| 초록 |
바이오매스를 이용한 열화학적 전환 공정은 열분해를 통한 가스화와 액화로 나눌 수 있는데 몇 가지 종류의 바이오매스를 Na2CO3와 금속촉매를 이용해서 액화시키는 연구가 일본등지에서 이루어지고 있다. 그러나 이 경우 생성된 oil속에 존재하는 질소성분을 제거하는데 많은 어려움이 있다. 카나다 sherbrooke대학의 C. Jean Claude등은 350~400℃의 온도 범위에서 K2CO3, Li2CO3, Na2CO3촉매를 이용하여 bitumen을 열분해 시킨 결과 50%이상의 oil을 얻을수 있었으며1)일본 자원연구소의 Yokoyama연구팀은 반응온도 300℃의 저온에서 여러 종류의 알카리와 알카리 토금속 염들을 이용하여 나무를 열분해 시킨 결과 52%이상의 oil을 얻었다.2) 마지막으로 열분해를 통한 가스화 공정은 17세기까지 거슬러 올라가는, 오랜 세월 동안 발전된 방법으로 이 경우 열분해는 주로 고온에서 이루어졌다. 그러나 높은 열원을 필요로 하는 단점으로 인해 촉매를 이용하여 저온에서 가스화 하는 연구가 병행되었다. 미국 northwest연구소의 Elliot등은 350℃의 저온에서 니켈촉매와 Na2CO3를 사용하여 음식물 쓰레기와 같은 물기가 많이 함유된 biomass를 가스화하여 95%이상의 C전환율을 얻었고3) 중국 상하이 화학기술 연구소의 Lihong등은 Na2CO3와 Ni-Mo촉매로 bagasse를 열분해하여 메탄이 풍부한 gas를 얻을수 있었다. 하지만 이와 같은 연구는 전환률과 선택성 등 여러 가지 문제로 인하여 상업화 단계로는 발전 되지는 않고있다. 다만 셀루로오스나 파라 크레졸과 같은 바이오매스의 기본물질이나 바이오매스 분해시 생성되는 단일성분에 대해서는 촉매 사용시 좋은 가스 수율과 선택성을 얻을 수가 있었으나, 나무나 볏짚과 같은 자연에서 직접적으로 생산되는 바이오매스 자원에 대해선 만족할 만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.이로 인해 가스반응을 촉진시킬 수 있는 촉진제의 역할이 대두되었고 액화반응에 우수한 활성을 가지고 있는 Na2CO3가 검토되었다.이번실험의 주된 목적은 Na2CO3 양의 변화에 따른 가스 전환율과 조성비의 차이를 통해 Na2CO3가 반응에 영향을 주는 경로를 추적하고 촉매를 이용한 저온 열분해 반응을 심도있게 이해하는데 있다.
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