[논문]바이오매스로부터 급속 열분해를 통한 바이오오일의 생산기술 연구동향

김재곤; 박조용; 임의순; 하종한

doi:10.12925/jkocs.2014.31.3.453

바이오매스로부터 급속 열분해를 통한 바이오오일의 생산기술 연구동향
Research Trend of Bio-oil Production from Biomass by using Fast Pyrolysis 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.31 no.3, 2014년, pp.453 - 465

김재곤 (한국석유관리원 석유기술연구소) , 박조용 (한국석유관리원 석유기술연구소) , 임의순 (한국석유관리원 석유기술연구소) , 하종한 (한국석유관리원 석유기술연구소)

초록
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본 논문에서는 바이오매스로부터 급속열분해를 통해 난방용, 발전용 및 수송용 연료로 사용하기 위해 바이오오일을 생산하는 기술개발 현황을 나타내었다. 바이오매스를 작은 규모의 액체연료로 전환하기 위해 가장 효율적인 방법 중 하나는 급속열분해이다. 급속열분해를 통한 바이오오일은 $450^{\circ}C{\sim}600^{\circ}C$ 온도에서 바이오매스가 신속히 열분해 되어 증기 급냉를 위해 외부 산소가 없는 조건에서 생산된다. 이 바이오오일은 최초 건조 바이오매스 기준 최대 75 무게%까지 생산할 수 있지만, 일반적으로 60-75 무게% 수준이 적합하다. 본 연구에서는 바이오매스의 원료특성, 바이오오일 생산원리, 바이오오일의 특성 및 활용분야에 대한 최근의 개발현황을 살펴보았다.

Abstract ▼ AI-Helper

The paper provides a review on bio-oil production technology from biomass by using fast pyrolysis to use heating fuel, power fuel and transport fuel. One of the most promising methods for a small scale conversion of biomass into liquid fuels is fast pyrolysis. In fast pyrolysis, bio-oil is produced by rapidly heating biomass to intermediate temperature ($450{\sim}600^{\circ}C$) in the absence of any external oxygen followed by rapid quenching of the resulting vapor. Bio-oil can be produced in weight yield maximum 75 wt% of the original dry biomass and bio-oils typically contain 60-75% of the initial energy of the biomass. In this study, it is described focusing on the characterization of feedstock, production principle of bio-oil, bio-oil's property and it's application sector.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 바이오매스로부터 급속열분해를 통해 난방용, 발전용 및 수송용 연료로 사용하기 위해 바이오오일을 생산하는 기술개발 현황을 나타내었다. 바이오매스의 특성, 바이오오일의 생산 원리, 바이오오일의 특성 및 적용분야 등의 고찰을 통하여 바이오에너지로서 잠재성을 살펴보고자 한다.
본 논문에서는 바이오매스로부터 급속열분해를 통해 난방용, 발전용 및 수송용 연료로 사용하기 위해 바이오오일을 생산하는 기술개발 현황을 나타내었다. 바이오매스의 특성, 바이오오일의 생산 원리, 바이오오일의 특성 및 적용분야 등의 고찰을 통하여 바이오에너지로서 잠재성을 살펴보고자 한다.
본 논문에서는 바이오매스로부터 급속열분해를 통해 얻어지는 바이오오일 생산에 대한 기술개발 동향을 살펴보았다. 바이오에너지에는 다양한 종류가 있지만 부존자원 증감추세를 고려할 때 바이오매스로부터 에너지를 생산 및 보급하는 것이 향후 국가 신재생에너지 보급 목표를 달성하는데 매우 중요하다.

대상 데이터

반면, 바이오오일에는 활성산소가 많이 포함되어 있어 화학적으로 불안정하여 상온에서도 일부 유기화합물이 중합반응을 일으켜 고형물이 생성된다. 원소분석을 통하여 도출한 바이오오일의 화학식은 CH_1.9O_0.7로 산소 함량은 46 wt%이다. 이는 목질계 바이오매스의 산소함량 42 wt%와 유사한 수치이다.

후속연구

신재생에너지의 구성을 살펴보면 2035년 생산 목표량의 18%가 바이오에너지이다. 2012년 생산된 신재생에너지에서 바이오에너지가 차지하는 비중이 15.08%에 머물러 있으므로 목표를 달성하기 위해서는 앞으로 바이오에너지 생산량을 크게 증가시켜야 할 것이다.
1990년대 유럽 국가를 중심으로 꾸준한 연구가 진행되어온 결과, 현재 북미 지역, 브라질, 동남아시아와 남아프리카공화국 등 바이오매스 부존량이 높은 국가를 중심으로 급속열분해 공정의 상용화가 진행되고 있다. 또한, 점차 바이오오일이 가지는 화학 공업 원료물질로써의 잠재성에 대한 관심이 증폭되고 있으며 장차 이 분야에 대한 연구가 활발해질 것으로 예상된다. 특히 부가가치가 높은 특수 화학물질의 경우 비록 회수율이 높지 않아도 경제적 보상이 가능하기 때문에 더욱 많은 관심이 모아질 것으로 예상된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	2013년 기준 국내에서 상용화 규모로 생산되는 바이오에너지 종류는?	2013년 기준으로 국내에서 상용화 규모로 생산되는 바이오에너지에는 매립지가스, 흑액, 우드칩, 목재펠릿, 하수슬러지 고형연료, 폐목재, 바이오가스 및 바이오디젤 등이 있다[8]. 이 중에서 매립지가스, 흑액, 우드칩, 목재펠릿, 하수슬러지 고형연료, 폐목재, 바이오가스 등은 전기부문의 공급의무화 제도인 RPS 제도에서 바이오에너지로서 공급인증서(Renewable certificate, REC)로 적용되고 있다.
	바이오오일 생산 방식은?	바이오매스의 에너지 전환기술 중, 최근 주목 받는 기술에는 바이오오일 생산 기술이 있다[9-13]. 바이오오일은 바이오매스를 산소가 없는 조건 하에서 500 ℃ 내외의 고온에서 짧은 시간 동안 반응시켜 연료로 전환시키는 급속열분해를 통해 생산되고 있다. 급속열분해를 통한 바이오오 일은 최초 건조 바이오매스 기준 최대 75 무게%까지 생산할 수 있지만, 일반적으로 60-75% 수준이 적합하다.
	바이오매스의 에너지 전환기술 중 바이오오일의 장점은?	Fig. 1에서 보는 바와 같이 바이오오일은 바이오매스를 급속 열분해(fast pyrolysis)하여 얻는 액체연료로서 고체 원료에 비하여 에너지 밀도가 높아 운반, 저장 비용이 적게 들 뿐만 아니라 액체이므로 취급이 용이하여 난방용, 발전용 연료로서 이용가치가 높다[14-16]. 미국의 바이오매스 프로그램에서는 이러한 바이오오일을 고품질로 개질하여 최종적으로 수송용 연료인 휘발유나 경유 대체 연료로 사용하는 계획을 수립하고 있기도 하다[17].

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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