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SUMMARY

Contents

목차

제1장 연구개발과제의 개요 13

제1절 연구배경 및 필요성 13

1. 서론 13

2. 미세조류 바이오 연료화 공정 기술 14

제2절 연구개발의 목적 15

1. 최종목표 15

2. 연구개발의 내용 및 범위 15

제2장 국내외 기술개발 현황 16

1. 미세조류 수확 기술 16

제3장 연구개발의 결과 20

제1절 미세조류의 초음파 응집 20

1. 정지파(Standing Wave) 내에서 미세 입자에 작용하는 힘 20

2. 음파장을 이용한 미세조류의 응집 실험 23

제2절 미세조류 전기응집 수확 기초실험 33

(1) 정지유동 상태(Lab. Scale)에서의 미세조류 전기응집-부상 34

(2) 유동상태(Bench Scale)에서의 전기응집-부상 48

제3절 미세조류의 지질 추출 57

제4절 미세조류 수확과 지질 추출 공정 경제성 분석[위탁연구 결과] 61

제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 64

1. 목표달성도 종합 64

가. 최종 연구목표 대비 진척도(종합적인 관점에서 작성) 64

다. 기술적 성과 65

라. 정량적 성과 65

마. 대내외 융합연구 또는 연구협력 실적[내용없음] 67

2. 관련분야에의 기여 67

제5장 연구개발성과의 활용계획 67

제6장 연구시설·장비 현황 67

제7장 참고 문헌 69

표목차

표 1. 바이오 원료별 오일생산량과, 재배면적 13

표 4. 물 속에서 금속 전극에 의한 전해반응 19

그림목차

그림 1. 조류로부터 다양한 에너지의 생산 경로 14

그림 2. 미세조류 수확 기술별 장단점 17

그림 3. 초음파 정제파 내에 입자가 존재할 때 입자에 작용하는 힘 20

그림 4. 음향 유동에 의한 Schlichting streaming과 Rayleigh streaming 22

그림 5. 정지파에서 미세입자에 작용하는 힘 22

그림 6. 미세조류 채취 및 배양시스템 23

그림 7. 실험용 미세조류(마이크로시스티스) 23

그림 8. 채취된 미세조류(녹조류)의 전자현미경 사진 24

그림 9. 기초 실험 장치 24

그림 10. 미세조류 응집 및 침전분리 25

그림 11. 반사판 거리별 응집 상태(주파수 1MHz) 25

그림 12. 초음파 응집/수거 실험장치 26

그림 13. 음파측정기 27

그림 14. 음파응집기 확대 27

그림 15. 초음파 응집 쳄버 27

그림 16. 초음파 응집 실험 28

그림 17. Microsystis의 응집 침전 실험 결과 29

그림 18. Chrollera의 응집 침전 실험 결과 29

그림 19. 초음파 주파수별 응집효과 30

그림 20. 반응부 유입 유량별 응집 상태(주파수 1MHz) 31

그림 21. 미세조류 배양장치의 구성도 32

그림 22. 미세조류 배양장치 32

그림 23. 배양조 내 광원 33

그림 24. 미세조류 배양 결과 33

그림 25. 전기응집-부상 원리 34

그림 26. 미세조류 수확 실험장치 35

그림 27. 초음파-전기응집 실험장치 35

그림 28. Microbubble의 발생 36

그림 29. 물과 미세조류의 혼합(운전 전) 37

그림 30. 물과 미세조류의 분리(운전 후) 37

그림 31. 미세조류 농도별 흡광도 측정(OD680nm) 38

그림 32. Effect of electrode type on the algae harvesting 39

그림 33. Effect of ultrasonic on the electrode cleaning 39

그림 34. 전력과 유량의 상관관계 40

그림 35. 초음파에너지의 영향 41

그림 36. 전극 수량의 영향 42

그림 37. 전극 수량과 전류밀도, 소모전력 사이의 관계 42

그림 38. 전류밀도 vs 수확성능 43

그림 39. 전류밀도와 소모에너지 사이의 관계 44

그림 40. 전극을 수직으로 배치 하였을 경우의 수확성능 44

그림 41. 전극을 수평으로 배치하였을 경우의 수확성능 45

그림 42. 전극의 배치에 따른 소모전력 45

그림 43. Cell 안에서의 전극 배치 형상 46

그림 44. 전극의 배치 형상이 수확성능에 미치는 영향 47

그림 45. 전극 배치 형상과 최대 성능 사이의 관계 47

그림 46. 수확장치 Bench Scale System의 구성 48

그림 47. 수확장치 Bench Scale System 49

그림 48. 반응조의 Microbubble 발생 49

그림 49. 응집/부상부 50

그림 50. 응집체 배출부 50

그림 51. 슬러지 이송/탈수부 51

그림 52. 미세조류 혼합액 공급펌프 51

그림 53. 실험용 녹조 및 분리수 배출 51

그림 54. 운전시간에 따른 흡광도 변화 52

그림 55. 운전시간에 따른 흡광도 변화 52

그림 56. 흡광도 감소율 vs 소모전력 53

그림 57. 유량 증가에 따른 수확 성능 53

그림 58. 유입구 위치의 영향(전극 상부 위치에서 유입) 54

그림 59. 유입구 위치의 영향(전극 하부에서 유입) 55

그림 60. 초음파 에너지의 영향 55

그림 61. 전극 배치 형상의 영향 56

그림 62. 초음파 지질 추출 과정 57

그림 63. 용매 추출 후 조류세포 57

그림 64. 초음파 추출 후 조류세포 57

그림 65. 초음파에의한 지질 추출(초음파 부하의 영향) 58

그림 66. 초음파에의한 지질 추출(초음파 전력의 영향) 58

그림 67. 초음파 진폭의 영향 59

그림 68. 용매 종류의 영향 60

그림 69. 에탄올 용매인 경우 건조 조류의 량에 따른 지질 추출량 60

그림 70. 에탄올 용매인 경우 조류의 량에 따른 추출량 증가 경향 61

그림 71. 경제성분석 62

그림 72. Cost contribution change with the concentration of algae 63

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