[논문]급속 열분해 바이오 오일의 활용 및 품질기준

박조용; 도진우

doi:10.7316/khnes.2020.31.2.223

급속 열분해 바이오 오일의 활용 및 품질기준
Utilization and Quality Standard of Fast Pyrolysis Bio-Oil 원문보기

한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.31 no.2, 2020년, pp.223 - 233

박조용 (한국석유관리원 석유기술연구소) , 도진우 (한국석유관리원 석유기술연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Fast pyrolysis is one of the most promising technologies for converting biomass to liquid fuels. Pyrolysis bio-oil can replace petroleum-based fuels used in various thermal conversion devices. However, pyrolysis bio-oil is completely different from petroleum fuels. Therefore, in order to successfully use pyrolysis bio-oil, it is necessary to understand the fuel characteristics of pyrolysis bio-oil. This paper focuses on fuel characteristics and upgrading methods of pyrolysis bio-oil and discusses how these fuel characteristics can be applied to the use of pyrolysis bio-oils. In addition, the fuel quality standards of fast pyrolysis bio-oil were examined.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. The schematic diagram of the fluidized-bed reactor fast pyrolysis system⁴⁾
표 Table 1. The properties of fast pyrolysis bio-oil^3,9)
그림 Fig. 2. Overview of fast pyrolysis upgrading method
그림 Fig. 3. Three phase diagram for ethanol blends²⁰⁾
그림 Fig. 4. Batch reactive distillation setup
표 Table 2. Properties of pyrolysis oil and pyrolysis oil derived fuels⁸⁾
표 Table 3. Detailed requirements for pyrolysis liquid biofuels (ASTM D7544)
표 Table 4. Detailed requirements for pyrolysis liqiud biofuels (EN 16900)

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 열분해 바이오 오일의 연료 특성과 업그레이딩 방법을 알아보고 열분해 바이오 오일의 활용 방법에 대해 알아보겠다. 또한 미국과 유럽에서 설정하고 있는 보일러용 급속 열분해 바이오 오일의 품질기준에 대해서도 알아보겠다.
물리적 방법은 바이오 오일이 기존 석유제품과 상이한 특성을 갖고 있기 때문에 이를 개선하여 연료로서의 특성을 향상시키기 위해 실시된다. 예를 들어 바이오 오일에 포함되어 있는 바이오촤를 제거하기 위해 필터를 하거나 점도를 낮추기 위해 용매를 첨가한다.
본 논문에서는 열분해 바이오 오일의 연료 특성과 업그레이딩 방법을 알아보고 열분해 바이오 오일의 활용 방법에 대해 알아보겠다. 또한 미국과 유럽에서 설정하고 있는 보일러용 급속 열분해 바이오 오일의 품질기준에 대해서도 알아보겠다.

제안 방법

알코올로는 에탄올, 부탄올, 프로판올을 사용하여 발열량, pH, 안정성 등을 알아보았다. 또한 상온에서 12개월 동안의 안정성을 평가하기 위해 가속 노화 조건인 80℃에서 24시간 방치한 후의 수분 함량과 동점도 변화를 측정하였다. 수분 함량과 동점도 변화는 크지 않았고, 이는 1년 동안 저장 안정성을 보장함을 의미한다.
는 열분해 바이오 오일 10-40%, 바이오디젤 10-40%, 알코올 20-80%를 혼합하여 블랜딩 연료를 제조하였다. 알코올로는 에탄올, 부탄올, 프로판올을 사용하여 발열량, pH, 안정성 등을 알아보았다. 또한 상온에서 12개월 동안의 안정성을 평가하기 위해 가속 노화 조건인 80℃에서 24시간 방치한 후의 수분 함량과 동점도 변화를 측정하였다.
디젤엔진에 사용하기 위해서는 블랜딩, 에멀젼과 같은 업그레이딩이 필요하다. 엔진 또는 연소 효율을 증가시키기 위해서 연료에 연소성능 향상제를 첨가한다.

대상 데이터

GT2500의 산업용 터빈은 등유 대신에 디젤을 사용하였다. GT2500은 처음으로 20% 경유와 80%의 열분해 바이오 오일을 혼합하여 가스터빈에 적용하였다.
터빈은 석유제품으로 시작하였다. GT2500의 산업용 터빈은 등유 대신에 디젤을 사용하였다. GT2500은 처음으로 20% 경유와 80%의 열분해 바이오 오일을 혼합하여 가스터빈에 적용하였다.
또한, 위스콘신주 Manitowoc의 20 MW 보일러의 석탄 화력 발전에도 혼소 연료로 사용되었다.
Orenda Aerospace에서 열분해 바이오 오일을 산업용 가스터빈에 처음으로 적용하였다. 적용된 가스터빈은 2.5 MWe급 GT2500로 우크라이나의 Mashproekt 에 의해 설치되었다. 점도를 낮추기 위해 연료는 70℃ 까지 증가시켰고 연료를 생산하는 동안에 회분과 알칼리 금속 함량을 감소시겼다.

성능/효과

는 열분해 바이오 오일의 저장에 따른 동점도 증가를 감소시키고 저장안정성을 증가시키기 위해 메탄올, 에탄올, 아세톤, 에틸아세테이트 등을 10% 첨가하여 블랜딩을 만들었다. 가속 노화 실험 동안 수분 함량은 증가한 반면에 산가와 동점도는 감소하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	바이오연료로 전환하는 방법 중 열분해 반응의 특징은 무엇인가?	화석연료의 개발, 사용으로 인해 환경문제가 대두되면서 이산화탄소를 흡수하여 자란 바이오매스를 원료로 하는 바이오연료는 탄소중립으로 친환경적이며 지속가능한 연료로 여겨지고 있다. 바이오연료로 전환하는 방법 중에서 열분해 반응은 액상 연료의 수율이 높고 반응시간이 짧으며, 부산물의 발생을 최소화할 수 있기 때문에 액상 연료로 전환하는 가장 유망한 방법이다1-3).
	바이오 오일을 내연기관에 바로 사용할 수 없는 이유는 무엇인가?	바이오 오일에 포함되어 있는 바이오촤 입자는 시간이 지남에 따라 응집이 되고 다양한 바이오 오일 성분들의 중합 반응의 촉매 또는 핵으로 작용할 수 있다. 또한, 바이오 오일의 산 성분들은 축중합 반응을 촉진하여 점도를 증가시킨다. 이러한 이유로 인해 기존의 휘발유, 경유 등의 내연기관에 바로 사용할 수 없다6,7).
	바이오연료가 주목받는 배경은 무엇인가?	화석연료의 개발, 사용으로 인해 환경문제가 대두되면서 이산화탄소를 흡수하여 자란 바이오매스를 원료로 하는 바이오연료는 탄소중립으로 친환경적이며 지속가능한 연료로 여겨지고 있다. 바이오연료로 전환하는 방법 중에서 열분해 반응은 액상 연료의 수율이 높고 반응시간이 짧으며, 부산물의 발생을 최소화할 수 있기 때문에 액상 연료로 전환하는 가장 유망한 방법이다1-3).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

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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