초록 ▼

□ 연구개요
기존의 바이오매스로부터 바이오에탄올/바이오연료 생산공정은 최종제품으로의 전환율(=최종제품질량/바이오매스질량)이 약 20~50%에 불과하다. 이는 (1) 바이오매스 주성분의 비효율적인 활용과 (2) 이러한 전환공정의 낮은 효율(전환율)에 기인한다. 본 연구에서는 바이오매스 주성분들의 효율적 활용 및 높은 전환율 공정의 도입을 통해, 궁극적으로 바이오매스를 이용한 제품생산 공정의 경제성을 극대화하기 위한 방안을 제시하였다. 핵심 아이디어는 cellulose/hemicellulose뿐만 아니라 바이오매스 내에 존재하는

□ 연구개요
기존의 바이오매스로부터 바이오에탄올/바이오연료 생산공정은 최종제품으로의 전환율(=최종제품질량/바이오매스질량)이 약 20~50%에 불과하다. 이는 (1) 바이오매스 주성분의 비효율적인 활용과 (2) 이러한 전환공정의 낮은 효율(전환율)에 기인한다. 본 연구에서는 바이오매스 주성분들의 효율적 활용 및 높은 전환율 공정의 도입을 통해, 궁극적으로 바이오매스를 이용한 제품생산 공정의 경제성을 극대화하기 위한 방안을 제시하였다. 핵심 아이디어는 cellulose/hemicellulose뿐만 아니라 바이오매스 내에 존재하는 부산물 성분(lignin)을 바이오화학제품 생산에 적극 활용하는 것으로써, 이를 위해 (1) 데이터 수집, (2) 통합공정 설계, (3) 공정모델 구축, (4) 에너지 통합, (5) 기술경제성 평가에 관한 연구를 수행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 “바이오화학제품 생산 공정 개발 및 기술경제성 평가 기술 개발”이라는 총괄목표 하에, 아래와 같은 세부목표를 달성하였다.
(1) “바이오매스로부터 바이오화학제품 생산을 위한 통합공정 설계”
- 바이오매스로부터 세 가지 화학제품을 생산 가능한 통합공정의 설계 완료.
- 바이오매스의 세 가지 주성분인 cellulose, hemicellulose, lignin을 모두 활용함으로서, 최종제품으로의 전환율(=최종제품질량/바이오매스질량) 극대화 (제안된 통합 공정의 경우, 바이오매스의 최종제품으로의 전환율이 80%에 육박함)
(2) “상용공정모사기를 이용한 정교한 공정모델 개발”
- 상용공정모사기를 활용하여 제안된 통합공정에 대한 공정모델 개발 완료.
- 공정모델의 성능/정확성을 향상시키기 위해, 실험데이터(바이오매스 가수분해 반응 등)를 기반으로 공정모델의 주요 매개변수 추정 완료.
- 히트펌프 및 에너지통합을 통한 유틸리티(스팀, 냉수, 전기) 비용 최소화.
- 공정모델을 바탕으로 물질 수지식 및 에너지 수지식 계산 완료.
(3) “제안된 공정의 경제성 평가 및 기술적/경제적 장애 요소 규명, 미래 기술방안 제시”
- 물질 및 에너지 수지식을 바탕으로, 장치의 크기 및 유틸리티 소모량 계산 완료.
- 장치비 및 운전비 계산 완료.
- 현금흐름표를 바탕으로 net present value (NPV) 계산 완료.
- 공정 주요 매개변수 및 주요 경제적 매개변수 변동에 따른 경제성 분석 (민감도 분석) 수행 완료. 이를 통한 중요 매개변수 선별 및 미래 기술개발 방향 제시 완료.

□ 연구개발결과의 중요성
- 바이오매스 기반 화학제품 생산 시스템은 기존의 화학 산업 체계에서 석유가 담당하는 역할을 재생가능한 자원인 바이오매스로 대체함으로써, 원유 의존성을 줄이고 온실가스 배출을 줄일 수 있는 친환경 대체에너지 기술임.
- 기존의 바이오연료 생산 공정은 최종제품으로의 전환율(=최종제품질량/바이오매스질량)이 약 20~50%에 불과하나, 본 연구에서 제안된 새로운 통합공정은 이를 80% 까지 향상시킴. 이를 통해 궁극적으로 경제성을 극대화할 수 있는 토대 마련.
- 새로운 통합공정의 제시뿐만 아니라, 이에 대한 경제성을 면밀히 분석함으로써(현재 기술수준 및 물가 기반), 추가적인 경제성 향상을 위한 신규 기술개발 방향 제시.
- 본 연구를 통해 개발된 기술경제성 평가 기술은 그 자체로 독자적인 부가가치를 창출하는 기술로 상품화 되어, 다른 산업에 적용 가능함 (해외 기술료 절감 효과)

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 가. 바이오연료/화학제품 생산 공정 개요 ... 3
• 나. 선행기술 분석 및 기술개발 필요성 ... 4
• 다. 국내․외 연구 동향 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. 데이터 수집 ... 4
• 나. 통합공정 설계 ... 5
• 다. 공정모델 구축 ... 7
• 라. 에너지 통합 ... 7
• 마. 기술경제성 평가 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 가. 환경규제에 대응하기 위한 바이오화학제품 시설의 최적 설계기술 확보 ... 10
• 나. 기술경제성 평가 기술 확보에 따른 해외 기술료 절감효과 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 11
• 대표적 연구실적 ... 12
• 끝페이지 ... 23