초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내
본 연구에서는 급속열분해 공정에 의해 생산된 바이오오일을 열화학 및 촉매화학 변환 공정을 통하여 액상의 바이오연료로 변환시키는 연구를 수행하고자 한다. 목질계 바이오매스로부터 생산된 바이오오일은 간단한 공정으로부터 높은 수율(65%)을 얻을 수 있는 액상 연료라는 장점에도 불구하고 높은 수분(약 25%) 및 산소함유량(약 35%), 낮은 발열량(15-20MJ/kg)이라는 단점으로 인하여 직접적인 사용이 불가능하다. 본 연구에서는 이러한 바이오오오일의 단점을 극복하기 위해 수첨탈산소 공정을 적용하여 수분함

□ 연구의 목적 및 내
본 연구에서는 급속열분해 공정에 의해 생산된 바이오오일을 열화학 및 촉매화학 변환 공정을 통하여 액상의 바이오연료로 변환시키는 연구를 수행하고자 한다. 목질계 바이오매스로부터 생산된 바이오오일은 간단한 공정으로부터 높은 수율(65%)을 얻을 수 있는 액상 연료라는 장점에도 불구하고 높은 수분(약 25%) 및 산소함유량(약 35%), 낮은 발열량(15-20MJ/kg)이라는 단점으로 인하여 직접적인 사용이 불가능하다. 본 연구에서는 이러한 바이오오오일의 단점을 극복하기 위해 수첨탈산소 공정을 적용하여 수분함량 감소(5% 미만)와 발열량 향상(25-30MJ/kg) 및 산소함유량 감소(10% 미만)를 최종 목표로 설정하고 각 개질 반응 후에 획득한 생성물의 연료특성 및 화학조성을 분석하여 최적의 수첨탈산소 바이오오일 개질 조건을 규명할 것이다.

□ 연구결과
□ 수첨탈산소 반응에 사용되는 용매 종류에 의한 바이오오일 개질에 관한 연구
·Batch type autoclave reactor를 통한 바이오오일 수첨탈산소화 반응
⇒ 반응 용매 : Ethanol, Acetone, Diethyl ether, Water
⇒ 반응온도(250℃, 300℃, 350℃), 3 MPa, Pt/C
·반응 생성물의 연료특성 분석: 수율, 수분함량, TAN, 화학 조성
·수첨탈산소 공정 평가: energy efficiency, degree of deoxygenation, degree of hydration

□ 2단계 수첨탈산소 반응 평가
·Batch type reactor를 사용하여 바이오오일의 2단계개질반응 수행
⇒ 1단계 반응(전처리)
Amberlyst36, 반응온도(50, 100, 150℃), 3MPa, Ethanol
⇒ 2단계 반응(수첨탈산소 공정)
Pt/C, 300℃, 3MPa, Ethanol

□ 촉매 불활성도 평가
·수첨탈산소 반응에 사용한 촉매를 회수하여 TEM, SEM을 통해 육안적 불활성도 평가

□ 전이금속 촉매 제조
·백금족 촉매의 경제성 문제로 인해 이를 대체할 전이금속 선청(Ni, Fe)
·Ni-based catalyst 제조 및 특성 분석

□ 연구결과의 활용계획
□ 급속열분해공정 및 바이오오일 개질 공정은 바이오매스를 수송용 발전용으로 활용 가능한 액상의 바이오연료로 전환하는 공정으로 유기화학, 유체역학, 촉매공학, 열전달 등의 기술력을 필요로 하는 복합적 기술이므로 본 연구의 발전 및 실용화는 다양한 분야의 지식을 고루 갖춘 전문 인력 양성 효과를 기대할 수 있다.
□ 바이오오일의 물성 개선에 의해 생산된 바이오가솔린은 수송용 및 발전용 연료로 활용이 가능하여 원유 대체효과 및 이에 따른 외화절감효과를 기대할 수 있고 향후 우리나라의 대체에너지 분야 원천요소기술 개발을 통해 차세대 바이오에너지 시장을 점유할 것으로 기대된다.
□ 본 연구를 통한 기초연구력 향상과 바이오오일의 실용화 다변화에 따른 파급효과는 에너지 환경 측면에서 우리나라 에너지 수급문제 해결과 온실가스 저감효과로 나타날 것으로 기대되고, 경제적 측면에서는 에너지 관련 분야와 농․ 임업 분야의 고용 증대 및 국가 경제 활성화가 기대된다.

( 출처 : 요약문 4p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
In this research, thermochemical conversion of biomass was accomplished, and the mechanism of pyrolytic products during the catalytic hydrothermolysis/solvolysis was investigated. Therefore, the conversion of petroleum refinery into a biorefinery that using biomass as raw mater

□ Purpose&contents
In this research, thermochemical conversion of biomass was accomplished, and the mechanism of pyrolytic products during the catalytic hydrothermolysis/solvolysis was investigated. Therefore, the conversion of petroleum refinery into a biorefinery that using biomass as raw material might be suggested.

□ Result
Thermo-catalytic reaction of bio-oil (obtained from thermochemical process) presented a possibility of utilization of bio-oil as a value-added fuel. Additionally, the research about the catalysts that used in the thermo-catalytic reaction was carried out. Therefore, the effect of the catalysts in the reaction could be investigated.

□ Effect of solvent on the hydrodeoxygenative upgrading of bio-oil
·Hydrodeoxygenative upgrading of bio-oil with batch type autoclave reactor
⇒ Solvent : Ethanol, Acetone, Diethyl ether, Water
⇒ Temperature (250℃, 300℃, 350℃), 3 MPa, Pt/C
·Analysis of the hydrodeoxygenative product : Mass balance, Water content, acidity, chemical composition
·Estimating the hydrodeoxygenative process : energy efficiency, degree of deoxygenation, degree of hydration

□ Two-stage hydrodeoxygenation
·Two-stage hydrodeoxygenation of bio-oil with batch type reactor
⇒ 1^st stage (pretreatment)
Amberlyst36, Temperature (50, 100, 150℃), 3MPa, Ethanol
⇒ 2^nd stage (hydrodeoxygenation)
Pt/C, 300℃, 3MPa, Ethanol

□ Deactivation of catalyst
·Recover the catalysts used in the process, and estimate the deactivation degree via SEM, and TEM analysis

□ Synthesis of the transition metal catalyst
·Select the transition metal that alert the expensive noble metal, like nickel etc.
·Synthesis of the Ni-based catalyst and analysis of the surface properties

□ Expected Contribution
Lignocellulosic biomass have received significant attention as an important primary and renewable energy resource. Owing to considerable amounts of greenhouse gas emission and depletion of fossil fuels, many researchers have undertaken efforts to replace fossil fuels with environmentally benign fuels derived from biomass. Especially, the residual lignin which is produced from the bioethanol process, has a capacity to replace the compounds obtained from petroleum industry. Therefore, the development of the research about lignin application could contribute the field related to the chemical and biofuel from biomass.

( 출처 : SUMMARY 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 13 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 15 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 44 5. 연구결과의 활용계획 ... 50 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 50 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 51 8. 참고문헌 ... 52 9. 연구성과 ... 53 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 62 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 62 12. 기타사항 ... 62별첨1 ... 63별첨2 ... 78끝페이지 ... 109