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Multi-dimensional GC-MS를 이용한 항공터빈유의 첨가제 분석
연주민,장윤미,임의순,김성룡,강용 한국응용과학기술학회 2018 한국응용과학기술학회지 Vol.35 No.4
To improve fuel performance and specific characteristics of long storage and moving through fuel systems additives should be added in kerosene type aviation turbine fuel (AVTUR) such as antioxidant, fuel system icing inhibitor (FSII), electric conductivity improvers and so on. The dosage of additives has to be analyzed qualitatively and quantitatively due to inspect the quality of abnormal fuel and distinguish other petroleum products. Multi-dimensional GC-MS (MDGC-MS) with Deans switching technique are applied the determination of antioxidant and FSII, which are added with AVTUR containing complex mixture of hydrocarbons. Antioxidant and FSII in the range of 2.5–20 mg/L was quantitatively and qualitatively analyzed using MDGC-MS and the detection limit was about twice as low as that of the 1-dimensional GC-MS results. The method in this study has been higher peak resolution compared with GC-MS and could be simultaneously analyzed different two additives without sample pre-treatment. 항공터빈유는 등유 기반의 석유제품에 산화 방지제(Antioxidant), 빙결 방지제(Fuel system icing inhibitor, FSII), 전기전도도 향상제(Electrical conductivity improver) 등의 첨가제를 첨가하여 항공기 연료로서 필요한 성능 향상 및 보관이나 이송 등에 관한 특정한 능력을 부여시키고 있다. 이들 첨가제는 항공 터빈유의 품질에 이상이 발생하거나 다른 석유제품과 구별하기 위하여 그 첨가량을 정성 및 정량적으로 분석할 수 있어야 한다. 항공터빈유는 수많은 탄화수소 화합물로 구성된 복잡한 화합물이기 때문에 미량으로 첨가된 산화 방지제와 빙결 방지제를 분석하기 위하여 Multi-dimensional GC-MS (MDGC-MS)의 Deans switching 기술을 적용하였다. 2.5 - 20 mg/L 농도 범위의 산화 방지제와 빙결 방지제를 MDGC-MS로 정량 및 정성적으로 분석할 수 있었으며, 검출 한계는 1-dimensional GC-MS의 분석 결과와 비교하여 약 2배 정도 낮았다. 본 연구에서 개발된 시험 방법은 기존의 GC-MS보다 첨가제 피크의 분리능이 더 우수하였으며, 시료의 전처리가 필요없이 두 가지 첨가제를 동시에 분석할 수 있었다.
연주민,도진우,임의순,이정민 한국응용과학기술학회 2018 한국응용과학기술학회지 Vol.35 No.4
연료유로 사용되는 석유제품은 각각의 품질기준, 등급, 사용용도에 따라 여러 종류가 있다. 국가 별로 유류에 세금을 부과하는 정도에 따라 동일한 석유제품이라 하더라도 가격차이가 발생한다. 가격이 저렴한 비과세의 석유제품을 상대적으로 고가인 수송용 연료에 불법적으로 혼합하는 행위로 인하여 탈세, 환경오염, 차량고장 등의 문제가 발생한다. 이러한 석유제품간 불법 혼합을 방지하기 위해 특정 석유제품에 미량의 식별제(Marker)를 법적으로 첨가하고 있다. 국내에서는 가정용 및 상업용 연료로 사용되는 등유를 자동차용 경유에 불법적으로 혼합하는 행위를 방지하기 위하여 식별제를 도입하여 사용하고 있으며, UV-Vis 분광광도계나 HPLC를 이용하여 식별제 함량을 정량적으로 분석하고 있다. 본 연구에서는 기존에 식별제 함량 분석을 위해 발색제를 첨가하거나 시료를 전처리하는 조작없이 GC-MS로 석유제품에 첨가된 식별제를 정성적 및 정량적으로 분석하는 방법을 개발하였다. There are several types of petroleum products used for the fuel oil, according to their respective quality standards, grades and usage. Depending on the degree of oil tax rate by country, even the same petroleum products will have price gap. The illegal mixing of cheap petroleum products, which are subject to the lower tax rate, with relatively expensive transportation fuel causes problems such as tax evasion, environmental pollution and vehicle breakdown. In order to prevent illicit production and mixing of these different petroleum products, a small amount of markers are legally added to specific petroleum products. In Korea, markers are introduced and used to prevent illegal activity that kerosene used as fuel for house and commercial boiler are mixed with automotive diesel fuels, and marker contents are analyzed to use UV-Vis spectrophotometer and high performance liquid chromatography (HPLC). In this study, we have developed a method to qualitatively and quantitatively determine the marker added to petroleum products by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) without adding developing reagent or sample pre-treatments.
Multi-dimensional GC-MS를 이용한 항공터빈유의 FAME 함량 분석
연주민,도진우,황인하,김성룡,강용 한국응용과학기술학회 2017 한국응용과학기술학회지 Vol.34 No.4
The current allowable cross-contamination level of fatty acid methyl esters (FAME) in aviation turbine fuel (AVTUR) is 50 mg/kg, due to that the presence of FAME in AVTUR can significantly impact the fuel supply system and jet engine. It has been difficult to analyze the level of FAME in AVTUR, since it is consisted of a lot of hydrocarbons. In this study, thus, a new method using multi-dimensional GC-MS (MDGC-MS) was proposed in order to determine the FAME level in AVTUR effectively. Applying to MDGC-MS with Deans switching system enabled us to detect and quantify the FAME with low carbon numbers such as those derived from coconut oil and palm kernel oil. The matrix effect of MDGC-MS method, which could shift the FAME peaks to slightly longer retention times, was reduced by 20 times compared with that of 1-dimensional GC-MS reference method. This developed method could be suitable for qualitative and quantitative analyses to determine the contamination level of trace FAME in AVTUR. 항공유에 fatty acid methyl esters (FAME)가 혼합될 경우 연료 공급시스템과 항공기 엔진에 치명적인 고장의 원인이 될 수 있기 때문에 항공유 품질규격에서 FAME 함량을 50 mg/kg 이하로 규정하고 있다. 무수히 많은 탄화수소로 구성된 항공유 중의 FAME 성분을 선택적으로 분석하기 어렵기 때문에 본 연구에서는 MDGC-MS를 사용한 새로운 시험방법을 개발하였다. Deans switching 시스템이 설치된 MDGC-MS를 이용하면 코코넛 오일이나 팜유 유래의 저분자량 FAME 성분도 분석이 가능함을 확인하였다. 개발된 시험방법은 FAME 피크의 머무름 시간을 약간 뒤로 이동시키는 매질 효과(matrix effect)를 현행의 기준 시험방법(IP 585)보다 약 20배 이하로 감소시킬 수 있었다. MDGC-MS는 항공유에 미량의 FAME가 오염되었는지 여부를 정성 및 정량적으로 확인할 수 있는 시험방법으로 적합하였다
국내 수송용 연료로서 LPG 대체 DME 연료의 적용 연구
연주민(Jumin Youn),박천규(Cheonkyu Park),이민호(Minho Lee),임의순(Euisoon Yim),정충섭(Choongsub Jung) 한국자동차공학회 2011 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2011 No.11
Dimethyl ether (DME) can used to as a clean diesel alternative fuel due to the high cetane number and low emission, it can also be applied to automotive fuel as a blended liquefied petroleum gas (LPG) because physical properties are similar to those of LPG. In this study, feasibility test of LPG vehicle with blended DME-LPG fuel are investigated. The LPLi, LPGi and Mixer type of vehicles according to LPG fuel-injection system are selected. The performance characteristics of LPG vehicle have been examined with LPG and blended DME-LPG fuel in order to compare the exhaust emissions (CO, THC, NOx) and fuel economy. The emissions and fuel economy of blended DME-LPG fuel were not different to compared with LPG according to increasing driving distance.
Deans Switching을 이용한 가스크로마토그래피에서 DME-LPG 혼합연료의 탄화수소 화합물 분석방법
연주민 ( Ju Min Youn ),박천규 ( Cheon Kyu Park ),임의순 ( Eui Soon Yim ),정충섭 ( Choong Sub Jung ) 한국화학공학회 2012 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.50 No.2
The new qualitative and quantitative analytical method for hydrocarbon compounds in DME-LPG blending fuel, mixing dimethyl ether (DME) with liquefied petroleum gas (LPG), by using gas chromatography (GC) was investigated. It is difficult to analyze all components of DME-LPG blending fuel by using single column in GC due to consisting of the non-polar LPG and the polar DME which is oxygen-containing compound. Therefore, it has been introduced the Deans switching system, which are useful for analyzing mixtures of a very different nature and/or target ana-lytes in very complex matrix. This technique is to control the pressure between two columns and to selectively change the path of effluent flows to either one of two columns. As a result, we found that DME and LPG can be completely separated at the different columns and the determination of all hydrocarbon compounds in DME-LPG blending fuel can be achieved to this method qualitatively and quantitatively during the operation of one injection. In addition, this method can be applied to the determination of trace components of by-product, such as methanol, methyl formate and ethyl methyl ether, which will be derived from DME synthesis process.