재생가능 에너지원으로서의 해조류 유래 바이오 연료의 현황과 전망

유준,Liu, Jay 한국청정기술학회 2022 청정기술 Vol.28 No.2

Research and development of biofuels as one of the means to mitigate global warming and to avoid fossil fuel depletion has occurred for more than 30 years. However, there has only been limited distribution of a few first- and second-generation biofuels, and widespread supply and consumption of biofuels is still far from a reality. Although a relatively recently studied third-generation biofuel derived from seaweed biomass has been shown to have many advantages, it is yet to be deployed in commercial-scale seaweed biorefineries. This review paper examines the advantages and disadvantages of seaweed biorefineries for the entire value chain covering from seaweed and its cultivation to biofuel production based on an extensive literature search and the author's experience of conducting feasibility studies pertaining to seaweed biorefineries for over 10 years. For this purpose, the literature survey will cover the current status of seaweed production and its research and development worldwide, conversion technologies for biofuel production from seaweed based on bench-scale experiments, and large-scale techno-economic feasibility studies for seaweed conversion to biofuels and bioenergy. In addition, the main problems expected with the commercialization of seaweed-based biofuels will be identified. Finally, the current status of seaweed biorefinery technology and the author's views on its promising future will be summarized.

수소충전소가 포함된 마이크로 그리드의 불확실성을 고려한 최적 운영

유준(Jay Liu) 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.5

혼합냉매 조성에 따른 C3MR 천연가스 액화공정 성능 비교

유준(Jay Liu) 한국청정기술학회 2014 청정기술 Vol.20 No.3

이번 연구의 목적은 세계적으로 널리 이용되고 있고, 액화 효율이 높은 Air Products and Chemicals Inc. (APCI) 社의 C3MR (Propane Pre-cooled & Mixed Refrigerants) 천연가스 액화공정에 사용되는 혼합냉매의 최적 조성을 통계학적 기법으로 결정하는 것이다. 공정모사는 상업 공정 모사기를 이용했으며 혼합냉매는 methane (C₁), ethane (C₂), propane (C₃)과 nitrogen (N₂)로 선택하였다. 그리고 혼합물 설계(mixture design, MD)와 중심합성계획법(central composite design, CCD)을 이용하여 전체 공정의 에너지 소비가 최소가 되게 하는 최적의 혼합냉매 조성을 결정하였다. 연구결과 기존 설계 대비 최대 11.28%의 에너지 소비 절감을 확인하였다. 또한 주 극저온 열교환기(main cryogenic heat exchanger, MCHE)의 온도 프로파일을 통해 열적 효율성도 함께 비교하였다. The purpose of this work is to optimize composition of mixture refrigerants used in the C3MR (Propane & Mixed Refrigerants) process by a statistical optimization technique. C3MR studied in this work is one of widely used commercial natural gas liquefaction processes with high efficiency. Process simulation was performed in a commercial process simulator and methane (C₁), ethane (C₂), propane (C₃), and nitrogen (N₂) were selected as mixed refrigerants. Using the process model, optimum composition of refrigerants mixture was determined via mixture design and central composite design to produce minimum energy consumption. As a result, it was confirmed that energy consumption is reduced down to 11.3% comparing to existing design. It was also compared with heat effectiveness through temperature profile of MCHE (main cryogenic heat exchanger).

화상분석을 이용한 소프트 센서의 설계와 산업응용사례 1. 외관 품질의 수치적 추정과 모니터링

유준 ( J. Jay Liu ) 한국화학공학회 2010 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.48 No.4

거대조류 바이오가스를 연료로 하는 고체산화물 연료전지를 이용한 삼중발전

Ivannie Effendi,유준(J. Jay Liu) 한국청정기술학회 2020 청정기술 Vol.26 No.2

이 논문에서는 3세대 바이오매스 중 거대조류, 즉 해조류 바이오매스로부터 유래된 바이오가스를 연료로 사용하여 열, 전력 및 수소를 생산하는 삼중발전의 타당성 평가를 수행하였다. 이를 위해 3 MW급 고체산화물 연료전지와 가스터빈, 그리고 유기 랭킨 사이클로 이루어진 상용 규모의 열, 전력 및 수소 생산공정을 공정모사기를 사용하여 설계, 모사하였고, 공정모사로부터 얻은 열 및 물질 수지를 통해 각 단위조작 장치의 가격을 추정하고 경제성을 분석하였다. 수소를 생산하기 위해 고체산화물 연료전지의 설계를 수정하였는데, 연료전지 내 애프터-버너를 제거하고 수성-가스 전환 반응기를 추가하였다. 공정모사 결과 설계된 삼중발전 공정은 시간당 3.47톤의 건조 갈조류 원료로부터 생산된 2톤의 바이오가스를 이용하여 2.3 MW의 전력과 50kg hr<SUP>-1</SUP>의 수소를 37%의 효율로 생산한다. 이 결과를 토대로 가장 현실적인 시나리오에 대해 경제적으로 평가하고 BESP (breakeven electricity selling price)를 계산하였는데, ¢10.45 kWh<SUP>-1</SUP>로 기존의 고정 발전 대비 동등 이상의 수준으로 나타났다. In this paper, the commercial feasibility of trigeneration, producing heat, power, and hydrogen (CHHP) and using biogas derived from macroalgae (i.e., seaweed biomass feedstock), are investigated. For this purpose, a commercial scale trigeneration process, consisting of three MW solid oxide fuel cells (SOFCs), gas turbine, and organic Rankine cycle, is designed conceptually and simulated using Aspen plus, a commercial process simulator. To produce hydrogen, a solid oxide fuel cell system is re-designed by the removal of after-burner and the addition of a water-gas shift reactor. The cost of each unit operation equipment in the process is estimated through the calculated heat and mass balances from simulation, with the techno-economic analysis following through. The designed CHHP process produces 2.3 MW of net power and 50kg hr<SUP>-1</SUP> of hydrogen with an efficiency of 37% using 2 ton hr<SUP>-1</SUP> of biogas from 3.47 ton hr<SUP>-1</SUP> (dry basis) of brown algae as feedstock. Based on these results, a realistic scenario is evaluated economically and the breakeven electricity selling price (BESP) is calculated. The calculated BESP is ¢10.45 kWh<SUP>-1</SUP>, which is comparable to or better than the conventional power generation. This means that the CHHP process based on SOFC can be a viable alternative when the technical targets on SOFC are reached.

화상분석을 이용한 소프트 센서의 설계와 산업응용사례 2. 인조대리석의 품질 자동 분류

류준형 ( Jun Hyung Ryu ),유준 ( J. Jay Liu ) 한국화학공학회 2010 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.48 No.4

CFD 모델링을 통한 연료전지용 디젤의 흡착탈황 반응기 디자인

권상구(Sang Gu Kwon),유준(Jay Liu),임도진(Do Jin Im) 한국청정기술학회 2015 청정기술 Vol.21 No.4

현재 국내에서 수소 관련 연구에 대한 관심이 매우 크나 수소원으로 사용하는 디젤 등 연료 내 존재하는 황 화합물을 제거하는 흡착 시스템 개발 관련 연구는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 수치해석을 통해 연료전지용 디젤 흡착 탈황 반응기에 대한 기초 디자인 연구를 수행하였다. 유량에 따른 반응기 내부의 유동 변화와 출구에서의 황 화합물의 농도를 반응기의 지름 및 길이를 변화시켜가며 해석하여, 출구에서의 황 화합물의 기준 농도 (1 ppm)를 맞추기 위한 탈황 촉매의 성능을 예측하였으며 반응기의 길이 증가가 지름 증가보다 효율적임을 확인하였다. 또한, 충전된 탈황 촉매의 투과율에 따른 내부 유동 및 농도 변화를 살펴보았다. 본 연구 결과는 선박 연료전지용 디젤의 흡착 탈황 반응기 디자인 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다. 또한, 연료전지뿐 아니라 일반적으로 정유사에서 생산되는 디젤유의 황 함유량을 감소시키는 저황 시스템 디자인에 활용할 수 있으며 이러한 의미에서 석유화학 산업의 청정화 기술 확보에 이바지할 것으로 기대된다. Recently, there are increasing numbers of study regarding hydrogen fuels but researches on desulfurization of diesel are rare. In this study, we performed diesel desulfurization reactor design by computation fluid dynamics simulation. By analyzing the change in flow and sulfur concentration at the outlet according to the changes in flow rate, reactor length, and reactor diameter, we have found the minimum catalyst performance for the given flow rate condition and the relation between the reactor performance and the reactor size and shape. We also studied the effects of permeability of the packed bed on the flow and sulfur concentration distribution. The present work can be utilized to design a diesel desulfurization reactor for a fuel cell used in ships. Furthermore, the present work also can be used to design low sulfur diesel supply in oil refineries and therefore contribute to the development of clean petrochemical technology.

Group Contribution Method 및 Support Vector Regression 기반 모델을 이용한 방향족 화합물 물성치 예측에 관한 연구

강하영,오창보,원용선,유준,이창준,Kang, Ha Yeong,Oh, Chang Bo,Won, Yong Sun,Liu, J. Jay,Lee, Chang Jun 한국안전학회 2021 한국안전학회지 Vol.36 No.1

To simulate a process model in the field of chemical engineering, it is very important to identify the physical properties of novel materials as well as existing materials. However, it is difficult to measure the physical properties throughout a set of experiments due to the potential risk and cost. To address this, this study aims to develop a property prediction model based on the group contribution method for aromatic chemical compounds including benzene rings. The benzene rings of aromatic materials have a significant impact on their physical properties. To establish the prediction model, 42 important functional groups that determine the physical properties are considered, and the total numbers of functional groups on 147 aromatic chemical compounds are counted to prepare a dataset. Support vector regression is employed to prepare a prediction model to handle sparse and high-dimensional data. To verify the efficacy of this study, the results of this study are compared with those of previous studies. Despite the different datasets in the previous studies, the comparison indicated the enhanced performance in this study. Moreover, there are few reports on predicting the physical properties of aromatic compounds. This study can provide an effective method to estimate the physical properties of unknown chemical compounds and contribute toward reducing the experimental efforts for measuring physical properties.

Using data mining methods to forecast book purchase quantities

Farnaz Pirasteh,Pyung Hoi Koo(구평회),Jay Liu(유준) 한국경영과학회 2014 한국경영과학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.5

Using data mining methods to forecast book purchase quantities

Farnaz Pirasteh,Pyung Hoi Koo(구평회),Jay Liu(유준) 대한산업공학회 2014 대한산업공학회 춘계학술대회논문집 Vol.2014 No.5