국내 바이오에탄올 혼합연료유 도입을 위한 실증평가연구

임의순(Yim, Eui-Soon),민경일(Min, Kyung-Il),전철환(Jeon, Cheol-Hwan),이돈민(Lee, Don-Min),김종렬(Kim, Jong-Ryeol),김승수(Kim, Seung-Soo),장은정(Jang, Eun-Jung),박천규(Park, Cheon-Kyu),정충섭(Jung, Chung-Sub),김재곤(Kim, Jae-Kon),임 한국신재생에너지학회 2007 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2007 No.11

국제 원유가의 지속적인 상승에 따라 화석연료 고갈을 대비한 대체에너지 빛 온실가스배출감소를 위하여 바이오연료의 사용 및 상용보급은 전세계적인 추세이다. 우리나라의 경우 바이오디젤은 2002년부터 시범보급사업(Demonstration & dissemination)을 거쳐 2006년 7월부터 전국주유소를 통하여 경유 중에 바이오디젤 0.5%를 혼합한 BDO.5를 수송용 연료로 도입하여 아시아 최초로 상용보급화를 시행하고 있다. 또한 휘발유 중 바이오에탄올 혼합 연료유 도입을 위한 실증평가연구를 2006년 8월부터 2008년 7월까지 수행중이다. 자동차용 휘발유의 옥탄가 향상을 위해 함산소 기재로 사용되는 MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)를 바이오에탄올로 대체한 바이오에탄올 혼합연료유는 수분 혼입에 의한 상 분리(Phase separation)와 금속에 대한 부식성 문제를 야기 시킬 수 있다. 바이오에탄올을 서브옥탄가솔린(Sub-octane gasoline)에 혼합하여 상 분리 모사실험, 금속류 부식시험, 고무류 침지실험 등 다양한 품질특성평가를 수행하였으며, 이런 결과들을 바탕으로 국내실정에 알맞은 최적의 혼합량(E3, E5)을 도출하였다. 또한 전국에 4개 시범주유소를 운영하여 바이오에탄올 혼합 연료유의 유통 및 보급을 통해 최적의 유통인프라(Distribution infrastructure) 보완 및 구축 방안을 도출 하고자 한다.

국내 바이오에탄올 혼합연료유 시범보급 유통시스템에 관한 연구

임의순(Yim, Eui-Soon),민경일(Min, Kyung-Il),임영관(Lim, Young-Kwan),전철환(Jeon, Cheol-Hwan),이돈민(Lee, Don-Min),김종렬(Kim, Jong-Ryeol),장은정(Jang, Eun-Jung),박천규(Park, Cheon-Kyu),정충섭(Jung, Chung-Sub),김재곤(Kim, Jae-Kon) 한국신재생에너지학회 2008 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.05

세계적인 화석연료사용의 급증으로 인해 지구온난화와 자원고갈의 문제가 크게 대두되어지고 있다. 이를 해결하기 위해 많은 국가와 연구기관이 재생 가능한 에너지로서 바이오연료의 개발과 사용에 관심을 기울이고 있다. 바이오에탄올은 자동차용 휘발유와 혼합하여 사용할 수 있는 연료로서 많은 국가에서 상용화하고 있다. 우리 연구그룹은 혼합비율에 따른 자동차용 휘발유의 품질특성시험(상분리 모사실험, 금속류 부식실험, 고무류 침지실험 등)을 한 결과 국내 최적의 혼합량(E3, E5)을 도출하였다. 이로부터 현재 전국 4개 시범주유소를 운영하면서 바이오에탄올 실증평가를 수행 중에 있다. 본 논문에서는 바이오에탄올 혼합연료유 도입을 위한 실증평가 연구를 통해 국내 바이오에탄올의 도입 활성화 가능성과 최적의 유통인프라 구축방안에 대해 논의하고자 한다.

국내 바이오에탄올 혼합연료유 도입을 위한 실증평가연구

임의순(Yim, Eui-Soon),민경일(Min, Kyung-Il),전철환(Jeon, Cheol-Hwan),이돈민(Lee, Don-Min),김종렬(Kim, Jong-Ryeol),김승수(Kim, Seung-Soo),장은정(Jang, Eun-Jung),박찬규(Park, Cheon-Kyu),정충섭(Jung, Chung-Sub),김재곤(Kim, Jae-Kon),임 한국신재생에너지학회 2007 신재생에너지 Vol.3 No.4

국제 원유가의 지속적인 상승에 따라 화석연료 고갈을 대비한 대체에너지 및 온실가스배출 감소를 위하여 바이오연료의 시용 및 상용보급은 전세계적인 추세이다. 우리나라의 경우 바이오디젤은 2002년부터 시범보급사업(Demonstration & disseminatio을 거쳐 2000년 7월부터 전국주유소를 통하여 경유 중에 바이오디젤 0.5%를 혼합한 BD0.5를 수송용 연료로 도입하여 아시아 최초로 상용보급화를 시행하고 있다. 또한 휘발유 중 바이오에탄올 혼합 연료유 도입을 위한 실증평가연구를 2006년 8월부터 2008년 7월까지 수행중이다. 자동차용 휘발유의 옥탄가 향상을 위해 함산소 기재로 사용되는 MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)를 바이오에탄올로 대체한 바이오에탄올 혼합연료유는 수분 혼입에 의한 상 분리(Phase separation)와 금속에 대한 부식성 문제를 야기 시킬 수 있다. 바이오에탄올을 서브옥란가솔린(Sub-octane gasoline)에 혼합하여 상 분리 모사실험, 금속류 부식시험, 고무류 침지실험 등 다양한 품질특성평가를 수행하였으며, 이런 결과들을 바탕으로 국내실정에 알맞은 최적의 혼합량(E3, E5)을 도출하였다. 또한 전국에 4개 시범주유소를 운영하여 바이오에탄올 혼합 연료유의 유통 및 보급을 통해 최적의 유통인프라(Distribution infrastructure) 보완 및 구축 방안을 도출 하고자 한다.

수송용 신재생연료의 현황

임의순(Eui-Soon, Yim) 한국자동차공학회 2014 오토저널 Vol.36 No.4

지속가능한 바이오에너지 개발현황

임의순(Jae-Kon Kim),김재곤(Eui Soon Yim),하종한(Jong han Ha) 한국신재생에너지학회 2014 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.05

바이오매스로부터 급속 열분해를 통한 바이오오일의 생산기술 연구동향

김재곤,박조용,임의순,하종한,Kim, Jae-Kon,Park, Jo Yong,Yim, Eui Soon,Ha, Jong Han 한국응용과학기술학회 2014 한국응용과학기술학회지 Vol.31 No.3

본 논문에서는 바이오매스로부터 급속열분해를 통해 난방용, 발전용 및 수송용 연료로 사용하기 위해 바이오오일을 생산하는 기술개발 현황을 나타내었다. 바이오매스를 작은 규모의 액체연료로 전환하기 위해 가장 효율적인 방법 중 하나는 급속열분해이다. 급속열분해를 통한 바이오오일은 $450^{\circ}C{\sim}600^{\circ}C$ 온도에서 바이오매스가 신속히 열분해 되어 증기 급냉를 위해 외부 산소가 없는 조건에서 생산된다. 이 바이오오일은 최초 건조 바이오매스 기준 최대 75 무게%까지 생산할 수 있지만, 일반적으로 60-75 무게% 수준이 적합하다. 본 연구에서는 바이오매스의 원료특성, 바이오오일 생산원리, 바이오오일의 특성 및 활용분야에 대한 최근의 개발현황을 살펴보았다. The paper provides a review on bio-oil production technology from biomass by using fast pyrolysis to use heating fuel, power fuel and transport fuel. One of the most promising methods for a small scale conversion of biomass into liquid fuels is fast pyrolysis. In fast pyrolysis, bio-oil is produced by rapidly heating biomass to intermediate temperature ($450{\sim}600^{\circ}C$) in the absence of any external oxygen followed by rapid quenching of the resulting vapor. Bio-oil can be produced in weight yield maximum 75 wt% of the original dry biomass and bio-oils typically contain 60-75% of the initial energy of the biomass. In this study, it is described focusing on the characterization of feedstock, production principle of bio-oil, bio-oil's property and it's application sector.

경유의 방향족 함량 변화가 배출가스에 미치는 영향 연구

김신,민경일,임의순,하종한,나병기,Kim, Shin,Min, Kyong-Il,Yim, Eui-Soon,Ha, Jong-Han,Na, Byung-Ki 한국응용과학기술학회 2014 한국응용과학기술학회지 Vol.31 No.4

미국과 유럽 등지에서는 자동차용 경유의 방향족 함량이 대기 환경오염의 원인물질로 추정하고 있다. 경유의 총 방향족 및 다고리 방향족 함량 감소가 환경 유해배출가스 HC, NOx, PM 등을 감소시키기 때문이다. 국내에서도 급변하고 있는 차량기술 및 연료품질간의 상관성 규명이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 실정에 맞는 차량과 연료간의 상호작용에 의하여 발생될 수 있는 환경적 영향평가를 진행하였으며 대상으로는 2.2L급 국내 대표 차량 2종(DPF 유 무)과 국내 정제기술로 생산된 5종의 연료를 통하여 경유의 방향족 함량에 따른 배출가스 특성을 분석하였다. According to reports in EU and USA, Aromatic ingredient in diesel estimated the causative agent of air pollution. Because reduction of total aromatic and Poly-aromatic compound content are decreasing environmentally harmful emissions HC, NOx, PM. It is necessary to investigate correlationship between automotive technology and fuel quality in Korea. This study examines emission effect of two representative domestic vehicles(2.2 L for emission of Euro 4, 5) and five kinds of domestic diesel fuel (total aromatic compound content 26, 28, 30 wt% and poly-aromatic compound content 3, 5 wt%). Finally, Environmental impact assessment was studied between vehicle and diesel fuel.

[기술논문] 국내 유통 바이오디젤 및 바이오디젤 혼합연료의 산화열화 연구

민경일(Kyong-il Min),임의순(Eui Soon Yim),나병기(Byung-Ki Na),정충섭(Choong-Sub Jung) 한국자동차공학회 2013 한국 자동차공학회논문집 Vol.21 No.4

LPG 연료용 비황분계 부취제의 적용성 연구

김재곤(Jae-Kon Kim),임의순(Eui Soon Yim),정충섭(Choong-sub Jung) 한국가스학회 2014 한국가스학회지 Vol.18 No.5

일반적으로 황분계 부취제는 연료가스로 인한 가스중독, 발화, 폭발 등의 사고를 방지하고, 배출가스에 의해 연료 가스 누출의 즉각적으로 손쉽게 검출할 수 있도록 LPG, 그리고 도시가스와 같은 연료가스에 첨가 사용하고 있다. 본 연구에서는 기존의 황을 함유한 가스용 부취제를 대체하여 연료의 저황분화와 금속 부식성을 낮출 수 있는 LPG 연료용 비황분계 부취제 개발을 위하여 실험하였다. 비황분계 부취제는 황을 함유하지 않는 12개의 부취물질을 선정하였으며, 직접 관능법에 의한 취질과 취기 평가를 실험하였다. 최종 선정된 혼합 부취물질은 methyl isovalerate , methyl acrylate , 2-ethyl-3-methyl pyrazine이며, 이때 조성비는 50% : 40% : 10% 이다. 최종 비황분계 부취제(K-Petro S-Free)는 LPG 연료에 40 wt ppm 혼합하여 품질평가, 금속 부식성 평가 그리고 장기 안정성 평가를 실험하였다. 이 때 LPG 연료용 비황분계 부취제는 국내 LPG 연료의 품질기준을 모두 만족하였다. 또한 금속에 대한 부식성에는 영향이 없으며, 60일간의 장기 안정성 평가에서 LPG연료의 조성에 영향을 주지 않았다. 따라서 최종 선정된 비황분계 부취제(K-Petro S-Free)는 LPG 연료의 첨가제로서 가능성을 보여주고 있다. In general, sulfur containing odorants are added to fuel gases, such as LPG, and city gas, to prevent gas poisoning, ignition, explosion, or other accident caused by fuel gases, and to enable immediate and easy detection of fuel-gas leakage by emitting an offensive smell. In this study, sulfur free odorant for low sulfur fuel and prevention of metal corrosion were developed to replace current sulfur containing odorant for gas fuel. They were selected from 12 odorant containing non-sulfur organic compounds and evaluated by odor olfactory method (odor quality, odor intensity). Finally, selected mixture odorants were methyl isovalerate, methyl acrylate , 2-ethyl-3-methyl pyrazine with blending ratio of 50% : 40% : 10%. Final Sulfur free odorant was added 40 wt ppm in LPG fuels and evaluated fuel quality characteristics, metal corrosion test and long term stability of LPG fuel. It were limit in current LPG fuel standard in fuel quality characteristics. Final Sulfur free odorant also had no influence on metal corrosion and long term stability test with 60 days by adding in LPG fuels. Finally, they were shown to be warning agent candidates to reduce sulfur content and metal corrosion for LPG fuel.

저장 환경에 따른 자동차용 경유의 산화열화 특성 규명 연구

민경일(Kyong-il Min),임의순(Eui Soon Yim),정충섭(Chung-Sub Jung),김재곤(Jae-Kon Kim),나병기(Byung-Ki Na) 한국자동차공학회 2012 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2012 No.5

자동차용경유는 온도 및 햇빛 노출 등의 저장환경에 따라 산화열화에 의해 유기산 및 중축합 고분자 물질이 생성되어 금속재료의 부식과 고무ㆍ수지 등의 열화 및 연료공급 시스템의 축적물로 남아 차량 문제를 유발 시킬 수 있다. 최근에는 산화안정성이 열악한 바이오디젤의 혼합에 따라 다양한 산화안정성 규명 연구가 다수 수행된 바 있다. 하지만 대부분 가혹조건의 실험실 조건에서 수행 되었을 뿐 실제 저장환경과 품질 변화 및 차량영향에 대해 충분히 반영하지는 못하였다. 따라서 본 연구에서는 현재 유통되고 있는 자동차용경유(바이오디젤 2% 혼합)와 바이오디젤을 추가로 혼합하여 제조한 바이오디젤 5%혼합 연료에 대해 저장용기(차량 연료탱크, 폴리에틸렌(PE) 재질 및 철재 용기) 별, 저장환경(햇빛 노출 외부 옥상, 햇빛 비노출 창고, 60℃ 오븐) 별, 대기 중 공기노출 및 구리(Cu) 금속 접촉 등에 대한 산화열화 영향을 18주간(6월~10월) 평가하여 실제 품질기준 항목에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 모두 품질기준은 벗어나지는 않으나 PE 재질 용기의 경우 햇빛 노출에 의해 급격한 산화가 일어나 세탄가, 밀도, 동점도, 산가 품질항목의 증가를 초래하였고 금속(Cu)의 접촉에 의해 산화열화의 정도가 크게 나타났다. 하지만 햇빛에 직접적인 노출이 없는 차량 연료탱크, 철재용기, 창고저장 PE재질 용기, 60℃오븐 저장 등의 조건에서는 특별한 물성변화가 발생되지 않았다. 대기 중 공기노출의 경우는 저비점 성분의 증발과 산화열화에 의해 세탄가, 밀도, 동점도, 산가의 증가를 보였다. 따라서 자동차용 경유는 햇빛에 직접적인 노출이 없는 이상 산화열화가 크게 일어나지 않으며, 산화된 시료의 물성은 품질기준은 만족하나, 산화에 의한 산성 물질 및 고분자 물질의 생성으로 자동차 연료공급 시스템에 문제를 유발할 수 있으므로 저장환경에 유의해야 된다.