그동안 사용되어 온 화석연료는 점점 고갈되어 가고 있는 상태이며 그리고 이 화석연료의 연소로부터 대기환경의 심각한 오염으로 화석연료를 대체할 수 있는 새로운 에너지원을 찾기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 석유를 대체할 수 있으며 고갈의 염려 없이 재생가능하며 배기가스 배출을 줄일 수 있는 새로운 에너지원의 하나로서 1900년대 중반부터 각광을 받기 시작한 것이 바로 바이오연료이다.
본서에서는 그중에서 주목을 받고 있는 바이오디젤에 관하여 생산, 분석, 표준, 배기가스 배출 등 기술적인 문제에 관해서 체계적으로 고찰해 보고자 하였다. 바이오디젤은 말 그대로 식물자원으로부터 생산해 낼 수 있는 신재생 바이오연료이다. 바이오연료에 대한 정책적인 문제 등에 관해서는 본서에서 다루지 않았다.
대체 자동차연료인 바이오디젤의 생산과 사용은 두 가지 측면에서 충족되어야 하는 필요조건이 있다고 판단되는데 그것은 경제성과 환경문제이다. 그러므로 본서에서는 궁극적으로 이 두 가지 문제를 염두에 둔 기술적인 제반사항들을 고찰코자 하였다. 본서의 많은 부분을 생산과 분석에 할애하고 바이오디젤 제품표준 그리고 바이오디젤 사용 시의 엔진성능과 배기가스 배출에 있어서의 향상에 관해서도 기술하였다.
본서의 내용은 신재생에너지, 특히 바이오연료의 연구 및 생산업무 분야에 종사 하는 분들께 조금이나마 도움이 되었으면 한다. 가급적 많은 부분을 빠짐없이 다루고자 하였으나 미진한 부분도 많이 있을 것으로 생각된다.
본서의 출간을 흔쾌히 결정해 주신 모흥숙 대표와 편집에 수고해 주신 여러분들께 이 글을 빌어 고마움을 표한다.
2012년 3월
최주환
Chapter 01 바이오디젤 : 개요
01. 서론 16
02. 바이오디젤의 연구에 대한 일반적 견해 19
03. 바이오디젤 생산을 위한 생산원료 공급원 21
04. 바이오디젤 생산을 위한 새로운 촉매들의 개발 24
05. 바이오디젤의 분석방법들 30
06. 바이오디젤 생산기술 33
07. 배기가스 배출 35
08. 결론 38
Chapter 02 바이오디젤 : CI엔진에 대한 대체연료
01. 서론 46
02. 바이오디젤 화학의 기초 47
03. 바이오디젤의 생산 49
04. 바이오디젤의 사용 53
05. 최근 동향과 향후 전망 61
06. 결론 66
Chapter 03 자동차 연료로서의 바이오디젤
01. 서론 78
02. 채종유로부터 바이오디젤의 생산 78
03. 바이오디젤 생산을 위한 원료공급원 101
04. 바이오디젤 현황과 전망 102
05. 자동차연료로서의 바이오디젤 104
06. 바이오디젤의 비용분석과 경제성 전망 107
07. 결론 108
Chapter 04 바이오디젤 생산
01. 서론 120
02. 바이오디젤의 생산 123
03. 결론 145
Chapter 05 촉매에 의한 트랜스에스터화를 사용한 바이오디젤 생산
01. 서론 152
02. 촉매가 작용된 트랜스에스터화에 의한 바이오디젤의 생산 159
03. 다른 바이오디젤 생산공정들 175
04. 결론 177
Chapter 06 바이오디젤 기술들에 있어서의 향후 개선을 위한 주요한 비판되는 기술분야들
01. 대체연료로서의 바이오디젤 192
02. 바이오디젤의 생산 194
03. 바이오디젤 품질 196
04. 현장에서의 실지 문제들 200
05. 결론 202
Chapter 07 트랜스에스터화에 의한 바이오디젤 생산의 기술적 관점
01. 서론 206
02. 트랜스에스터화 208
03. 트랜스에스터화 반응의 반응속도론과 메커니즘 209
04. 트랜스에스터화 반응에 영향을 미치는 변수 211
05. 다른 조건들 하에서의 트랜스에스터화 218
06. 반응의 분석적 모니터링 219
07. 바이오디젤의 연료성질들과 규격 224
08. 결론 227
Chapter 08 트랜스에스터화 공정들에 의한 바이오디젤 생산에 있어서의 촉매작용
01. 서론 232
02. 바이오디젤 생산에서 사용된 다른 촉매시스템들 233
03. 결론 243
Chapter 09 채종유들의 트랜스에스터화로부터 FAAEs의 수율에 영향을 미치는 변수들
01. 서론 252
02. 실험과정 252
03. 수율에 영향을 미치는 변수들에 관한 고찰 253
Chapter 10 바이오디젤의 생산, 연소, 배기가스 배출 그리고 성능에 관한 고찰
01. 서론 268
02. 바이오디젤의 생산 268
03. 바이오디젤의 연소 271
04. 바이오디젤로부터의 배기가스 배출 272
05. 바이오디젤의 성능 276
06. 결론 278
Chapter 11 효소에 의한 트랜스에스터화를 사용한 바이오디젤 생산의 최근 동향
01. 서론 290
02. 효소에 의한 트랜스에스터화 292
03. 원재료들 302
04. 산업적 적용에 있어서의 문제점과 전망 306
05. 결론 312
Chapter 12 대두유의 트랜스에스터화의 반응속도론
01. 서론 324
02. 실험과정 325
03. 결과 및 고찰 329
Chapter 13 폐 채종유로부터 바이오디젤의 생산을 위한 기술
01. 서론 338
02. 사용된 프라잉 오일들의 특성들의 확인 338
03. 염기 촉매 트랜스에스터화 340
04. 산 촉매 트랜스에스터화 348
05. 2단계 트랜스에스터화 351
06. 불균일계 촉매들을 사용한 트랜스에스터화 352
07. 효소에 의한 트랜스에스터화 358
08. 비 촉매적 트랜스에스터화 360
09. 폐 채종유계 바이오디젤의 성능 테스트 362
10. WVO계 바이오디젤의 배기가스 배출 테스트 364
11. 결론 366
Chapter 14 폐 쿠킹오일로부터 바이오디젤 생산 : 1. 공정디자인과 기술적 평가
01. 서론 380
02. 배경 382
03. 프로세스 시뮬레이션 385
04. 공정디자인 387
05. 결론 404
Chapter 15 폐 쿠킹오일로부터 바이오디젤 생산 : 2. 경제성 평가와 민감도 분석
01. 서론 410
02. 배경 411
03. 공정기술들 414
04. 경제성 평가 415
05. 민감도 분석 426
06. 결론 429
Chapter 16 자트로파(Jatropha curcas)로부터 바이오디젤 생산
01. 서론 434
02. 처리기술들 439
03. 자트로파 바이오디젤의 연료성질들 449
04. 엔진들에서의 바이오디젤의 적용 449
05. 결론 451
Chapter 17 FFAs의 높은 함유량을 갖는 crude Jatropha curcas L. seed oil로부터 바이오디젤 생산
01. 서론 458
02. 실험방법들 459
03. CJCO로부터 바이오디젤 생산에 관한 고찰 462
04. 결론 467
Chapter 18 미세조류(microalgae)로부터의 바이오디젤
01. 서론 472
02. 미세조류 바이오디젤의 잠재적 가능성 473
03. 미세조류 바이오매스의 생산 475
04. Raceways와 tubular photobioreactors의 비교 480
05. 미세조류 바이오디젤의 사용승인 482
06. 바이오디젤 생산의 경제성 483
07. 미세조류 바이오디젤의 경제성의 향상 485
08. 결론 487
Chapter 19 바이오디젤 생산비용들을 추정하기 위한 공정모델
01. 서론 496
02. 바이오디젤 생산설비 모델의 구성요소 498
03. 분석과 고찰 503
Chapter 20 여러 공급원료들로부터 바이오디젤의 생산과 연료성질들에 미치는 그들의 영향
01. 서론 512
02. 디젤엔진 연료로서의 채종유의 사용 512
03. 오일과 지방의 화학구조 513
04. 바이오디젤은 무엇인가,그것의 생산 그리고 석유계 디젤연료에 비한 우수성 515
05. 유럽과 미국에서의 산업적 규모의 바이오디젤 생산 516
06. 공급원료에 기초한 바이오디젤에 대한 경제성 평가 517
07. 낮은 비용의 공급원료들 518
08. 결론 529
Chapter 21 바이오디젤의 화학적 구조와 그것의 물리적 성질들 사이의 상관관계
01. 서론 536
02. 오일의 화학적 구조와 그것의 동점도 사이의 상관관계 537
03. 오일의 화학적 구조와 그것의 밀도 사이의 상관관계 543
04. 오일의 화학적 구조와 그것의 윤활성 사이의 상관관계 545
05. 오일의 화학적 구조와 그것의 세탄가 사이의 상관관계 546
06. 오일의 화학적 구조와 그것의 산화안정도 사이의 상관관계 548
07. 오일의 화학적 구조와 그것의 저온 유동성들 사이의 상관관계 550
08. 오일의 화학적 구조와 다른 성질들 사이의 상관관계 552
09. 향후 전망 553
10. 결론 555
Chapter 22 바이오디젤 연료성질에 미치는 지방산 알킬 에스터들의 구조의 영향
01. 서론 568
02. 실험 569
03. 구조의 성질들에 미치는 영향에 관한 고찰 569
04. 요약과 결론 579
Chapter 23 바이오디젤 연료성분과 관련된 화합물들의 동점도.화합물 구조의 영향과 석유계 디젤연료 성분들과의 비교
01. 서론 584
02. 동점도와 화합물 구조의 영향에 관한 고찰 586
03. 요약과 결론 592
Chapter 24 지방산 메틸 에스터(FAME) 조성으로부터 바이오디젤 연료의 세탄가의 예측
01. 서론 598
02. 예측식 확립 601
03. 결과 및 고찰 604
04. 결론 609
Chapter 25 지방산 에스터 조성의 변형에 의한 바이오디젤 연료성질들의 향상
01. 서론 616
02. 주요 연료성질들의 고찰 619
03. 바이오디젤 연료성질들을 향상시키기 위한 방법들 624
04. 결론 629
Chapter 26 바이오디젤 분석 : 표준 시험방법과 다른 분석 및 시험방법
01. 서론 638
02. 여러 가지의 다양한 시험분석에 관한 고찰 642
Chapter 27 바이오디젤의 생산과 연료품질 평가에 사용된 분석방법들
01. 서론 666
02. 분석방법에 관한 일반적인 기술 668
03. 크로마토그래피 방법들 668
04. 분광학적 방법 674
05. 다른 방법들 678
06. 바이오디젤 블렌드들 679
07. 요약과 전망 679
Chapter 28 Fiber-optic probe를 사용한 근 적외선 분광학에 의한 트랜스에스터화의 빠른 모니터링과 바이오디젤 연료품질의 평가
01. 서론 686
02. 실험과정들 688
03. 결과 및 고찰 688
Chapter 29 근 적외선(NIR) 분광학에 의한 바이오디젤 연료품질의 모니터링
01. 서론 698
02. 실험방법 700
03. Calibration model의 개발과 결과들에 대한 고찰 701
04. 결론 710
Chapter 30 Fiber-optic NIR 분광학과 1H-NMR 분광학에 의한 진행중인 트랜스에스터화 반응의 모니터링 715
01. 서론 716
02. 실험과정 718
03. 결과 및 고찰 718
Chapter 31 1H-NMR 분광학을 사용한 메탄올에 의한 유채유의 트랜스에스터화 반응의 수율의 측정
01. 1H-NMR 분광학적 방법 개요와 실험 726
Chapter 32 대두유의 트랜스에스터화에서 에틸 에스터들의 모니터링과 정량을 위한 Raman 분광학의 응용
01. 서론 732
02. 실험과정 734
03. 에틸 에스터의 FT-Raman 스펙트라의 분석에 관한 고찰 735
Chapter 33 Fiber-Optic NIR 분광학과 1H-NMR 분광학에 의한 바이오디젤과 디젤연료의 혼합물들의 블렌드 레벨의 정량
01. 서론 744
02. 실험과정 745
03. 바이오디젤의 블렌드 레벨의 정량방법에 관한 고찰 746
Chapter 34 자외선(UV) 흡수 스펙트라를 사용한 바이오디젤 블렌드 레벨의 측정
01. 서론 754
02. 방법론 756
03. 자외선 분광학에 의한 바이오디젤 블렌드 레벨의 측정에 관한 고찰 756
04. 결론 761
Chapter 35 상용 대형 고속 엔진 자동차의 배기가스 배출에 미치는 바이오디젤의 영향
01. 기본적인 상관관계 766
02. 규제되는 오염물질들에 대한 조정항목들에 관한 조사 776
Chapter 36 바이오디젤의 저장안정성
01. 서론 780
02. 실험과정 781
03. 저장안정성에 관한 고찰 782
Chapter 37 유채유와 사용된 프라잉 오일로부터 제조된 바이오디젤의 장기간의 저장안정성
01. 서론 790
02. 실험방법 792
03. 장기간의 저장안정성에 관한 고찰 793
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