| 초록 |
□ 연구개요 본 연구는 기존에 시도되지 않은 다단 열분해 및 촉매반응을 이용하여 (multi-stage thermal decomposition and catalytic upgrading), 탄소효율(바이오매스에 포함된 탄소 중 바이오연료로 전환되는 비율)이 매우 높은 바이오연료 생산 공정을 개발함. □ 연구 목표대비 연구결과 (1) 1차년도 목표: 최적 열분해 및 촉매반응 경로 합성 - 바이오매스 열분해 및 촉매반응 분야의 세계적 선도그룹과 협력하여, 온도 및 체류시간 등 최적의 열분해 및 촉매반응 조건 및 반응 경로를 합성하였음. (2) 2차년도 목표: 통합공정 설계 및 공정모델 개발 - 1차년도에서 합성한 최적의 반응경로를 기반으로 상용 공정모사기를 이용하여 통합공정 모델을 개발함. - 또한, 실험데이터를 기반으로 공정모델의 주요 파라미터를 추정하여, 공정모델의 정확성을 향상시킴. (3) 3차년도 목표: 경제성/환경성 평가 및 핵심인자 도출 - 구축된 공정모델을 기반으로 에너지 통합을 수행하여, 공정 전체의 에너지 소모량을 감소시킴. - 기술경제성 평가를 수행하여 바이오연료의 생산단가를 도출하였음. 특히, 공정 규모에 따른 바이오연료의 생산단가를 계산하여, 최적의 공정 규모를 도출함. - 민감도 분석을 통해 바이오연료의 생산단가에 가장 큰 영향을 미치는 비용인자를 도출함. - 전주기 평가를 수행함으로써, 개발된 공정의 환경성을 정량화하여 지속가능성을 평가함. □ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 상용화에 가까운 바이오가솔린/바이오디젤 생산 공정의 최적 설계기술 확보: 본 연구를 통해, 기존의 화석연료 기반으로 생산된 가솔린/디젤과 가격 수준이 대등한 (생산단가 차이 10% 내외), 친환경 바이오가솔린/바이오디젤 생산 공정 설계 기술의 확보가 가능하다. 본 설계기술은 지식재산권으로 출원/등록되어 기술이전이 가능할 것이다. - 기술경제성 평가 기술 확보에 따른 해외 기술료 절감효과: 본 연구를 통해 개발될 기술경제성 평가 기술은 그 자체로, 독립된 기술로서 다른 산업에 활용 가능하다. 현재 국내의 많은 정유 및 석유 화학공정에 선진국의 기술경제성 분석 기술이 도입되어 상당 액수의 로열티를 지불하고 있다. 공정 규모에 따라 차이가 있으나, 보통 단위공정의 기술경제성 분석 프로젝트 비용이 100만 달러 이상임을 감안할 때 본 연구과제를 통해 개발될 최적화 기반의 기술경제성 분석 기술은 이를 크게 상회하는 가치가 있을 것이다. - 바이오매스를 다단계 열분해 공정을 통해 처리할 경우, 해당 공정을 통해 생산되는 열분해 가스의 조성이 간소화되어 더욱 효율적으로 촉매반응을 진행(특정 성분/기능기를 타겟팅)할 수 있는 이점이 있다. 이러한 “다단 열분해 공정 + 촉매반응”을 통한 바이오연료 생산 공정의 개발은 본 연구를 통해 처음 시도되는 것으로서, 새로운 바이오연료 생산 공정의 학문적 기초를 제시할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
