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최종 연구목표
○ 안정화공정이 결합된 급속열분해를 통한 바이오원유 제조와 초임계유체를 이용한 바이오 원유의 촉매탈산소 기술개발
- 고효율 급속열분해 기술개발(단위용적 1.4m³/ton 이하), 안정성이 향상된 바이오원유 생산 (노화촉진성분 50% 저감) 및 석유대체연료 성능평가기준 만족(엔진출력과 연비 저하 3% 이내)
- 수송용 연료품질 기준을 만족하는 연료생산(방향족 18vol%이하, 산소 2wt% 이하)
- 공정 부산물을 활용한 바이오원유 업그레이딩 공정용 수소생산(수소순도 90 vol

최종 연구목표
○ 안정화공정이 결합된 급속열분해를 통한 바이오원유 제조와 초임계유체를 이용한 바이오 원유의 촉매탈산소 기술개발
- 고효율 급속열분해 기술개발(단위용적 1.4m³/ton 이하), 안정성이 향상된 바이오원유 생산 (노화촉진성분 50% 저감) 및 석유대체연료 성능평가기준 만족(엔진출력과 연비 저하 3% 이내)
- 수송용 연료품질 기준을 만족하는 연료생산(방향족 18vol%이하, 산소 2wt% 이하)
- 공정 부산물을 활용한 바이오원유 업그레이딩 공정용 수소생산(수소순도 90 vol% 이상)

연구내용
○ 고효율 급속열분해 기술개발 및 바이오원유 안정성
- 유동용 가스가 필요없는 경사하강식 급속열분해반응기(Tilted-slide Fast Ptrolyzer)를 개발하여 반응기 단위용적을 1.35m³/톤-바이오매스 정도로 컴팩트하게 개발함(목표 1.4m³/톤- 바이오매스)
- 건조 커피찌꺼기 투입용량 5톤/일 규모의 실증플랜트의 장시간(2일) 연속운전을 통하여 반응기 운전안정성을 확보하고 최적 운전조건을 도출하였음
- 급속열분해 공정 중 알코올을 분사하는 안정화공정 통하여 커피찌꺼기 바이오원유에 포함된 아세트산을 56.8% 제거하였음
○ 석유대체연료 성능평가기준 만족
- 최종 개발 그린가솔린 연료를 최대 10% 혼합한 혼합연료를 사용하는 가솔린 차량에 대한 출력 및 연비 시험 평가를 수행하였음
- 그린가솔린 혼합연료의 출력은 전체적으로 가솔린과 동등한 수준으로 확보되었으며, 연비 또한 가솔린 대비 동등함을 확인하였음
○ 그린 가솔린의 산소 함량
- 바이오원유로부터 수송용 연료 생산을 위한 업그레이딩 공정 기술을 개발하여 이로부터 산소 함량 1.9wt%의 그린 가솔린을 생산하였음
- 개발한 공정은 바이오원유의 물리적 전처리, 촉매 크래킹, 초임계에탄올 탈산소 과정으로 구성되며, 각 과정의 촉매 설계 기술과 최적 운전기술을 개발하였음
- 특히 국내 최초로 벤치급 초임계에탄올 촉매 탈산소 업그레이딩 연속 공정 설계 및 운전기술을 확보하였음
○ 그린 가솔린의 방향족 함량
- 개발한 업그레이딩 공정 기술을 통하여 커피박 급속 열분해 바이오원유를 처리하여 총방향족 함량 10.7vol%의 그린 가솔린을 제조하였음
○ 공정용 수소 순도
- 그린 가솔린 생산 공정 부산물을 활용하여 수소를 생산하는 벤치급 공정을 개발하였으며, 수소생산 통합공정을 설계함
- 실 배출 부산물 조성하에서 안정적으로 합성가스를 생산하는 실증형 CoAl 세라믹담체 촉매를 개발하였으며, 벤치 공정에서 CH₄전환율 93%, CO₂전환율 95%, C₂H₆전환율 100%, 수소생산량 2.2 L/min 을 달성함
- Cu계 흡착제가 적용된 2-bed 다층탑 PSA 공정을 통해 수소 순도 >90% 이상을 달성하였으며, CO에 대한 고흡착량, 고선택도를 나타내는 신규 Ni계 흡착제를 개발함

연구성과
○ 정량적 연구성과
- SCI(E) 논문 36편, 비SCI 논문 8편
- 국내특허 출원 20건, 등록 11건
- 국외특허 출원 4건
- 기술이전 1건
○ 성과의 우수성
- 5톤/일 규모 커피찌꺼끼 투입 실증플랜트 개발 성공 (커피숍 약 1,000곳 커피찌꺼기를 원유화 처리 가능함)
○ 국가 대형과제 연계실적
- 본 과제의 연구성과를 기반으로 하여, 초목계 바이오매스로부터 바이오디젤 생산기술 개발과제를 2021년 착수(연구기간 4년, 총 연구비 105억)

(출처 : 요약문 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출서 ... 3
• 최종보고서 ... 4
• 보고서 요약문 ... 5
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발 과제의 개요 ... 8
• 1-1. 연구개발 기술 개요 ... 8
• 1-2. 환경분석 및 기술 현황 ... 10
• 1-3. 연구개발 목표 ... 15
• 2. 연구수행 내용 및 결과 ... 19
• 2-1. 총괄 연구내용 ... 19
• 2-2. 세부과제별 연구내용 및 결과 ... 22
• 2-3. 연구개발 성과 ... 339
• 3. 연구개발성과의 활용 계획 ... 342
• 4. 융합연구 생태계 조성 ... 344
• 4-1. 융합연구 추진체계 ... 344
• 4-2. 융합연구 추진실적 ... 347
• 4-3. 위험 관리 및 효과 ... 351
• 5. 연구비 구성 및 집행실적 ... 353
• 5-1. 연구비 구성 ... 353
• 5-2. 연구비 집행실적 ... 355
• 6. 참고문헌 ... 357
• 끝페이지 ... 360