor to utilize forest woody biomass. Most of the materials decomposed between $320^{\circ}C$ and $380^{\circ}C$ at heating rates of $5{\sim}20^{\circ}C/min$ in thermogravimetric analysis. Bubbling fluidized bed reactor were use to study gasification characteristics, and the effects of reaction temperature, residence time and feedstocks on gas yields and selectivities were investigated. With increasing temperature from $750^{\circ}C$ to $850^{\circ}C$, the yield of char decreased, whereas the yield of gas increased. The gaseous products consisted of mostly CO, CO2, H2 and a small fraction of C1-C4 hydrocarbons.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.587-594
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• 2010

Hydrogen is an alternative fuel for the future energy which can reduce pollutants and greenhouse gases. Synthesis gas has played an important role of synthesizing the valuable chemical compounds, for example methanol, DME and GTL chemicals. Renewable biomass feedstocks can be potentially used for fuel and chemicals. Current thermal processing techniques such as fast pyrolysis, slow pyrolysis, and gasification tend to generate products with a large slate of compounds. Lignocellulose feedstocks such as forest residues are promising for the production of bio-oil and synthesis gas. Pyrolysis and gasification was investigated using thermogravimetric analyzer (TGA) and bubbling fluidized bed gasification reactor to utilize forest woody biomass. Most of the materials decomposed between $320^{\circ}C$ and $380^{\circ}C$ at heating rates of $5{\sim}20^{\circ}C$/min in thermogravimetric analysis. Bubbling fluidized bed reactor was used to study gasification characteristics, and the effects of reaction temperature, residence time and feedstocks on gas yields and selectivities were investigated. With increasing temperature from $750^{\circ}C$ to $850^{\circ}C$, the yield of char decreased, whereas the yield of gas increased. The gaseous products consisted of mostly CO, $CO_2$, $H_2$ and a small fraction of $C_1-C_4$ hydrocarbons.

• 공업화학
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• 제16권3호
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• pp.403-407
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• 2005

피마자유에서 얻어지는 methyl ricinoleate로부터 탈취 및 항균능력이 우수한 methyl undecenoate를 생산하는 열분해반응을 수행하였다. 이때의 수율은 주입한 methyl undecenoate의 생산수율이 가장 높은 최적예열온도와 최적열분해온도는 각각 $500^{\circ}C$ 및 $590^{\circ}C$이였으며, 이때의 수율은 주입 methyl ricinoleate 대비 46%이였다. 또한 이 최적온도를 기반으로 하고, methyl undecenoate 수율을 46%로 유지시키는 스케일 업 실험에서 연료주입속도를 스케일 업 인자로 하였을 경우, 부피가 18배 스케일 업된 반응기에서 약 20배 이상으로 연료주입속도를 스케일 업 할 수 있었다.

• 한국자원리싸이클링학회:학술대회논문집
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• 한국자원리싸이클링학회 2005년도 추계정기총회 및 제26회 학술발표대회 고분자리싸이클링기술 특별심포지엄
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• pp.75-82
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• 2005

바이오매스 열분해는 에너지와 가치있는 화학물질의 원료를 얻을 수 있는 유망한 방법 중의 하나이다. 열분해 반응기의 최적운전조건을 결정하기 위하여 기포유동층 반응기에서 상수리나무와 낙엽송의 열분해를 수행하였다. 온도, Uo/Umf, L/D가 생성물의 수율과 조성에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 상수리나무와 낙엽송 톱밥으로 유동층 급속열분해를 수행하였다. 반응온도, Uo/Umf, L/D, 원료주입량의 효과를 결정하였고, 최적조건은 다음과 같다 : $T\;=\;400^{\circ}C,\;U_o/U_{mf}\;=\;3.0,\;L/D\;=\;2.0$. 바이오오일의 최대 수율은 약 55%이었고, 주요 조성은 carbohydrate류, guaiacol류, furan류, phenol류, syringol류 화합물이었다. 생성가스는 CO, $CO_2$, 저분자 탄화수소이었고, 조성을 이용하여 측정한 가스수율은 계산치와 일치하였다.

• 공업화학
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• 제22권5호
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• pp.508-513
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• 2011

헴프(Hemp)는 빠른 성장과 재배가 용이한 특성을 가지고 있으며 전통적으로 인피(Bast)는 섬유산업에 이용되고 있다. 그러나 인피를 제외한 줄기(Stem)와 뿌리(Root)는 활용분야가 없어 대부분 부산물로서 폐기되고 있다. 이러한 헴프 부산물은 바이오-오일과 같은 바이오연료나 활성탄의 원료물질로 활용될 수 있다. 본 연구에서는 헴프 줄기, 뿌리 및 인피를 대상으로 열화학적 특성을 파악하였다. TGA를 이용해 열중량분석을 수행한 결과 헴프 부산물들의 분해영역은 대부분 $270{\sim}370^{\circ}C$ 라는 것을 확인하였다. TGA 분석으로부터 얻은 실험데이터는 미분법을 적용하여 전화율 변화에 따라 활성화에너지와 전지수인자를 계산하였다. 열분해반응에서 활성화에너지는 전화율 증가에 따라 증가하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제44권5호
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• pp.629-638
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• 2016

본 연구에서는 급속열분해 공정 중 팜 부산물(empty fruit bunch: EFB)에 존재하는 무기성분이 급속열분해 산물의 물리화학적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 팜 부산물에 존재하는 무기성분을 제거하기 위해 불산과 증류수를 사용하였으며, 팜 부산물의 회분 함량은 무기성분 제거 전 6.2 wt%에서 2.4 wt% (불산 처리: HF-EFB), 3.5 wt% (증류수 처리: DI-EFB)로 각각 감소하였다. 무기성분 정량 결과 팜 부산물에 다량 존재하고 있던 칼륨이 두 용매 모두에서 가장 높은 제거효율을 나타냈다(불산: 80.3%, 증류수: 78.3%). 무기성분이 제거된 팜 부산물은 유동형 급속열분해 장치를 이용하여(온도조건 $500^{\circ}C$, 체류시간 1.3초) 바이오오일, 바이오탄, 비응축성 가스로 변환시켰다. 바이오오일의 수율은 불산 처리 후 57.3 wt%, 증류수 처리 후 51.3 wt%로 각각 나타났다. 팜 부산물 내 무기성분 함량이 낮을수록 바이오탄의 수율은 감소하였고, 비응축성 가스의 수율은 증가하는 경향을 나타냈다. 바이오오일의 물리화학적 특성 분석결과에 의하면 수분 함량은 무기성분 제거 전 26.9%에서 불산 처리 후 9.9%로 감소한 반면 점도는 16.1 cSt에서 334 cSt로 증가하였다.

• 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.