This study describes the effects of canola oil biodiesel (BD) blended fuel on the combustion performance and emission characteristics in a 4-cylinder common-rail direct injection diesel engine. In this study, with the increasing of engine loads, the biodiesel blend fuels(100 vol.% ULSD and 0 vol.% biodiesel blend, BD0; 80 vol.% ULSD and 20 vol.% biodiesel blend, BD20; 0 vol.% ULSD and 100 vol.% biodiesel blend, BD100; ULSD: ultra low sulfur diesel) were used at an engine speed of 1,500rpm. The experimental results showed that with the increasing of biodiesel blend rate, the combustion pressure decreased slightly at engine load of 20~60Nm. However, the rate of heat release (ROHR) increased clearly and ignition delay time was shortened. With the increasing of biodiesel blend rate, the carbon monoxide (CO) and particulate matter (PM) emissions were more decreased at all of the engine loads.

오늘날 지구온난화를 줄이기 위한 노력으로 온실가스 저감 기술 개발에 대한 노력이 정부차원에서 이루어지고 있으며 그 일환으로 국내에서는 2006년부터 자동차용 경유에 바이오디젤이 혼입되고 있다. 비록 일부 품질 기준상의 개선사항이 남아 있고 대부분의 원료를 수입에 의존하고 있다는 점에서 제한요소가 있음에도 2013년 기준 년간 400kton를 생산하고 있으며 향후 신재생에너지 연료 혼합의무화 제도(RFS)가 시행되면 그 생산양은 더욱 증가할 것으로 예상되는바 원료 다변화를 통한 원료 불균형 해소와 이에 따른 적절한 연구 개발이 필요하다. 본 연구에서는 신규 바이오디젤 원료로 검토되고 있는 라우릭산 메틸에스터(C12:0 FAME) 중심의 팜핵유(PKO, Palm Kernel Oil)와 코코넛유 유래 바이오디젤을 대상으로 국내 품질기준 중 차량 연소계통과 저온성능에 문제를 일으킬 수 있는 글리세린 함량 분석과 관련하여 기존 시험방법(KS M 2412)의 적용 가능성을 조사하였다. 이를 바탕으로 기존 분석조건에서 발생되는 카프릭산 메틸에스터(C10:0 FAME)와의 피크겹침, 총글리세린 도출관련 계산평형상수 등에 대한 개선 사항을 도출하고 보다 다양한 원료를 이용한 바이오디젤 내 글리세린 분석 가능한 시험방법 개발 가능성을 검토하였다.

양송이 수확후 배지로부터 lipase 생산균을 분리하여 16S rDNA 유전자 분석을 통해 동정한 결과, Burkholderia cepacia ATCC와 99.8% 상동성을 나타냈다. 분리균 B. cepacia 배양여액 중에 함유된 효소단백질을 70% 황산암모늄으로 침전시켜 crude lipase를 회수하였다. 고정화 효소를 제조하기 위하여 crude lipase(CL)과 Novozyme lipase(NL)을 cross-linking 법에 의해 Silane화된 Silicagel에 고정화 시킨 결과, immobilized CL(ICL)은 61%, immobilized NL(INL)은 72%의 잔존활성을 유지하였다. 중성지방 Canola oil을 알칼리(NaOH) 촉매와 효소(CL 및 ICL) 촉매를 이용하여 지방산(fatty acid)으로 분해한 후, methanolysis에 의한 에스터전이반응(trans-esterification)을 통해 지방산으로부터 전환된 바이오디젤(fatty acid methyl ester, FAME)의 종류와 수율을 비교 하였다. 생성된 총 FAME 함량은 NaOH 781mg L-1, free lipase 681mg L-1, 고정화 lipase 598mg L-1순으로 높았으며, 지방산 조성별 FAME 함량은 linoleic acid(C18:1)가 약 50%로 가장 높았으며, stearic acid(C18:0)가 22%정도의 높은 수준이었다. 또한 반응시간이 증가함에 따라 CL과 ICL 모두 불포화지방산 FAME의 조성비는 감소하고, 상대적으로 포화지방산 FAME의 조성비는 증가하는 경향을 보여 lipase 효소가 transesterification 활성과 interesterification 활성을 동시에 가지는 것으로 여겨진다. 고정화효소의 잔여활성은 반복회수가 증가함에 따라 서서히 감소하여 4회 반복 후, 초기 활성도에 비해 ICL은 34% 와 INL은 21%까지 감소하였다.

최근 지구 온난화는 세계 경제발전으로 화석연료 사용이 주범으로 인식하고 있다. 이러한 화석연료를 감소하기 위한 연구는 여러 대체에너지 산업으로 발전하고 있으며, 그 중 우리나라에서 생산할 수 있는 연료는 바이오연료이다. 바이오연료는 화석연료에 의해서 발생하는 환경오염 문제를 줄이면서 경제적인 이익을 주는 지속 가능한 연료이다. 그래서 바이오연료를 친환경에너지로 전환시키는 재생에너지 등에 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 실험은 어선에서 사용했던 기관을 다시 리모델링하여 실험장치를 직접 제작 설치하였고, 여러 바이오연료를 사용하여 선박의 경제적이고 친환경적인 운항에 도움을 주고자 연구하였다. 유채유, 대두유, 폐유채유의 배기배출물특성에 미치는 영향을 종합적으로 분석한 결과는 연료의 물리적, 화학적 성분이 비슷하여 선박용 엔진에 사용이 가능하고, 연료소비율과 NOx는 약간 증가하였으나, 매연은 많이 감소하는 경향이 확인되었다.

Biodiesel fuel as an alternative fuel for diesel engine has a great possibility to solve the problem such as air pollution caused by exhaust gas emission of the automobile. In this study, the usability of non-esterfied biodiesel fuel as alternative fuel is investigated in an indirect injection diesel engine. New concept biodiesel fuel has no glycerin generated by esterfication process and reduces the 20% of cost because of no use of methanol in the production process. Experiments were conducted by using the four blends with different volumetric percentage of biodiesel (0, 20, 50 and 100) in baseline diesel fuel. The smoke emission of biodiesel fuel was reduced in comparison with diesel fuel, but power and brake specific energy consumption was similar to diesel fuel

국내 자동차용 경유에 혼합하여 유통 중인 바이오디젤은 물리적인 관점에서 기존 석유계 경유와 동점도, 밀도 등의 물성값이 유사하고 세탄가가 높은 장점이 있다. 또한 환경적인 측면에서는 기존의 석유유통 인프라 개조 및 변경없이 사용가능하다는 점과 함산소 연료로서 디젤기관에서의 연소성이 좋고 유해 배출가스 저감효과가 있으며 생분해성도 높아 환경오염이 적어 자동차용 경유 대체연료로 각광받고 있다. 그러나, 기존 식용계 작물을 원료로 하고 있다는 점에서 단점으로 지적되는 바이오디젤 대신 단위면적당 CO2 흡수율이 높고 빠른 성장 속도가 장점으로 거론되는 미세조류의 활용에 대한 연구가 대두되고 있다. 본 연구에서는 미세조류 중 Dunaliella tertiolecta 종을 이용하여 생산한 바이오디젤의 전환율을 연구하기위해 기존에 사용되고 있는 GC-FID분석방법의 문제점에 대해 조사하고 TOF-MS 장비를 통한 개별 지방산 메틸에스테르의 성분을 검토하였다.

에너지 소비의 증가와 화석 연료의 감소로 인해 바이오디젤과 같은 재생 가능한 대체 에너지 자원이 관심을 받고 있다. 미세조류를 이용한 바이오디젤은 기존의 농작물과 경쟁하지 않는 것과 더불어 많은 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 미세조류 배양의 생산 비용 절감과 축산 폐수 처리라는 두 가지 목표를 충족시키지 위해 돈분 액체 비료를 사용하였다. 옥외 배양 시스템(Small Scale Raceway Pond; SSRP)과 희석된 돈분 액체 비료를 이용하여 단일 미세조류 Chlorella sp. JK2, Scenedesmus sp. JK10 과 혼합 토착 미세조류 CSS를 20일 동안 각각 배양하였다. 미세조류 혼합균주인 CSS의 바이오매스 생산과 지질 생산성은 각각 1.19±0.09 g L-1, 12.44±0.38mg L-1 day-1로 단일 종에 비해 2배 이상 높았다. 돈분 액체 비료의 TN, TP의 제거율 역시 혼합 토착 미세조류 CSS에서 93.6%, 98.5%로 단일 종의 이용에 비해 30% 이상 높은 제거 효율을 보여주었다. 이를 통해 돈분 액체 비료는 미세조류 배양에 필요한 N과 P를 제공하며, 미세조류를 이용한 SSRP를 통하여 영양염류를 제거할 수 있는 가능성을 확인하였다. 또한 미세조류 배양을 위한 생산 비용의 감소로 경제성 있는 바이오디젤의 생산 가능성을 확인하였다.

바이오디젤의 저온유동성과 산화안정성은 주로 녹는점이 높은 포화 및 불포화 지방산 메틸에스테르의 함량에 의해 좌우된다. 본 연구는 동물성 유지인 우지 유래 바이오디젤에 요소를 첨가하여 포화지방산 메틸에스테르 함량을 저감시켜 동물성 바이오디젤의 저온유동성 개선과 포화지방산 메틸에스테르 함량이 저감된 동물성 바이오디젤을 식물성 바이오디젤에 혼합함으로써 식물성 바이오디젤(유채유, 폐식용유, 대두유 및 동백유)의 저온유동성을 개선하기 위해 수행 되었다. 연구결과, 동물성 바이오디젤의 포화도 저감을 통해 저온필터막힘점을 최대 –15℃까지 낮추었고, 포화도가 저감된 동물성 바이오디젤을 식물성 바이오디젤과 혼합함으로서 식물성 바이오디젤의 저온필터막힘점을 -10 ~ -18℃까지 낮출 수 있었다. 본 연구를 통해 동·식물성 유지 유래 바이오디젤의 저온특성을 개선함으로써 국내 겨울철 환경조건에서 연료유로 적용 가능성을 증대할 것으로 기대한다.

Injection rate characteristics of biodesel fuels according to the blending ratio was described in this work. The injection rate measuring system based on the Bosch's method was utilized to measure and compare the fuel injection rate characteristics. Three different types of biodiesel which were derived from seed, unpolished-rice, and soybean were blended with the diesel fuel in 20% and 40% of volumetric ratio. The fuel properties, injection mass, and injection rate characteristics were obtained and compared in various injection conditions. It is expected that this observations provide important insights into the effect of fuel properties on the biodiesel fuel injection rate performance in a CI engine

최근 바이오디젤의 보급 활성화에 정책에 따라 석유제품에 바이오디젤 혼합량이 증가되고 있으며, 이러한 혼합량 증가에 따른 겨울철 저온특성과 산화안정성에 대한 문제가 제기되고 있다. 따라서 본 연구에서는 바이오디젤 혼합연료에 대하여 실제 저장환경을 모사하고, 저장 중 품질변화를 평가하여 저장환경별 산화 경향과 품질에 미치는 영향 등의 규명을 통해 산화 제품의 품질관리 방안을 제시하였다. 바이오디젤 혼합연료의 산화열화 평가 결과, 직접적인 햇빛 노출 및 대기노출이 없는 저장용기에서는 여름철 약 18주간은 산화에 의한 특별한 품질저하는 없었지만, PE 재질 플라스틱 용기의 경우 약 2주간의 햇빛노출에 급격한 산화가 일어나 품질저하를 초래하였다. 이러한 현상을 일부 품질변화뿐만 아니라 FT-IR 스펙트럼 변화로도 확인 할수 있었다. 하지만 산화가 상당히 진행된 연료라도 품질기준을 모두 만족하여 품질검사 항목만으로는 특별한 현상을 발견할 수 없었다. 즉, 품질기준을 만족하더라도 산화로 인한 산화 생성물(고분자물질, 유기산 등)에 의해 차량 문제를 유발할 수 있는 충분한 여지가 있었다.

하수 슬러지로부터 추출된 유지를 이용하여 바이오디젤 생산에 대해 고찰하였다. 바이오디젤 생산의 밝은 전망에도 불구하고, 이를 상용화하기 위한 노력은 매우 제한되어 있다. 주요 장애물 중 하나는 전체 생산비용의 약 70~75%를 구성하는 정제 유지의 공급 원료와 연관된 높은 가격이다. 따라서 이를 극복하기 위하여 폐유나 낮은 품질 유지 등의 저가 원료를 사용하여 바이오디젤의 생산 비용을 낮추는 기술이 제안되어 왔다. 이런 측면에서 하수 슬러지로부터 추출된 유지는 비교적 저렴하여 유망한 원료로 평가받고 있다. 본 연구에서는 하수 슬러지로부터 추출된 유지를 이용한 바이오디젤의 생산기술을 검토하였다. 하수 슬러지로부터 유지 추출공정 및 에스테르화 전환공정 및 무촉매 열화학 전환공정을 살펴보았다.

바이오디젤은 세계 화석연료의 흐름을 변화시킬 수 있는 환경 친화적 대체물질로 관심의 대상이 되고 있으며 대체연료 외에도 다양한 분야에서 수많은 응용 연구가 진행되고 있다. 최근에는 원유의 정제로부터 얻어진 석유제품을 대체하려는 다양한 움직임이 활발하게 진행되고 있다. 그 중 윤활기유로서의 식물성 오일은 급속도로 발전된 석유산업으로 인해 상용화 되지 못했던 오일로 관심의 대상이 되고 있으며 자연친화적 생분해성과 무독성, 윤활유로서의 낮은 휘발성과 우수한 계면윤활 등 대체 오일로써 충분한 가능성을 지니고 있다. 하지만 우수한 윤활 및 마모성능에도 불구하고 윤활연구에 넓게 활용되지 못했던 이유 중에는 지방산메틸에스테르가 갖는 열악한 산화안정성(oxidation stability) 및 열화안정도(thermal stability) 때문으로 보고되고 있다. 따라서 바이오디젤을 윤활기유 내 일정비율로 혼합하여 윤활성능 및 산화안정성의 변화를 확인하였으며 사구식 내마모 성능시험 후 발생되는 산화 및 열화현상을 알아보았다. 또한 산화에 따른 혼합 오일의 윤활특성 변화를 분석하였으며 이러한 결과를 바탕으로 윤활유 또는 윤활 향상제로서의 가능성을 살펴보았다.

Biodiesel is one of the most important renewable energy, since it is one of the most important alternative and eco-friendly energy source compared to fossil energy, especially for diesel engineequipped vehicles. It is now coming up for preparation of biodiesel as the alternative that applies the hetrogeneous catalyst, super critical state and various methods used in order to reduce the stages of the processes be converted and separation stages started from oil and fat which are originated from animals and wastes, and those new methods bring eco-friendly as well, though some of those are stand on research step so far. It is necessary that nation provides the tax exemption program for the supplier and strengthen the research system for the farming crops relate to fat and oil. It can improve the development of biodiesel which sustains stability against oxidation and keeps good mobility over the low temperatures in the winter season by new additives and develops new processes to show good harmony with diesel engine.

Biodiesel is an alternative fuel of petroleum and has an effect on reducing smoke because that contains oxygen itself. This study shows the results on the durability of diesel engine with 4% biodiesel and WDP 1% as an alternative fuel during 110 hours. Engine dynamometer testing was complete at regularly scheduled intervals to monitor the engine performance an exhaust emissions. Through this experimental result, there was no clogging of the nozzle tip, and there was not carbon deposit on the injector tip. And, there was no unusual deterioration of the engine, or any unusual change in exhaust emission from using the blending fuel.

Biodiesel is an alternative fuel of petroleum and has an effect on reducing smoke because that contains oxygen itself. This study shows the results on the durability of diesel engine with 4% biodiesel and WDP 1% as an alternative fuel during 110 hours. Engine dynamometer testing was complete at regularly scheduled intervals to monitor the engine performance an exhaust emissions. Through this experimental result, there was no clogging of the nozzle tip, and there was not carbon deposit on the injector tip. And, there was no unusual deterioration of the engine, or any unusual change in exhaust emission from using the blending fuel.

바이오디젤은 식물성유지, 동물성유지 그리고 폐식용유를 전이에스테르화 반응을 시켜 만들어진 것으로 경유를 대체할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 다양한 원료의 식물성유지 (대두유, 폐식용유, 유채유, 면실유, 팜유)로부터 얻어진 바이오디젤의 연료 특성을 알아보았다. 다양한 식물성유지 원료로부터 얻어진 바이오디젤은 지방산메틸에스테르 함량, 동점도, 인화점, 필터막힘점, 글리세린 함량을 분석하였다. 바이오디젤의 품질기준과 시험방법은 한국 표준과 유럽 표준인 EN14214에 따라 시험하였다. 대두유, 폐식용유, 유채유, 면실유 바이오디젤은 불포화지방산이 많이 포함되어 있는 반면에 팜유 바이오디젤은 포화지방산이 많이 함유되어 있다. 저온특성, 동점도, 산화안정도와 같은 바이오디젤의 연료 특성은 지방산메틸에스테르의 구성 성분과 관련이 깊다.

Hydrotreated biodiesel(HBD) is paraffinic bio-based liquid, with the chemical structure CnH2n+2, originating from vegetable oil(the process can also be applied to animal fat). The oil or fat is treated in a number of process, the most important being hydrogenation, in order to create a bio-based liquid diesel fuel. During the hydrogenation, oxygen is removed from the triglyceride and converted into water. Propane is formed as a by product and can be combusted and used for energy production. HBD can be used in conventional diesel engines, pure or blended with conventional diesel, due to its similar physical properties to diesel. This study reports the quality characteristics with chemical and physical properties as an alternative diesel fuel. Especially, HBD showed higher cetane value and number than FAME, and it is consisted of C15 - C18 n-paraffinic compounds. We also describes quality characteristics of HBD blends(2, 5, 10, 20, 30, 40, 50 vol%) in automotive diesel. HBD blends(max. 20 vol%) were the limit by the Korean specification due to poor low temperature characteristics.

It is known that the content of saturated fatty acids methyl ester (SFAME) affect the pour point of biodiesel at low temperature. In this study, biodiesel (BD) was produced from beef tallow (TAL) by alkali catalyst. To reduce the saturation in BD, acetone fractionation was applied. Besides, TAL was also solvent-fractionated to reduce the saturated fatty acid (SFA) content for further producing BD. With acetone, TAL or TAL methyl ester (5:1 v/w) were fractionated at 10, 0, -10, and -15℃, respectively. At -10℃, 17.35% of SFA was observed in fractionated TAL (liquid part, -10TAL) when 5:1 solvent ratio was used for 24 hr. Under the same condition, fractionated BD (liquid part, -10BD) showed SFA (33.14%) with 78wt % yield. Also, fractionation of BD with different concentration of crystallizer 209 (0.1, 0.5, and 1%) along with different time (2, 6, 12, and 24 hr.) was observed. The best condition for reducing the SFA was 0.5% of crystallizer 209 addition for 12 hr of fractionation time at -10℃, in which 30.14% of SFA content was observed in BD (liquid part). Among different crystallizer, ps 66 showed the least content of SFA content (23.28%) in BD after fractionation (-10℃ and 24 hr) with 0.5wt% addition.

The transesterification of rapeseed oil, soybean oil, and mixed fat were conducted at 65℃ with Al2O3-supported CaO, 0.8 wt% KOH, 1 wt% NaOH and mixed catalyst. The overall conversion(%) of rapeseed oil indicated to be 96% at the 12:1 molar ratio of methanol to oil, 8 wt% CaO and 2 wt% water. The pH ranges of biodiesel for mixed fat using four catalysts and for three fats using 8wt% CaO were 7.3-9.1, 7.3-7.5, respectively. The volumes of water needed to wash biodiesel from rapeseed oil using 0.8 wt% KOH and 8 wt% CaO were 15 mL and 3 mL.