• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.67-74
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• 2012

바이오매스에서 얻어지는 바이오차는 토질 개량제와 탄소 격리제로 제한적인 분야에서 성공적으로 사용되고 있다. 현재 산업전반에서 CO2 에 의한 환경에 부정적인 영향을 완화시키고 지속가능성을 증진시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 고탄소 바이오차를 탄소 격리제 또는 시멘트의 혼화재로써 활용 가능성을 평가하고자 하였다. 견목재에서 얻어진 바이오차를 혼화재로 사용하여 시멘트 배합조건을 달리하면서 모타르의 압축강도, 마이크로구조, 압축강도, 유동성, 중량감소와 같은 화학적, 물리적 재료성질을 평가하였다. 또한 플리이애쉬를 사용한 모르타르의 역학적 특성과 비교 평가하였다.

• Carbon letters
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• 제26권
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• pp.66-73
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• 2018

We assessed the effects of combining bio-char with straw residue mulching on the loss of soil soluble nutrients and citrus yield in sloping land. The two-year study showed that straw residue mulching (ST) and bio-char application combined with straw residue (ST+BC) can significantly reduce soil soluble nutrient loss when compared with the control treatment (CK). The comparative volume of the soil surface runoff after each of the treatments was as follows: CK > ST > ST + BC. Compared with the CK, the runoff volume of the ST was reduced by 13.6 % and 8.5 % in 2014 and 2015, respectively. Compared with the CK, combining bio-char with the ST application reduced the loss of soluble nitrogen and improved the soil total nitrogen content reaching a significant level in 2015. It dramatically increased the soil organic matter content over the two year period (36.3% in 2014, 50.6% in 2015) as well as the carbon/nitrogen ratio (C/N) (16.6% in 2014 and 39.3% in 2015). Straw mulching combined with bio-char showed a trend for increasing the citrus yield.

• 유기물자원화
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• 제22권3호
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• pp.33-40
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• 2014

본 연구의 목적은 옥수수 재배 기간 동안 퇴비 및 바이오차를 시용한 토양에서 질소 무기화와 질산화율을 평가하였으며, 또한 유거수에 의한 총 탄소 및 질소 유실량을 산정하는 것이었다. 본 실험에 사용된 토성은 식양토였고, 비료 시용량은 토양검정 시비량으로서 $230-107-190kg\;ha^{-1}$($N-P_2O_5-K_2O$)이었으며, 바이오차 시용량은 토양무게 기준 0.2%이었다. 토양 시료는 15일 간격으로 채취하였으며, 시험구는 우분, 돈분 및 호기액비 처리구 와 각각의 처리구에 바이오차를 혼용하였다. 질소 무기화 및 질산화율은 일반적으로 파종 후 45일 토양 시료를 제외하고 유기성 퇴비만 시용한 구에 비해 바이오차를 혼용한 구에서 더 낮게 나타났으며, 호기액비 처리구에서 가장 높게 관측되었다. 유거수에 의한 총 탄소의 유실은 $1.5{\sim}3.0kg\;ha^{-1}$범위이었으며, 바이오차를 혼용한 돈분처리구에서만 $0.4kg\;ha^{-1}$ 저감되는 것으로 평가되었다. 또한 바이오차를 혼용함으로서 총 질소량이 돈분 및 호기소화액 처리구에서 각각 4.2 (15.1%) 와 $3.8(11.8%)kg\;ha^{-1}$이 줄어드는 것으로 나타났다.

• 자원리싸이클링
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• 제15권1호
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• pp.12-19
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• 2006

볏짚은 국내에서 유용한 재생 가능한 바이오매스이다. 유동층과 char 분리 장치가 구비된 급속 열분해 장치를 이용하여 볏짚으로부터 바이오오일의 생산에 대한 실험을 수행하였다. 본 연구는 온도변화에 따른 볏짚의 열분해 생성물의 분포와 생성물의 화학적 구성을 알아보고 바이오오일의 활용 가능성을 고찰하고자 했다. 급속 열분해 반응은 $466^{\circ}C,\;504^{\circ}C,\;579^{\circ}C$에서 각각 수행되었다. 유동화 매체로는 생성가스를 사용하였으며 유량은 약 30NL/min 였다. 볏짚의 열분해 결과 기체, 액체, 고체 물질을 얻을 수 있었으며, 기체물질은 GC(TCD, FID)를 이용하여 정성적, 정량적 분석을 하였다. 액체물질은 상등액과 tar가 풍부한 하등액으로 분리하여 발열량, 원소분석, 수분, GC/MS를 통해 화학구성성분을 분석하였다. 고체물질인 char는 원소분석을 하고 그 발열량을 측정하였다. 액체물질인 바이오오일은 화학특성 분석결과 대체 연료유뿐만 아니라 화학 원료물질로서의 사용가능성을 볼 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권4호
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• pp.382-386
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• 2006

볏짚은 국내에서 유용한 재생 가능한 바이오매스이다. 유동층과 char 분리 장치가 구비된 벤치 규모 급속 열분해 장치와 제올라이트 촉매를 이용하여 볏짚으로부터 바이오 오일의 생산에 대한 실험을 수행하였다. 본 연구는 제올라이트 촉매의 첨가에 따른 볏짚의 열분해 생성물의 분포와 바이오 오일의 화학적 구성을 알아보기 위한 것이다. 볏짚의 촉매 열분해 결과 무촉매 열분해에 비해 기체, char 성분은 증가하고 액체 성분은 감소하였다. 또한, 오일 중 수분이 탈산소의 영향으로 증대된 결과를 가져왔다. 촉매 열분해의 경우 오일 성분 중의 aromatics 성분이 증대되었고 발열량이 증가하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권5호
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• pp.732-738
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• 2018

Novel carbon-based solid acid catalysts were synthesized through a sustainable route from lipid-extracted microalgal residue of Dunaliella tertiolecta, for biodiesel production. Two carbon-based solid acid catalysts were prepared by surface modification of bio-char with sulfuric acid ($H_2SO_4$) and sulfuryl chloride ($SO_2Cl_2$), respectively. The treated catalysts were characterized and their catalytic activities were evaluated by esterification of oleic acid. The esterification catalytic activity of the $SO_2Cl_2$-treated bio-char was higher ($11.5mmol\;Prod.{\cdot}h^{-1}{\cdot}gCat.\;^{-1}$) than that of commercial catalyst silica-supported Nafion SAC-13 ($2.3mmol\;Prod.{\cdot}h^{-1}{\cdot}gCat.^{-1}$) and $H_2SO_4$-treated bio-char ($5.7mmol\;Prod.{\cdot}h^{-1}{\cdot}gCat.^{-1}$). Reusability of the catalysts was examined. The catalytic activity of the $SO_2Cl_2$-modified catalyst was sustained from the second run after the initial activity dropped after the first run and kept the same activity until the fifth run. It was higher than that of first-used Nafion. These experimental results demonstrate that catalysts from lipid-extracted algae have great potential for the economic and environment-friendly production of biodiesel.

• 한국자원리싸이클링학회:학술대회논문집
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• 한국자원리싸이클링학회 2005년도 추계정기총회 및 제26회 학술발표대회 고분자리싸이클링기술 특별심포지엄
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• pp.47-58
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• 2005

온도변화에 따른 볏짚의 열분해 생성물의 분포와 생성물의 화학적 구성을 알아보기 위하여 볏짚의 열분해 실험을 진행하였다. 열분해 온도는 약 466, 504, $579^{\circ}C$사이에서 진행하였다. 유동화 가스로는 생성가스를 사용하였으며 유량은 30L/min을 사용하였다. 볏짚의 열분해 결과 기체, 액체, 고체 물질을 얻을 수 있었다. 기체물질은 GC(TCD, FID)를 이용하여 성분 조성을 분석하였다. 액체물질은 상등액과 tar로 분리하여 발열량, 원소분석, 수분, GC/MS를 통해 화학구성성분을 분석하였다. 고체물질은 원소분석, 발열량을 측정하였다. 액체물질의 화학특성 분석결과 연료뿐만 아니라 화학 원료물질로서의 사용가능성을 볼 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제40권6호
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• pp.445-453
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• 2012

본 연구에서는 백합나무의 급속 열분해 공정에서 시료의 입자크기 및 함수율 조건이 열분해 산물(가스, 바이오오일, 바이오촤)의 수율과 물리 화학적 특성에 미치는 영향을 구명하였다. 시료의 함수율이 낮을수록 바이오오일의 수율은 증가하였으며 시료의 입자 크기는 수율 변화에 큰 영향을 미치지 않았다. 각 조건별로 생성된 바이오오일은 20~30%의 수분 함량과 pH 2.2~2.4, 발열량 16.6~18.5 MJ/kg의 수준을 나타내었으며 바이오오일 내 수분 함량은 높은 함수율 시료 조건에서 증가하는 것을 확인하였다. 바이오촤의 경우 80% 이상이 탄소로 이루어져있으며 발열량은 26.2~30.1 MJ/kg 수준으로 측정되었다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권3호
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• pp.447-452
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• 2016

It is imperative to develop an effective pathway to depolymerize lignin into liquid fuel that can be used as a bioheavy oil. Lignin can be converted into liquid products either by a solvent-free thermal cracking in the absence air, or thermo-chemical degradation in the presence of suitable solvents and chemicals. Here we show that the solvent-assisted liquefaction has produced promising results in the presence of metal-based catalysts. The supercritical ethanol is an efficient liquefaction solvent, which not only provides better solubility to lignin, but also scavenges the intermediate species. The concentrated sulfuric acid hydrolysis lignin (CSAHL) was completely liquefied in the presence of solid catalysts (Ni, Pd and Ru) with no char formation. The effective deoxy-liquefaction nature associated with scEtOH with aid hydrodeoxygenation catalysts, resulted in significant reduction in oxygen-to-carbon (O/C) molar ratio up to 61%. The decrease in oxygen content and increase in carbon and hydrogen contents increased the calorific value bio-oil, with higher heating value (HHV) of $34.6MJ{\cdot}Kg^{-1}$. The overall process is energetically efficient with 129.8% energy recovery (ER) and 70.8% energy efficiency (EE). The GC-TOF/MS analysis of bio-oil shows that the bio-oil mainly consists of monomeric species such as phenols, esters, furans, alcohols, and traces of aliphatic hydrocarbons. The bio-oil produced has better flow properties, low molecular weight, and high aromaticity.

• 청정기술
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• 제25권2호
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• pp.168-176
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• 2019

Spent coffee is one of biomass sources to be converted into bio-oil. However, the bio-oil should be further upgraded to achieve a higher quality bio-oil because of its high oxygen content. Deoxygenation under hydrotreating using different catalysts (catalytic hydrodeoxygenation; HDO) is considered as one of the promising methods for upgrading bio-oil from pyrolysis by removal of O-containing groups. In this study, the HDO of spent coffee bio-oil, which was collected from fast pyrolysis of spent coffee ($460^{\circ}C$, $2.0{\times}U_{mf}$), was carried out in an autoclave. The product yields were 72.16 ~ 96.76 wt% of bio-oil, 0 ~ 18.59 wt% of char, and 3.24 ~ 9.25 wt% of gas obtained in 30 min at temperatures between $250^{\circ}C$ and $350^{\circ}C$ and pressure in the range of 3 to 9 bar. The highest yield of bio-oil of 97.13% was achieved at $250^{\circ}C$ and 3 bar, with high selectivity of D-Allose. The carbon number distribution of the bio-oil was analyzed based on the concept of simulated distillation. The $C_{12}{\sim}C_{14}$ fraction increased from 22.98 wt% to 27.30 wt%, whereas the $C_{19}{\sim}C_{26}$ fraction decreased from 24.74 wt% to 17.18 wt% with increasing reaction time. Bio-oil yields were slightly decreased when the HZSM-5 catalyst and dolomite were used. The selectivity of CO was increased at the HZSM-5 catalyst and decreased at the dolomite.