초록 ▼

11. 초록
본 연구의 목적은 조류 바이오매스를 원료로 경유, 가솔린과 같은 수송용 연료를 생산하고, 부산물로부터 고부가가치 바이오복합소재, 수소, 전기, 열 등을 생산하는 집적·복합화 공정 요소기술을 개발하는 것이다.
4차년도 연구에서는 평판형 광생물반응기 설계 및 미세조류 배양 최적화, 하폐수 처리수 이용 미세조류 배양, 바이오연료 생산용 미세조류 개발, 아민 담지 자성 나노입자 및 organoclay 이용 미세조류 응집기술, 바이오연료 부산물을 이용한 조류 건조기술, 복합금속산화물 촉매를 이용한 그린디젤 전환, HM

11. 초록
본 연구의 목적은 조류 바이오매스를 원료로 경유, 가솔린과 같은 수송용 연료를 생산하고, 부산물로부터 고부가가치 바이오복합소재, 수소, 전기, 열 등을 생산하는 집적·복합화 공정 요소기술을 개발하는 것이다.
4차년도 연구에서는 평판형 광생물반응기 설계 및 미세조류 배양 최적화, 하폐수 처리수 이용 미세조류 배양, 바이오연료 생산용 미세조류 개발, 아민 담지 자성 나노입자 및 organoclay 이용 미세조류 응집기술, 바이오연료 부산물을 이용한 조류 건조기술, 복합금속산화물 촉매를 이용한 그린디젤 전환, HMF 제조를 위한 이상촉매 반응 시스템 등을 연구하였다.

Abstract ▼

11. Abstracts
The primary goal of this research is to develop biorefinery technology using algal biomass. This project consists of the development of microalgae and photobioreactors for biofuel feedstocks production, the mass-cultivation of microalgae using the flue gas from coal-power plant, the

11. Abstracts
The primary goal of this research is to develop biorefinery technology using algal biomass. This project consists of the development of microalgae and photobioreactors for biofuel feedstocks production, the mass-cultivation of microalgae using the flue gas from coal-power plant, the production of high-quality synthetic biodiesel (green diesel) and biogasoline by the catalytic conversion of algal lipid and carbohydrate, and co-production of heat, electricity, hydrogen, and biocomposites from by-products of algal biomass.
In this year, we have investigated design of transparent-film sheet-type photobioreactor, optimization of oleaginous microalgae under high CO2 concentrations conditions, cultivation of microalgae using effluents from wastewater treatment plants, screening of microalgae for biodiesel production, harvesting of microalgae using new flocculants such as organoclays and magentic amino nano-particles, dewatering using algal biofuel conversion by-products, optimization and characterization of novel metal complex catalysts for the conversion of soybean and algal oils to hydrocarbon fuels, and HMF production process from algal carbohydrate (model substrate).

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 11
• 목차 ... 12
• 그림목차 ... 16
• 표목차 ... 23
• 제 1 장 서 론 ... 25
• 제 1 절 기술개발의 중요성 ... 25
• 1. 기술적 측면 ... 25
• 가. 고유가에 대비한 조류 이용 바이오연료 개발 필요성 ... 25
• 나. 기후변화협약에 대응하는 조류 이용 바이오연료 개발 필요성 ... 26
• 2. 경제.산업적 측면 ... 27
• 3. 정책적 측면 ... 29
• 제 2 절 연구개발 목표 및 내용 ... 31
• 1. 연구개발 목표 ... 31
• 2. 연구개발 내용 및 특징 ... 31
• 가. 고활성 조류 개발 및 배양 기술 ... 32
• 나. 조류 오일 및 다당류 분리 기술 ... 33
• 다. 조류추출 오일을 이용한 고품질 바이오디젤 생산기술 ... 33
• 라. 조류 다당류로부터 청정 바이오가솔린 생산 기술 ... 34
• 마. 조류 부산물을 이용한 수소, 열, 전기 동시 생산 기술 ... 34
• 바. 조류 부산물을 이용한 고기능성 복합재료 생산 기술 ... 35
• 제 2 장 바이오연료 생산용 고활성 조류 및 광생물반응기 개발 ... 36
• 제 1 절 연구 범위 및 국내.외 기술개발 현황 ... 36
• 1. 연구범위 ... 36
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 37
• 가. 국외 기술개발 현황 ... 37
• 나. 국내 기술개발 현황 ... 39
• 제 2 절 평판형 투명필름 광생물반응기 개발 ... 41
• 1. 평판형 투명필름 광생물반응기 설계 최적화 ... 41
• 가. 실험재료 및 방법 ... 41
• 나. 평판형 투명필름 광생물반응기 디자인 요소에 따른 균체성장 특성 ... 44
• 다. 요약 ... 66
• 2. 평판형 투명필름 광생물반응기에서 미세조류 배양조건 최적화 ... 67
• 가. 실험재료 및 방법 ... 67
• 나. 미세조류 배양조건에 따른 균체성장 특성 ... 67
• 다. 요약 ... 90
• 제 3 절 하폐수 처리수 이용 미세조류 배양 ... 91
• 1.연구의 목표 및 내용 ... 91
• 가. 연구 목표 ... 91
• 나. 연구내용 ... 91
• 2. 연구의 결과 ... 92
• 가. 폐수내 영양염류의 특성 및 변형 ... 92
• 나. 유효균주의 확보 ... 98
• 다. 적절한 폐수의 선정 ... 99
• 라. 도시 하수처리장내 다양한 공정폐수의 미세조류 배양에의 적용 및 평가 ... 102
• 3. 요약 ... 106
• 제 4 절 바이오연료 생산용 미세조류 개발 ... 108
• 1. 실험재료 및 방법 ... 108
• 가. 폐수 적용실험을 위한 미세조류 배양 및 균주정보 ... 108
• 나. 샘플링 site 정보, 폐수 원수성상 및 샘플분석방법 ... 110
• 다. 하.폐수 내 미세조류 적용 실험 ... 112
• 2. 결과 및 고찰 ... 113
• 가. 폐수의 전처리 조건에 따른 실험 결과 ... 113
• 나. 폐수 내 염도 농도 조건에 따른 실험 결과 ... 118
• 3. 요약 ... 121
• 제 5 절 결론 ... 122
• 제 3 장 미세조류 수확 및 탈수 기술 개발 ... 124
• 제 1 절 아민 담지 자성 나노입자 이용 미세조류 응집 공정 개발 ... 124
• 1. 연구 내용 및 수확 공정의 중요성 ... 124
• 가. 연구 내용 ... 124
• 나. 미세조류 수확 공정의 중요성 및 도전 과제 ... 124
• 2. 실험 장치 및 방법 ... 126
• 가. 아민 담지 자성 나노입자 제조 ... 126
• 나. 아민 담지 자성 나노입자 이용 미세조류 바이오매스 응집 ... 126
• 3. 실험결과 및 고찰 ... 127
• 가. 아민 담지 자성 나노입자 제조 및 미세조류 응집 ... 127
• 나. 미세조류 응집물 분리 및 응집제 재사용 ... 133
• 4. 요약 ... 137
• 제 2 절 Organoclay를 이용한 미세조류 응집 ... 138
• 1. 실험 재료 및 방법 ... 138
• 가. 미세조류 및 응집제 ... 138
• 나. 침전효율 측정 ... 138
• 다. 세포 변화 관찰 ... 139
• 2. 응집제에 따른 침전효율 결과 ... 139
• 가. 응집제별 침전효율 ... 139
• 나. 응집반응 침전세포 ... 148
• 다. 응집제 이용시 pH의 변화 ... 151
• 라. pH 복합효과 ... 152
• 마. 세포농도에 따른 침전효율 ... 155
• 바. 미세조류 배양시간에 따른 침전효율 ... 156
• 3. 요약 ... 158
• 제 3 절 바이오연료 부산물을 이용한 조류 건조기술 개발 ... 159
• 1. 유중 건조기술 ... 159
• 가. 건조기술 비교 ... 159
• 나. 유중 건조기술 ... 160
• 2. 조류 응집 실험 ... 162
• 가. 응집제 실험 ... 162
• 3. 자동 여과 장치 ... 171
• 가. Filter dryer 개발 ... 171
• 나. 여과장치(Filter dryer) 실험 ... 174
• 3. 건조실험 ... 177
• 가. 조류 유중건조 ... 177
• 4. 요약 ... 179
• 제 4 절 결론 ... 180
• 제 4 장 차세대 바이오디젤 전환 및 부산물 활용기술 개발 ... 182
• 제 1 절 촉매전환에 의한 고품질 경유 생산 기술 개발 ... 182
• 1. 연구의 필요성 및 기존연구동향 ... 182
• 가. 바이오 연료 및 미세조류 오일의 필요성 ... 182
• 나. 바이오매스의 수송용 연료 전환 기술 ... 185
• 다. 본 연구의 범위 ... 194
• 2. 실험방법 ... 195
• 가. 시약 및 촉매 제조 ... 195
• 나. 탈산소 반응: 회분식 및 고정층 반응 ... 196
• 다. 반응생성물 및 촉매 분석 ... 198
• 3. 실험결과 및 토의 ... 198
• 가. 복합금속산화물 촉매합성 및 소성온도에 따른 탈산소 반응 영향성 ... 198
• 나. 복합금속 산화물 형성 효과 ... 202
• 다. 고정층 반응기를 이용한 Co-Mo-Oxide 촉매의 장기 안정성 평가 ... 206
• 라. 미세조류오일을 이용한 신규촉매 활성 평가 ... 209
• 마. Ce(1-x)Zr(x)O2 촉매의 수첨탈산소 활성 분석 ... 210
• 4. 요약 ... 215
• 제 2 절 HMF 제조를 위한 이상촉매반응 시스템 개발 ... 217
• 1. 연구개발 및 내용 ... 217
• 가. 과당으로부터 HMF 제조를 위한 반응 시스템 개발 ... 217
• 나. 반응 산물 분석 ... 222
• 2. 연구 결과 ... 224
• 가. 저농도 과당에서의 탈수반응 ... 224
• 나. DMF에 대한 과당의 용해도 측정 ... 225
• 다. 고농도 과당에서의 탈수반응 ... 226
• 라. 용액속의 수분이 당의 탈수반응에 미치는 영향 ... 236
• 마. 표면 개질화 촉매를 이용한 과당의 선택적 탈수반응 ... 239
• 3. 요약 ... 242
• 제 3 절 결론 ... 244
• 제 5 장 결 론 ... 245
• 참 고 문 헌 ... 248
• 서지정보양식 ... 269
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 270
• 끝페이지 ... 270