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폐식용유에서 바이오디젤 제조와 평가

전문가 제언: ○ 생활이 서구화함에 따라 식용유의 사용이 많아지면서 가정, 집단급식소, 치킨 집 등에서 나오는 폐식용유의 처리가 중요해지고 있다. 대체로 연간 20만 톤의 폐식용유 가운데 10만 톤은 회수 가능하고 나머지는 무단폐기로 수질오염 등 문제가 있는데 자원의 효율적인 이용 차원에서 폐식용유의 바이오디젤 제조는 수년전부터 시도되고 있다.

○ 그러나 폐식용유는 유리지방산(FFA)과 수분이 많아서 효율적으로 에스테르 교환 반응시키려면, 염기촉매를 사용해서 유리지방산을 0.5%이하로 해줘야 메탄올과 에스테르 교환반응으로 바이오디젤 주성분인 지방산 메틸에스테르(FAME: Fatty Acid Methyl Ester)가 얻어진다.

○ 그런데 현재 국내 FAME의 규격은 96.5%로서 이는 식물성 원료유의 고 순도 바이오디젤을 기준한 것으로, 폐식용유는 이에 미치지 못해서 94.3% 정도에 이르므로 감압증류 공정을 통해서 고농도의 폐식용유 바이오디젤로 만들어줘야 한다. 촉매선정도 매우 중요해서, 유리지방산이 1%이상인 경우 알칼리 촉매보다는 강산성 이온교환수지 같은 고체 산 촉매가 더 효과적이다.

○ 이 글에서는 메탄올/폐식용유 비가 7:1~8:1에서 바이오디젤의 최적 수율을 얻을 수 있음을 보이고, 바이오디젤 성분이 20% 범위 혼합연료까지는 기존 디젤엔진의 개조 없이 사용할 수 있음을 제시한다.

○ 국내의 연구결과에서도 바이오디젤을 사용하면 미세입자(PM)과 매연 등은 감소하나 NOx가 약간 증가한다는 보고가 있으며, 바이오디젤의 제조공정에 가장 중요한 것은 반응온도, 반응시간과 교반속도이다. 이미 우리 정부에서도 BD5(바이오디젤 5%혼합연료)의 보급을 그동안 권장사항에서 강제할 예정이고 BD20까지 허용 예정이어서 고효율의 고체염기 개발 등 기술개발에 적극 나서야겠다.

저자: Anh N. Phan, Tan M. Phan
자료유형: 학술정보