국내 연구진이 기존 기술 대비 1/2의 에너지로 10배 빠르게 식물기름을 바이오디젤로 합성할 수 있는 기술을 확보하는데 성공했다.

한국전기연구원(원장 유태환, www.keri.re.kr)은 최근 고효율 마이크로파 가열에 의한 바이오디젤의 고속합성 핵심기술을 개발하는데 성공했다고 밝혔다.

한국전기연구원(이하 KERI) 의료IT융합연구본부 정순신·김대호 박사팀이 개발한 고효율 마이크로파(microwave) 가열 방식 바이오디젤 고속합성 기술은 물질 내부를 직접 가열해 합성 반응을 가속화시키는 특징을 갖고 있다.

이 기술은 종래 기술인 보일러 가열 방식에 비해 약 10배 빠르고 약 1/2 에너지만을 사용하여 연속적으로 대두유, 유채유, 야자유 등 식물성 기름을 바이오디젤로 전환할 수 있는 새로운 녹색 융합기술이다.

연구팀 관계자는 “이 기술은 증류(distillation) 공정 전 전환율을 95% 이상 얻을 수 있을 뿐만 아니라 에너지소비량 저감에 의한 에너지비용 절감효과와 반응속도 향상에 의한 반응기 소형화를 통해 바이오디젤의 핵심이슈인 바이오디젤 생산원가(원료비 제외)를 낮추는데 일조할 것으로 기대된다”고 말했다. 또 이와 관련해 4건의 특허를 출원했다고 밝혔다.

이번에 개발된 바이오디젤 고속합성기술은 마이크로파 가열의 고속반응 특성을 활용하여 배치식(batch) 반응기술뿐만 아니라 원료 투입과 바이오디젤 합성이 연속적으로 일어나는 연속식 반응기술까지 아우른다.

또한 마이크로파 가열의 원격제어 프로그램을 개발하여 마이크로파 전력뿐만 아니라 마이크로파 에너지를 실시간으로 모니터링 및 제어함으로써 반응조건을 정밀하게 원격제어하는 기술을 확보했다.

이와 더불어 전자기파(electromagnetic wave) 및 유체유동, 열, 화학반응을 포함하는 3차원 다중물리(multi-physics) 모델링을 이용하여 세계 최초로 마이크로파 가열에 의한 합성 반응에 대한 컴퓨터 시뮬레이션 기술을 확보하였다. 이것은 마이크로파 가열 방식 합성 반응기의 최적 설계가 고정밀 시뮬레이션을 통해 가능해지고, 마이크로파 합성 반응기를 대형화할 수 있는 독자적인 핵심 기반기술을 확보했다는데 의의가 크다.

지난 2008년 30kW급 산업용 고출력 마그네트론 발진기 개발에 성공한 KERI는 이번에 고효율 마이크로파 가열 방식 바이오디젤 고속합성 기술까지 확보하게 됨으로써 고출력․고효율 마이크로파 기술의 전문연구기관으로서 위상을 확고히 할 것으로 기대한다고 밝혔다.

한편, KERI는 이번에 확보한 고효율 마이크로파 가열 방식 바이오디젤 고속합성 핵심기술을 활용하여 차세대 비식용 원료 기반의 바이오디젤 생산을 위한 저품위 비식용 원료의 고속 전처리기술까지 확보할 예정이다.아울러, 마이크로파 가열 방식 고속합성 핵심기술을 이용하여 나노입자(nano-particle)의 고속 대량 생산기술로 발전시켜, 나노의료(nano-medicine) 분야의 나노조영제(nano-agent)·나노프로브(nano-probe), 바이오센서(bio-sensor) 분야의 나노입자, 인쇄전자(printed electronics) 분야의 나노잉크(nano-ink) 핵심기술을 개발해나갈 계획이라고 밝혔다.