Life Cycle Assessment for Sustainable Biofuel Production

Bongkuk SEO 한국생물공학회 2010 한국생물공학회 학술대회 Vol.2010 No.4

식물성 바이오매스로부터 바이오디젤 생산에 대한 LCA 연구 현황

서봉국(Bongkuk Seo),송승구(Seung Koo Song) 한국생물공학회 2010 KSBB Journal Vol.25 No.1

기존 화석연료를 대체할 수 있는 수송연료로서 바이오 디젤은 유해물질 배출을 줄일 수 있어 친환경 에너지로 기대를 모으고 있다. 바이오디젤 관련 기술 개발 방향을 설정하고 제도적 지원을 위해서는 바이오 디젤의 친환경 특성 및 경제성 등에 대한 보다 정량적이고 정성적인 평가가 필요하며, 바이오디젤 생산과정에서 지구 온난화 지수, 에너지 소비, 생산비용, 생산기술 및 feedstock에 대한 LCA 분석 연구를 통해 보다 체계적인 환경 및 경제성 평가가 가능하였다. Feedstock에서부터 연료사용에 이르기까지의 바이오 디젤 LCA 평가와 관련한 많은 연구에서 feedstock 생산과정의 온실가스 배출량과 에너지 소비가 전체 환경 및 경제성 평가 수치의 50-80% 범위를 차지하여, 가장 큰 주요 기여 인자가 되었다. 경제성 측면에서는 초임계 메탄올 공정을 이용하여 폐식용유로부터 바이오디젤을 생산하는 과정이 현실적으로, 기술적으로 가장 유리하였다. 향후, 바이오 연료 시장을 보다 확장하고 보다 광범위하게 사용하기 위해서는 바이오디젤의 물성개선을 비롯하여 원료에 대한 식량 과의 논쟁을 피하기 위한 지속가능한 원료확보 관련 연구도 수행되어야만 할 것이다. Biodiesel is a type of biofuel obtained from bioresources and able to use in diesel vehicles as an alternative/ additive to petro diesel. In recent biodiesel research, there are three main issues which include high quality biodiesel, low cost feedstock and a highly efficient biodiesel production process. The sustainable production and use of biodiesel are attracting much attention in the renewable energy field. In this paper, we review some of the literatures related to environmental and economic evaluation for biodiesel production and analysis the issues including life cycle assessment (LCA), global warming potential (GWP), energy consumption, biodiesel production cost, production technologies and feedstock.

A copper complex based catalytic conversion and isolation of carbonate from CO2 for the carbon sequestration process

Dharmalingam Sivanesan,Bongkuk Seo,Choong-sun Lim,Hyeon-Gook Kim 한국공업화학회 2020 Journal of Industrial and Engineering Chemistry Vol.83 No.-

The conversion of CO2 into value-added chemicals of industrial significance is of great interest due toglobal warming-related concerns and the depletion of natural resources. This paper describes amononuclear copper complex with an N3S coordination environment that can catalyze the conversion ofCO2 into the carbonate anion with an ambient O2. Electrochemical studies indicate that the N3S-ligatedCu(II) complex can be reduced to Cu(I), which can subsequently generate the carbonate anion from CO2and ambient O2. In presence of LiClO4 when the N3S-ligated complex Cu(II) is reduced to Cu(I), thecomplex easily releases the carbonate anion which easily precipitates as Li2CO3 in CH3CN. These studiessuggest that the N3S-ligated Cu(II)/(I) complexes can be used to convert CO2 to carbonate and isolate thegenerated carbonate.

Preparation and Gas Permeation Properties of Silica Membranes on Porous Stainless Steel-Tube Supports

Hye Ryeon Lee,Bongkuk Seo 한국막학회 2014 멤브레인 Vol.24 No.3

본 연구에서 고투과도를 갖는 실리카 분리막은 콜로이달 실리카 졸과 고분자형 실리카 졸 두 가지를 DRFF법과SRFF법으로 다공성 금속 지지체 위에 코팅하여 제조되었다. 실리카 졸은 졸-겔법으로 테트라에톡시실란(TEOS)에 의하여 제조되었고, 각각의 졸은 동적광산란법(DLS), 전계방사 주사전자현미경(FE-SEM), 질소 흡착법 등을 이용하여 그 특성을 평가하였다. 다공성 금속 지지체위에 콜로이달 실리카 졸로 중간층을 형성하여 치밀한 구조의 실리카 층을 형성한 후 그 위에 분리층으로 고분자형 실리카 졸을 코팅하여 핀홀을 줄이는 방법으로 기체분리용 분리막을 제조하였다. FE-SEM으로 분리막의코팅 층을 분석한 결과 분리층은 중간층보다 침밀한 구조를 가지고 있음을 확인하였고 기체투과 결과 수소 투과도 (6.63-9.21) × 10-5 mol⋅m-2⋅s-1⋅Pa-1 분포를 보였다. Silica membranes with high permeability were prepared using colloidal and polymeric silica sols on a porous stainless steel-tube support by a DRFF and SRFF method. Silica sols were derived with tetraethylorthosilicate (TEOS) by sol-gel method and analyzed with DLS, FE-SEM, and N2 adsorption. The coating of the intermediate layer with colloidal silica sol on the stainless steel-tube support led to a denser surface morphology of the membrane along with a considerable reduction in the number of surface defect. As the polymeric silica sol enclosed the colloidal silica sol with spherical par-ticles during the SRFF method, the separation-layer-coated silica membrane showed a denser surface than the intermediate layer. Moreover, the silica membranes showed high hydrogen gas permeability of (6.63-9.21) × 10-5 mol⋅m-2⋅s-1⋅Pa-1 with low H2/N2 perm-selectivity (2.9-3.1) at room temperatures.

Enhanced Hydrogen Permselectivity of Polynorbornene-Based Membranes by Introducing Aminobiphenyl Group

Yu, Seoyoon,Lim, Chungsun,Kim, Jinchul,Seo, Bongkuk American Scientific Publishers 2016 Science Of Advanced Materials Vol.8 No.11

철산화물과 텅스텐으로 표면 처리된 보론카바이드를 포함하는 에폭시 조성물의 열적·기계적 물성

김태희 ( Taehee Kim ),이원주 ( Wonjoo Lee ),서봉국 ( Bongkuk Seo ),임충선 ( Choong-sun Lim ) 한국접착및계면학회 2018 접착 및 계면 Vol.19 No.3

보론카바이드는 하드니스가 다이아몬드나 보론 나이트라이드 보단 낮지만 30 GPa이상의 높은 경도를 갖고 있으며, 높은 경도로 인해 탱크 장갑, 탄피 제조에 사용되고 있다. 또한 중성자를 흡수하는 능력이 있어 중성자 흡수제로 많이 사용되고 있어, 핵 발전 관련 사업에 활용도가 증가하고 있다. 중성자는 전자와의 상호작용이 없으며, 물질을 통과하는 과정에서도 상호작용 없이 통과하는 것으로 알려져 있다. 보론 카바이드와 함께 중성자와 상호작용이 높은 원자는 수소이며, 보론을 포함하는 수소 농도가 높은 폴리에스터, 에폭시 고분자 등이 원자력 발전 폐기물 보관을 위한 제품 제조를 위한 소재로 사용되고 있다. 본 논문에서는 보론 카바이드의 표면을 철산화물과 텅스텐으로 처리하여, 개질된 보론 카바이드와 에폭시 소재와의 상호작용을 향상시켰다. XRD, XPS를 이용하여 표면개질 되었음을 확인하였고, 처리된 보론카바이드의 함량에 따른 기계적 강도는 만능시험기(UTM)로 측정하였으며, 동역학 분석기(DMA)를 사용하여 경화물의 동적 특성을 관찰하였다. Boron carbide is lower in hardness than diamond or boron nitride but has a hardness of more than 30 GPa and is used for manufacturing tank armors and ammo shells due to its high hardness. It is also used as a neutron absorber due to its ability to absorb neutrons, which is increasing its use in nuclear power projects. Neutrons have no interaction with electrons and are known to pass through the material without interactions. Along with boron carbide, the atoms with high interaction with neutrons are hydrogen, and high hydrogen concentration polyesters and epoxy polymers including boron are used as materials for manufacturing products for nuclear power generation waste. In this paper, the surface of boron carbide is treated with iron oxide and tungsten to improve interaction between modified boron carbide and epoxy polymer. XRD and XPS were used to confirm that iron oxide and tungsten are well attached on the surface of boron carbide, respectively. The mechanical strength of the surface treated boron carbide was measured by a universal testing machine (UTM) and the dynamic characteristics of the cured product were observed by using a dynamic analyzer (DMA).

Tuning the free volume of polynorbornene-based membranes by blending 6FDA-durene to improve H₂ permselectivity

Yu, Seoyoon,Lim, Choong-Sun,Seo, Bongkuk Elsevier 2018 Journal of industrial and engineering chemistry Vol.62 No.-

<P><B>Abstract</B></P> <P>Homogeneous blend membranes of polynorbornene and 2,2′-bis(3,4′-dicarboxyphenyl)hexafluoropropane dianhydride (6FDA)-durene were prepared to improve H<SUB>2</SUB> permselectivity. The thermal properties and gas permselectivity of membranes with different polynorbornene/6FDA-durene blending ratios were investigated. The structural changes due to blending result in increased permeability derived from an increase in the fractional free volume of polymer blends with increasing glass transition temperature. Moreover, an increase in the 6FDA-durene content in the blends improved gas permeation, diffusivity, and solubility. The prepared blend membranes showed excellent gas permeation properties, namely, high gas permeability for H<SUB>2</SUB> (14–971 Barrer) and high H<SUB>2</SUB>/N<SUB>2</SUB> (<I>α</I> =13–46) and H<SUB>2</SUB>/CO (<I>α</I> =10–29) permselectivities.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Polymer blends with different polynorbornene/6FDA-durene ratios were prepared. </LI> <LI> The prepared membranes exhibit excellent H<SUB>2</SUB> permeation and permselectivity. </LI> <LI> The addition of 6FDA-durene improves the thermal stability of the blend membranes. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>

Control of silica-zirconia nanoparticles for uniform porous SiO2-ZrO2 membranes.

Ryeon Lee, Hye,Lee, Jinkyeong,Seo, Bongkuk American Scientific Publishers 2014 Journal of nanoscience and nanotechnology Vol.14 No.11

<P>Silica-zirconia composite sols were prepared by means of a sol-gel method, using tetraethylorthosilicate (TEOS) and zirconium tetra-n-butoxide (ZrTB) precursors. TEOS, ZrTB, HCl, H2O and EtOH were mixed at 70 degrees C for 24 hours to give molar ratios of 1:1:8-80:0.2-1.0:100-300. The mean particle size of the silica-zirconia sol was controlled by the concentration of the alkoxides and catalyst, as well as the water molar ratio in the starting solution. The particle size of the SiO2-ZrO2 sol, which was analyzed by dynamic light scattering (DLS) and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), was in the range of 20 to 350 nm. The SiO2-ZrO2 sol solutions of different sol sizes were coated onto porous stainless steel supports (O.D. 10 mm, length: 20 mm, 316L SUS, Mott corp. USA) by a dipping-rolling-freezing-fast drying (DRFF) and soaking-rolling-freezing-fast drying (SRFF) method. After coating with SiO2-ZrO2 sol, the single gas permeation characteristics (He, H2 and N2) of the resulting SiO2-ZrO2 membranes were evaluated at room temperature. This produced a decrease in the mean flow diameter and H2/N2 permselectivity in the range of 2.0-3.5. Finally, following the results of gas permeation testing, the pore size of the membranes was controlled by changing their particle size.</P>

Mechanical and Thermal Properties of Epoxy Composites Containing Zirconia-Impregnated Halloysite Nanotubes with Different Loadings

Kim, Suhyun,Kim, Moon Il,Shon, Minyoung,Seo, Bongkuk,Lim, Choongsun American Scientific Publishers 2018 Journal of nanoscience and nanotechnology Vol.18 No.9

실리카-지르코니아 분리막 성능에 대한 다공성 지지체와 중간층의 영향

이혜련,서봉국,Lee, Hye Ryeon,Seo, Bongkuk 한국막학회 2015 멤브레인 Vol.25 No.1

In this study, porous metal (O.D. = 10 mm, length = 10 mm, 316 L SUS, Mott Corp.) and ${\alpha}$-alumina tube (O.D. = 10 mm, length = 50 mm, Pall, German) support was modified with suspension sols, which were consisted of $3{\sim}4{\mu}m$ and 150 nm size of ${\alpha}$-alumina particle in the water or silica-zirconia colloidal sol. The porous support was fabricated by dip coating method for 5 seconds with suspension of alumina particles. After drying at $100^{\circ}C$ for 1 h, it was calcined at $550^{\circ}C$ for 30 min. It was repeated several times in order to decrease big pore on support. The surface roughness and largest pore size on the porous support was decreased by increasing coating times with $3{\sim}4{\mu}m$ size of ${\alpha}$-alumina particle and alumina coating with 150 nm size of ${\alpha}$-alumina particle served as further smoothening the surface and decreasing the pore size of the substrate. And the silica-zirconia membranes were successfully prepared on the modified porous metal and ${\alpha}$-alumina supports, and showed hydrogen permeance in the range of $1.8-8.4{\times}10^{-4}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}{\cdot}Pa^{-1}$ and $3.3-5.0{\times}10^{-5}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}{\cdot}Pa^{-1}$, respectively. 본 연구에서는 기공의 크기가 큰 다공성 지지체를 $3{\sim}4{\mu}m$, 150 nm의 크기를 갖는 ${\alpha}$-알루미나 입자를 물과 실리카-지르코니아 용액에 각각 분산시키는 방법으로 표면 개질을 하였다. $3{\sim}4{\mu}m$ 크기의 알루미나 입자가 분산된 용액을 이용하여 금속 지지체 및 알루미나 지지체에 코팅하였을 때, 코팅횟수가 증가할수록 지지체의 표면의 큰 기공이 감소하였고, 여기에 150 nm 크기의 알루미나 입자가 분산된 용액으로 추가 코팅을 하면 작은 크기의 알루미나 입자가 기공 사이사이에 들어가면서 지지체를 좀 더 매끄럽게 개질하는 역할을 하는 것을 확인하였다. 특히 실리카-지르코니아 용액을 분산매로 하여 표면 개질을 한 경우, 알루미나 입자가 실리카-지르코니아 층에 촘촘하게 박힌 모양으로 고정이 되어 지지체 개질에 효과적임을 확인하였다. 이러한 방법으로 제조된 실리카-지르코니아 분리막의 기체투과도는 상온에서 각각 $1.8-8.4{\times}10^{-4}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}{\cdot}Pa^{-1}$, $3.3-5.0{\times}10^{-5}mol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}{\cdot}Pa^{-1}$이며 수소/질소 선택도는 Knudsen 분포를 보였다. 표면 개질된 지지체에 다양한 분리층을 형성하는 방법으로 무기 분리막 응용에 이용할 수 있을 것으로 예상된다.