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커피박 열분해유를 연료로 사용하는 디젤 발전기의 연소 및 배출물 특성에 관한 연구
A Study on Combustion and Emission Characteristics of Diesel Generator Fuelled with Coffee Ground Pyrolysis Oil 원문보기

한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.30 no.6, 2019년, pp.567 - 577  

박준하 (숭실대학교 기계공학과) ,  이석환 (한국기계연구원 그린동력연구실) ,  강건용 (한국기계연구원 그린동력연구실) ,  이진욱 (숭실대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Due to the depletion of fossil fuels and environmental pollution, demand for alternative energy is gradually increasing. Among the various methods, a method to convert biomass into alternative fuel has been proposed. The bio-fuel obtained from biomass through pyrolysis process is called pyrolysis oi...

주제어

#열분해유   #커피박   #급속 열분해   #바이오매스   #노멀 부탄올   #디젤 발전기  

표/그림 (17)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 커피박을 원료로 열분해하여 제조된 커피박 바이오 원유(coffee ground pyrolysis oil, CGPO)를 디젤엔진에 적용하고자 하였다. 디젤-부탄올-CGPO가 포함된 혼합연료의 적절한 혼합 비율을 평가하기 위해 디젤, 부탄올, CGPO를 여러 비율로 혼합한 샘플 연료를 다양하게 제조하여 Ternary Plot 을 작성하였으며 상분리 없이 안정적으로 혼합되는 영역을 찾았다.

가설 설정

  • 11에서는 발전기 출력에 따른 도시 질소산화물 배출량을 연료별로 나타내었다. 모든 부하조건에서 혼합연료가 디젤보다 NOx 배출량이 낮다. NOx 배출량은 연소실 내부 온도, 압력과 연료 내의 산소 함유량에 좌우되는데 연소실 피크 온도가 높을수록, 연료 내 산소 함유량이 높을수록 발생량이 증가한다 12) .
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
바이오매스를 연료로 전환하는 과정 중 열분해란 무엇인가? 식물계 바이오매스를 연료로 전환하기 위해서는 탄소, 수소, 산소로 이루어진 고분자 결합을 열을 가해 끊어야 하는데, 필요한 산화제의 양에 따라 직접 연소, 가스화, 열분해 등으로 나눌 수 있다. 이중 열분해는 무산소 상태에서 수초 내에 고열을 가하여 액상의 유도체와 기상 연료를 생산하는 방법이다. 이때 생산된 액상의 유도체를 열분해유(pyrolysis oil, PO) 혹은 바이오 원유(bio-oil)라고 부른다.
화석연료의 장점은 무엇인가? 화석연료는 높은 에너지 밀도, 수송과 운반 편의성 등 에너지원으로서 많은 장점을 갖고 있다. 2017년기준 세계 에너지 사용량 중 81%가 화석연료를 통해 생산된 에너지이다 1) .
바이오매스를 연료로 전환하는 방법이 주목 받고 있는 이유는? 그 중 식물계 바이오매스를 연료로 전환하는 방법이 제안되고 있다. 식물계 바이오매스는 셀룰로오즈(cellulose), 헤미셀룰로오즈 (hemicellulose), 리그닌(lignin) 등 천연 고분자가 주성분인 바이오매스로 자원을 재활용할 수 있을 뿐만 아니라 식물의 생장을 통한 이산화탄소 저감효과까지 얻을 수 있는 이점이 있다. 대표적인 공급 원료로는 목재부산물, 볏짚이나 옥수수 대와 같은 농업부산물 또는 폐지와 같은 도시 폐 바이오매스 등이 있다.
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참고문헌 (14)

  1. J. F. Nicole, "World Energy Out look 2018", IEA Publications, 2018. 

  2. D. Chiaramonti, M. Bonini, E. Fratini, G. Tondfi, K. Gartner, A. V. Bridgwater, H. P. Grimm, I. Soldaini, A. Webster and P. Baglioni, "Development of emulsions from biomass pyrolysis liquid and diesel and their use in engines - Part 2: Tests in diesel engines", Biomass & Bioenergy, Vol. 25, No.1, 2003, pp.101-111, doi: https://doi.org/10.1016/S0961-9534(02)00184-8as. 

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  3. A. V. Bridgwater, "Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading", Biomass & Bioenergy, Vol. 38, 2012, pp.68-94, doi: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2011.01.048. 

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  4. M. Ikura, M. Stanciulescu and E. Hogan, "Emulsification of Pyrolysis Derived Bio-oil in Diesel Fuel", Biomass & Bioenergy, Vol. 24, No. 3, 2003, pp. 221-232, doi: https://doi.org/10.1016/S0961-9534(02)00131-9. 

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  5. D. Mohan, C. U. Pittman, and P. H. Steele, "Pyrolysis of Wood/Biomass for Bio-oil: A Critical Review", Energy & Fuels, Vol. 20, No. 3, 2006, pp. 848-889, doi: https://doi.org/10.1021/ef0502397. 

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  6. A. Oasmaa, E. Kuoppala, J. Selin, S. Gust, and Y. Solantausta, "Fast Pyrolysis of Forestry Residue and Pine. 4. Improvement of the Product Quality by Solvent Addition", Energy & Fuels, Vol. 18, No. 5, 2004, pp. 1578-1583, doi: https://doi.org/10.1021/ef040038n. 

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  7. P. Weerachanchai, C. Tangsathitkulchai, and M. Tangsathitkulchai, "Phase behaviors and fuel properties of bio-oil-diesel alcohol blends", World Academy of Science, Engineering and Technology, Vol. 56, 2009, pp. 387-393, doi: https://doi.org/10.1021/ef501176z. 

  8. T. Y. Kim, and S. H. Lee, "Combustion and emission characteristics of wood pyrolysis oil-butanol blended fuels in a DI diesel engine", International Journal of Automotive Technology, Vol. 16, No. 6, 2015, pp.903-912, doi: https://doi.org/10.1007/s12239-015-0092-4. 

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  9. C. Bertoli, J. D'Alessio, N. Del Giacomo, M. Lazzaro, P. Massoli, and V. Moccia, "Running Light-duty DI Diesel Engines with Wood Pyrolysis Oil", SAE Technical Papers, 2000, doi: https://doi.org/10.4271/2000-01-2975. 

  10. S. Lee, K. Kang, M. Kim, and J. Lim, "Performance and Emission Characteristics of an IDI Diesel Generator Fueled with Wood Pyrolysis Oil/Butanol Blended Fuels", Transactions of KSAE, Vol. 25, No. 3, 2017, pp.380-388, doi: https://doi.org/10.7467/KSAE.2017.25.3.380. 

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  11. International Coffee Organization, "Imports by all importing non- member countries", 2018, retrieved from http://www.ico.org/Market-Report-17-18-e.asp. 

  12. J. B. Heywood, "Internal Combustion Engine Fundamentals", McGraw Hill, USA, 1988. 

  13. Z. A. Mansurov, "Soot Formation in Combustion Process", Combustion, Explosion, and Shock Waves, Vol. 41, No. 6, 2005, pp.727-744, doi: https://doi.org/10.1007/s10573-005-0083-2. 

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  14. C. K. Westbrook, W. J. Pitz, and H. J. Curran, "Chemical Kinetic Modeling Study of the Effects of Oxygenated Hydrocarbons on Soot Emissions from Diesel Engines", J. Phys. Chem, Vol. 110, No. 21, 2006, pp.6912-6922, doi: https://doi.org/10.1021/jp056362g. 

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