동․식물유는 디젤유에 비하여 약 90%의 열함량을 가지고 있어 대체연료로서의 전망이 밝으나, 순수한 유지는
그 자체로의 사용은 높은 점도로 인한 연료의 분무특성, 불완전연소 등의 문제점이 대두되어 이를 해결하기 위한
일반적인 바이오디젤 가공법은 다음과 같이 소개되고 있다. 첫 번째는 점도가 낮은 디젤과 동․식물의 유지를 직접
혼합하여 점도를 낮추어 사용하는 방법, 둘째는 유지를 열분해하여 저분자화하여 사용하는 방법, 셋째는 유지와
알코올을 계면활성제와 함께 혼합하여 유지입자를 미립화 시키는 방법, 마지막으로 가장 보편적으로 알려진
방법으로 유지와 알코올을 촉매 존재하에 반응시켜 에스테르화하는 가공법이다.
바이오디젤을 제조하는 여러 기술 중에 에스테르화 반응에 의한 방법이 가장 실용화 된 것으로, 식물성 유지와
동물성 지방을 촉매 존재하에서 알코올로 전이에스테르화하여 지방산의 메틸 에스테르와 글리세린을 얻고,
글리세린을 원심분리법으로 분리시켜 고순도의 지방산 메틸 에스테르로 이루어진 바이오디젤을 생산하는 공정이다.
<그림 5.1>은 식물유지의 주 성분인 트리글리세리드의 알코올과의 전이에스테르화 반응을 도식한 것이다.
이 반응은 가역반응으로 보통 반응율과 회수율을 높이기 위해서 촉매를 사용한다. 전이에스테르화반응의 대표적
반응은 트리글리세리드의 메탄올에 의한 반응으로 단계적으로 디글리세리드, 모노글리세리드, 글리세롤이 생성되면서
각 과정에서 1몰의 지방산 메틸 에스테르가 생성되면서 각 과정에서 1몰의 지방산 메틸 에스테르가 형성된다.
<그림 5.2>에는 미강유를 이용한 바이오디젤 제조를 위한 주요 공정을 나타내었다.
이러한 에스테르화 반응을 이용한 바이오디젤의 많은 연구를 통해 최대의 에스테르 수율, 즉 바이오디젤의
생산성을 높이기 위한 반응인자들은 유지․알코올․촉매의 종류, 촉매의 농도, 반응몰비(알코올:유지), 반응시간․온도,
혼합조건 등으로 알려졌다. 또한, 식물유를 에스테르화 반응을 통하여 에스테르로 전환하는 경우 가장 큰 문제점은
높은 생산비용인 것으로 지적되고 있다. 이것은 원료인 식물유의 가격이 높기 때문이며, 이로 인하여 폐식용유 등을
이용한 자원재활용 유지를 사용하는 연구가 이루어졌지만, 여전히 디젤연료에 비해서 생산단가가 높은 것으로 알려져 있다.
따라서, 바이오디젤 생산 및 실용화에 대한 연구에서 가장 큰 문제점은 경제성으로 인식되고 있다. 외국의 많은
사례에서도 볼 수 있듯이, 바이오디젤의 개발은 자원의 재활용, 친환경 에너지 보급 및 자원순환형 사회 구축과
같은 측면으로 경제성에 따른 문제의 해결방안을 모색해야 할 것이다.
<그림 5.1> 트리글리세리드의 알코올과의 전이에스테르화 반응
<그림 5.2> 바이오디젤 제조 주요 공정
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