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현재 전 세계는 기후변화와 식량부족, 에너지 자원의 고갈 등 인류 지속 가능성에 대한 다양한 문제에 직면해 있으며 이에 대한 대안으로 최근 바이오산업이 주목받고 있다. 바이오화학과 소재산업에 대한 관심이 확대되고 있는 가운데, 2024년까지 이 분야에 대한 시장규모가 259억 달러에 달할 정도로 성장할 것이라는 관측이 제기돼 눈길을 끌고 있다. 특히, 고령화에 따른 고품질 의료서비스 및 의료기기의 수요 증가와 더불어 의료영상, 진단, 치료와 홈 헬스케어 등의 분야에서 경량화, 고집적화, 고성능화, 저 전력화 등의 요구에 따라 바이오헬스/바이오센서/바이오 인공장기/의료용 3D 프린팅 기술 및 산업이 주목을 끌고 있다. 

더불어, 신재생에너지 자원 중에서 바이오매스는 인류가 가장 오래 전부터 사용했던 친환경적인 자원이지만 풍력, 태양광 에너지에 비해 대중의 관심이 상대적으로 부족했던 분야이다. 곡물, 식물, 농업부산물, 임산물, 축산 분뇨 등 바이오매스 공급 원료를 통해 에너지로 재활용하는 바이오매스 가스화 기술은 지역 단위의 독립형 에너지 공급 발전소 시범사업을 통해 확대되고 있으며, 바이오매스 공급 원료의 재가공 및 공급 체계에 대한 효율적 관리는 다양한 고부가 가치 바이오연료를 생산하는 농업경제의 고도화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 

이에 본원 R&D정보센터에서는 바이오소재/바이오매스 산업 분야별 신기술 개발 확보를 통한 경쟁력 강화에 도움이 되고자 관련기관들의 정보를 토대로 분석 정리하여  「바이오소재 산업별 R&D 동향과 바이오매스 정책/기술 실태분석」을 발간하였다. 본서에서는 바이오 소재/바이오매스 산업 분야에서 크게 주목받고 있는 바이오헬스/바이오센서/바이오 인공장기/의료용 3D 프린팅과 바이오매스/바이오가스 산업의 기술 및 시장전망과 생산사례, 산업동향을 수록하였다. 본서가 학계·연구기관 및 관련 산업분야 종사자 여러분들에게 다소나마 유익한 정보자료로 활용되기를 바라는 바입니다.

제 Ⅰ 편  바이오 소재 산업

제 1 장 바이오 헬스 소재 산업 및 기술 현황

1. 바이오헬스 산업과 정책 현황

1) 바이오헬스 트렌드 현황

(1) 4차 산업혁명과 바이오헬스 트렌드

가. 의료 패러다임 전환

나. 바이오헬스 시장 트렌드

다. 각국의 대응 동향

(2) 우리 산업의 역량

가. (기술역량) 일부 품목 경쟁력 확보, 글로벌 도약 잠재력 보유

나. (산업생태계) 벤처창업 증가, 전후방 산업생태계는 확장 필요

다. (규제) 의료기기는 제도개선 중, 의약품 인허가 등 개선 필요

2) 바이오헬스 분야별 주요 정책과제

(1) 바이오헬스 기술개발 혁신생태계 조성

가. 기술혁신을 위한 5대 빅데이터 플랫폼 구축

나. 병원을 생태계 혁신거점으로 육성

다. 혁신 신약‧의료기기 정부 R&D 확대

라. 바이오헬스 금융‧세제 집중 지원

(2) 글로벌 수준의 인허가 규제 합리화

가. 식약처 전문성 강화 및 인허가 신속 처리

나. 재생의료·바이오의약품 임상연구 활성화 및 안전관리 강화 

다. 글로벌 스탠더드 관점의 규제 선진화

(3) 바이오헬스 생산활력 제고 및 동반성장 지원

가.선도기업과 창업·벤처기업 협력체계 구축

나. 제약‧바이오 전문인력 양성

다. 5년 내 원부자재 30% 국산화로 전후방산업 동반 성장

(4) 시장진입 지원 및 해외진출 촉진

가.시장 진입 지원

나. 플랜트 패키지 수출

다. 해외시장 진출 기반 강화

(5) 기대효과

3) 바이오헬스 시장 규모 및 미래 전망

4) 국내·외 바이오헬스 R&D투자 및 정책 현황

(1) R&D 투자 동향

(2) 정책 현황

가. 미국

나. EU

다. 일본

라. 한국

⒜ 거버넌스

⒝ 규제/제도

2. 바이오 소재 산업과 기술 현황

1) 생체 친화성 바이오 세라믹 산업과 기술

(1) 산업환경 분석

가. 개요

⒜ 정의 및 필요성

⒝ 범위 및 분류

나. 산업의 특징

다. 산업의 구조

(2) 시장환경 분석

가. 세계시장

나. 국내시장

(3) 주요기업 동향

가. 해외업체동향

나. 국내업체동향

(4) 기술 분석

가. 기술개발 이슈

나. 기술개발 트렌드

다. 기술연구 환경 분석

(5) 특허 동향

가. 특허상 주요 기술

나. 주요 기술별 출원인 국가별 특허동향

다. 주요 기술별 출원인 동향

라. 국가별 특허활동지수(AI) 비교

마. 질적 수준을 고려한 각국의 시장력 분석

바. 주요 경쟁기술 및 공백기술

사. 최신 국내 특허기술 동향

아. 중소기업 특허전략 수립 방향 및 시사점

(6) 기술로드맵 기획

가. SWOT분석

나. 중소기업 핵심요소기술

⒜ 핵심요소기술 도출절차

⒝ 요소기술

⒞ 핵심요소기술

다. 기술개발전략

⒜ 우리의 현황

⒝ 기술개발로드맵

2) 의료용 화학소재 산업과 기술 동향

(1) 산업환경 분석

가. 개요

⒜ 정의 및 필요성

⒝ 범위

나. 산업의 특징

다. 산업의 구조

(2) 시장환경 분석

가. 세계시장

나. 국내시장

다. 주요기업 시장 현황

라. 주요업체별 기술개발동향

⒜ 해외업체동향

⒝ 국내업체동향

(3) 기술 분석

가. 연구개발 동향

나. 기술환경분석

(4) 특허동향

가. 의료용 화학소재 기술 분야 특허상 주요 기술

나. 세부 분야별 특허동향

다. 국가별 특허활동지수(AI) 비교

라. 질적 수준을 고려한 각국의 시장력 분석

마. 의료용 화학소재 분야의 주요 경쟁기술 및 공백기술

바. 최신 국내 특허기술 동향

사. 중소기업 특허전략 수립 방향 및 시사점 

제 2 장 바이오센서 산업 기술개발 현황

1. 바이오센서 산업과 기술 현황

1) 바이오센서 시장 동향

(1) 바이오센서 개요

가. 정의 

나. 산업의 특성

다. 활용 시장 범위

(2) 시장동향

(3) 기업 동향

2) 바이오센서 연구/기술개발 동향

(1) 바이오센서의 연구동향

(2) 차세대 바이오센서의 전망 및 경향

(3) 주요 바이오센서 기술개발 동향

(4) 연구개발에 대한 정책 제언

2. 나노바이오센서 산업과 기술 현황

1) 나노바이오센서 정책 동향

(1) 기술의 개요

가. 나노바이오센서의 정의

나. 나노바이오센서의 종류

다. 차세대 나노바이오센서의 요구조건

(2) 나노바이오 관련 정책 동향

가. 해외 정책 동향

나. 국내 정책 동향

2) 나노바이오센서 연구개발 동향

(1) 해외 기술개발 동향

가. 미국

나. EU

다. 일본

라. 기술개발 주요 이슈

마. 시사점

(2) 국내 기술개발 동향

가. 기술개발 현황

나. 선도기관

3) 국·내외 나노바이오센서 특허 현황

4) 나노바이오센서 산업 동향

(1) 시장 동향

(2) 산업화 현황

가. 나노바이오센서 산업

나. 나노바이오센서 해외산업화 현황

다. 나노바이오센서 국내산업화 현황

(3) 시장 확대 전망

가. 나노바이오센서 시장 확대 전망 

나. 나노바이오센서 시장 확대 저해 요인

5) 나노바이오센서 발전 전망

(1) 세계시장 발전 전망

(2) 국내 기술과 시장 전략 

3. 바이오센서 연구/기술 현황

1) 융합연구를 통한 질병진단용 바이오센서 기술

(1) 핵심 기술

가. 질병 진단용 바이오센서

나. 바이오 마커 기술

다. 나노기술을 이용한 센서 개발 기술

라. 바이오 MEMS(Microelectromechanical systems) 기술

마. 기타 질병 진단에 활용되는 센서 기술

(2) 기술개발 동향

(3) 국내·외 기술 수준국

2) 생체 신호를 이용한 바이오센서 기술 현황

(1) 혈압

(2) 맥박

(3) 복합 생체 신호 측정을 통한 Bio센서 개발

3) 전사조절인자를 활용한 바이오센서 개발 동향

(1) 야생형 전사조절인자를 활용한 바이오센서

(2) 이종 전사조절인자를 활용한 바이오센서

(3) 모듈성 합성 전사조절인자를 활용한 바이오센서

(4) 고찰

4) 자성 나노바이오센서 기술

(1) 자성 바이오센서의 원리

(2) 자성 나노바이오센서의 종류와 기술 동향

5) 바이오센서 응용을 위한 페록시다아제 모방 나노 소재

(1) 페록시다아제 나노자임 

가. 철 산화물 (iron oxide) 기반 페록시다아제 나노자임

나. 탄소 기반 페록시다아제 나노자임

다. 다중 기능성 활성을 갖는 나노자임

(2) 촉매 활성을 높이기 위한 접근법

가. 온도, pH, 기질 농도 등 촉매 반응의 조건 최적화

나. 나노입자의 크기

다. 나노 구조

라. 소재의 복합화, 하이브리드화

마. 표면 개질

바. 단원자 (single-atom) 나노자임을 위한 접근법

(3) 바이오센서 응용

가. 과산화수소 탐지

나. 과산화수소 H2O2를 생산할 수 있는 생체 분자 검출

다. 핵산 (DNA 및 RNA) 검출

라. 단백질 및 암세포 진단을 위한 ELISA 면역진단

(4) 결론

제 3 장 바이오 인공장기 산업 R&D동향

1. 바이오 인공장기 산업과 정책동향

1) 바이오 인공장기 국내외 트렌트 현황

(1) 개요 

가. 개념과 범위

나. 핵심 기술

⒜ 유사 장기

⒝ 3D 프린팅 소재 및 제조방법

⒞ 바이오 프린팅

⒟ 재생의료

(2) 국내외 트렌드 변화

가. 트렌드 변화

나. 국가 아젠다 이슈

2) 바이오 인공장기 시장 전망

(1) 국내외 시장 전망

(2) 국내외 기업 동향

3) 바이오 인공장기 국내외 정책 현황

4) 바이오 인공장기 정책 제언

(1) 프로그램의 목표

(2) R&D 상세 기획 시 참여할 핵심 전문가·기업

(3) 기존 사업과의 차별화 전략 마련

(4) 신규 프로그램 기획 시 고려사항

(5) 사업 추진 시 기대효과

5) 바이오 인공장기 산업 활성화 효과

(1) 인구 고령화로 바이오 인공장기와 기존 산업 동반 발전

(2) 다양한 관련 산업의 동반 성장 가능

(3) 바이오 인공장기 전후방 산업의 성장

(4) 고부가가치 융합형 신산업과 의료동물 산업의 등장

(5) 산업 전 단계에 걸친 신규 서비스 산업 출현

(6) 기존 치료 기기 및 치료제 산업의 재편

(7) 다국적 기업의 시장 독점과 횡포 우려

2. 바이오 인공장기 기술개발과 R&D 현황

1) 바이오 인공장기 기술 현황

(1) 이종장기 

가. 이종장기 기술의 물꼬를 튼 형질전환 미니 돼지

나. 이종장기 기술의 현주소

다. 이종장기 기술 발전을 위해 풀어야 할 난제들

(2) 세포 기반 인공장기

가. 줄기세포 기술과 3D 프린팅 기술 발전

나. 세포 기반 미니 인공장기의 등장

다. 발전에 속도를 내고 있는 인공피부와 인공혈관

라. 3D 바이오 프린터와 줄기세포로 만드는 인공신장

마. 세포 기반 인공자궁의 출현

바. 인공척수 등 다양한 세포 기반 인공장기 개발

(3) 전자기기 인공장기

가. 갈수록 더 작고 가벼워지는 인공심장

나. 생각만으로 자유롭게 작동하는 인공보철

(4) 우리나라 바이오 인공장기 기술의 현 위치

가. 세계 속 우리나라 바이오 인공장기 기술 수준

나. 국내 바이오 인공장기 관련 정부 추진 사업

2) 바이오 인공장기 국내외 R&D 동향

(1) 기술개발 동향

(2) 연구개발 투자 동향

(3) 기술 경쟁력

(4) R&D 지식맵

3) 바이오 인공장기 국가별 기술현황

(1) 특허활동으로 살펴본 국가별 기술혁신 동향

가. 바이오 인공장기 기술(전체)

나. 이종장기 기술

⒜ 기술수준 및 주요 출원인

⒝ 기술선도 국가의 특허 출원 내용

다. 세포 기반 인공장기 기술

⒜ 기술수준 및 주요 출원인

⒝ 기술선도 국가의 특허 출원 내용

라. 전자기기 인공장기 기술

⒜ 기술수준 및 주요 출원인

⒝ 기술선도 국가의 특허 출원 내용

(2) 국가별 기술확산 결과 분석을 통한 국내 이슈 발굴

4) 오가노이드(Organoids) 산업과 기술현황

(1) 개요

가. 정의

나. 오가노이드 종류

(2) 산업 현황

가. 오가노이드 시장규모

나. 오가노이드 용도별 활용

다. 세계 대표적 오가노이드 기업

라. 국내현황

(3) 오가노이드(Organoids) 핵심 기술

3. 인체이식형 소재 및 전자기기 현황 

1) 인체이식 생체재료 나노표면개질 기술 전망

(1) 인체이식 소재 나노공정 기술

가. 인체이식용 생체재료

나. 생체적합성 나노표면개질 기술

다. 나노표면개질 공정기술

(2) 인체이식 소재 개발 환경변화

가. 생체재료 패러다임 전환

나. 나노측정기술과 나노가공기술의 발전

다. 의료용 장비 적용 및 상용화 난제

(3) 인체이식 소재 개발 기술동향

가. 치과용 임플란트 표면거칠기와 생체적합성

나. 후발백내장 방지를 위한 인공수정체 나노패턴

(4) 인체이식 소재 개발 산업동향

2) 인체 이식형 전자의료기기 산업과 기술현황

(1) 인체 이식형기기 시장현황

가. 개요

나. 시장분석

(2) 인체 이식형기기 기술현황

(3) 인체 이식형기기 특허 및 임상·논문 현황

가. 특허현황

⒜ 국외특허

⒝ 국내특허

나. 임상현황

다. 논문현황

(4) 인체 이식형기기 개발 전망

제4장 의료용 3D 프린팅 산업 기술현황

1. 의료용 3D 프린팅 산업 동향

1) 의료용 3D 프린팅 시장 현황

(1) 개요

(2) 시장 규모 및 전망

(3) 주요 응용영역 및 사례

가. 맞춤형 보철물 제작

나. 신체 삽입형 구조물(임플란트) 제작

다. 바이오프린팅

(4) 주요이슈와 전망

가. 시장성장 촉진 이슈와 전망

나. 시장성장 저해 요인과 전망

2) 의료용 3D 프린팅 기술개발 현황

(1) 3D 바이오 프린팅 산업개요

가. 개요

나. 3D 바이오 프린팅 소재

다. 3D 바이오 프린팅 방법

라. 3D 바이오 프린팅 프로세스

(2) 3D 바이오 프린팅 기술개발 동향

가. 인공 피부

나. 인공 간

다. 인공 심근

라. 인공 근육

마. 인공 뼈

바. 인공 혈관

(3) 인공조직·장기 제조를 위한 3D 바이오 프린팅 시스템

가. 인공지지체 기반 3D 바이오 프린팅 기술

나. 3D 세포 프린팅 기술

⒜ Organovo

⒝ Cyfuse Biomedical

(4) 인공조직·장기 제작기술

가. 인공 피부

나. 인공 간

다. 인공 심근

라. 인공 근육

마. 인공 뼈

바. 인공 혈관

2. 주요 의료용 3D 프린팅 연구/기술개발 현황

1) 조직/장기 재생 분야 3D 프린팅 기술 적용 

(1) 장기재생

가. 방광(Bladder)

나. 기관(Trachea)

(2) 조직 재생

가. 뼈(Bone)

나. 연골(Cartilage)

다. 혈관(Vessel)

라. 심장조직(Cardiac tissue)

마. 간(Liver)

바. 신장(Kidney)

사. 피부(Skin)

아. 신경(Nerve)

(3) 연구 현황

2) 생체의료 분야 응용을 위한 3D 프린팅 기술 현황

(1) 바이오 프린팅(Bioprinting)

가. 장기프린팅(Organ Printing)

나. 근육과 뼈의 제작(Printing Muscle and Bone)

(2) 3D 프린팅 기술의 의료분야 활용

가. 수술시뮬레이션 및 수술 임플란트 제작

⒜ 대동맥 질환 수술

⒝ 잘못된 성형수술로 인한 턱뼈 복원

⒞ 부비동암 수술

나. 맞춤형 보형물 제작

⒜ 두개골 성형수술

⒝ 맞춤형 보청기 

⒞ 치아 보철물 제작

⒟ 생분해성 광대뼈 제작

⒠ 맞춤형 인공코

⒡ 쇄골골절 환자의 맞춤형 모델제작

⒢ 골반골절 환자의 맞춤형 모델제작

⒣ 맞춤형 인공 턱뼈 제작

⒤ 맞춤형 의수, 의족

(3) 발전전망

가. 바이오 잉크

나. 인공간

다. 인공혈관

제 Ⅱ 편  바이오매스 산업

제 1 장 바이오매스 활용방안 및 산업분석

1. 바이오매스 산업과 기술 동향

1) 바이오매스 활용 및 시장 동향

(1) 국외 바이오매스 시장규모 및 전망

가. 국외 바이오매스관련 시장규모

나. 국외 바이오매스 에너지화 관련 시장 동향

다. 주요 국가별 시장현황

⒜ EU

⒝ 미주

⒞ 아시아

(2) 국내 바이오매스 시장규모 및 전망

가. 국내 바이오매스 자원량 및 활용

나. 국내 바이오매스 시장의 특성

다. 국내 바이오매스 관련 시장규모 

라. 국내 바이오매스 에너지화관련 시장 동향

2) 바이오매스 관련 기술개발 동향

(1) 국외 연구 및 기술동향 

가. 국외 바이오매스 전환관련 기술개발 동향

나. 주요 국가별 기술개발 동향

⒜ 미국

⒝  EU

⒞ 일본

(2) 국내 연구 및 기술동향 

가. 국내 바이오매스 전환관련 기술개발 동향

나. 국내 주요 기술개발 동향

(3) 기업 동향

3) 바이오매스 에너지화 동향

(1) 바이오매스의 고형연료화 기술

가. 발전용 고형연료화 기술 개요

나. 바이오매스 고형연료의 종류별 특성비교

다. 고형연료화 기술의 현 기술 수준

라. 지역단위 고형연료화 시설 운영 시스템 방안

마. 지역단위 고형연료화 시스템의 수요처

(2) 바이오매스를 이용한 바이오알코올 생산 기술

가. 바이오알코올 생산기술 개요

나. 수송용 바이오알코올 관련 의무 혼합 제도(RFS) 현황 및 기술개발

다. 바이오알코올 산업 현황

(3) 바이오매스 열분해를 통한 바이오-오일 생산 기술

가. 열분해(Pyrolysis)를 통한 바이오매스 전환

⒜ 목질계 바이오매스의 급속열분해 기술 개요

⒝ 급속열분해(Fast pyrolysis) 기술의 활용한 바이오-오일 생산

⒞ 바이오매스 급속 열분해 시스템

나. 바이오매스 열분해를 통해 생산된 바이오-오일의 특성

다. 바이오매스 열분해 생성물의 활용

라. 바이오-오일 생산 기술개발 동향

⒜ 국외 기술개발 동향

⒝ 국내 기술개발 동향

(4) 바이오매스 가스화 기술

가. 바이오매스 가스화 기술 개요

나. 바이오매스 가스화 공정

다. 바이오매스 가스화 시스템

⒜ 가스화 시스템 종류

⒝ 가스화 시스템의 종류별 특징

라. 바이오매스 가스화 기술개발 동향

⒜ 국외 기술개발 동향

⒝ 국내 기술개발 동향

2. 미이용 산림바이오매스 사업화 모델 및 추진 방안

1) 미이용 산림바이오매스 사업화 현황

(1) 미이용 산림바이오매스 활용 동향 및 전망

가. 산림 바이오매스 특징 및 관리현황

나. 미이용 산림바이오매스 활용 잠재량 및 동향

다. 산림바이오매스 에너지 사업화 동향

라. 산림바이오매스 관련 정부 정책 방향

마. 미이용 산림바이오매스 에너지 사업화 전망과 고려사항

(2) 미이용 산림바이오매스의 에너지 활용을 위한 사업화 모델

가. 사업의 핵심가치 도출과 사업화 모델 구성요소

나. 사업 참여자 별 핵심 역할

(3) 사업화모델과 추진방안 및 고려사항

가. 사업추진 주체별 사업화 고려사항

나. 연료 형태 및 최종에너지 생산 고려사항

다. 지역 발전을 위한 검토사항

(4) 정책적 시사점 및 맺음말

가. 정책적 시사점

나. 향후 추진 방안 및 기대효과

2) 미이용 산림바이오매스 국외 사례현황

(1) 일본 (야마나시 현 오쓰키 시)

가. 대월 산림바이오매스 발전소

나. 산림바이오메스 생산기계 견학

(2) 미국

가. 현장사례조사

⒜ DRAX BIOMASS 본사 견학 및 간담회

⒝ GEORGIA BIOMASS 본사 및 조림지, 생산시설 견학

나. 산림인증과 탄소흡수원

3. 우드팰릿/목재칩 시장분석과 수급현황

1) 우드팰릿 시장과 수급현황

(1) 우드팰릿 연료 특성 및 요건(Fuel Specifications)

가. 우드팰릿 연료 요건(국제표준)

나. 주요 선도국의 연료 요건

(2) 세계 우드팰릿 공급

가. 세계 우드팰릿 생산설비 능력

나. 세계 우드팰릿 생산 현황

다. 세계 우드팰릿 무역 규모

(3) 세계 우드팰릿 수요

(4) 우드팰릿 산업의 비용 구조 및 가격

가. 우드팰릿 생산･공급 비용 구조

나. 우드팰릿 공급가격

(5) 우드팰릿 시장 변화 요인

가. 우드팰릿 수요전망

나. 우드팰릿 시장 변화요인

2) 목재칩 산업구조 분석 및 수급 방안

(1) 산업 동향

가. 목재칩 정의 및 분류

나. 국내 목재칩 산업구조

⒜ 목재칩 생산업체

⒝ 목재칩 유통경로 및 수출입

다. 국내 목재 바이오매스 산업

(2) 세마랑 바이오매스 조림 지역의 목재칩 생산

가. 가공

나. 세마랑 국제 항구(Tanjun Emas Port)

(3) 국외 원료 수급에 대한 사업구조

가. 사업구조의 필요성

나. 인니 바이오매스 시험조림사업의 효율적 사업구조

제 2 장 바이오매스 잠재량 및 기술연구 현황

1. 바이오매스 기술적 잠재량과 연소특성 현황

1) 바이오매스 자원의 지리 및 기술적 잠재량 산정

(1) 국내 바이오매스 자원 잠재량

가. 임산 바이오매스

나. 농산 바이오매스

다. 축산 바이오매스

라. 도시폐기 바이오매스

(2) 지리적 잠재량

가. 임산 바이오매스

나. 농산 바이오매스

다. 축산 바이오매스

라. 도시폐기 바이오매스

(3) 기술적 잠재량

가. 임산 바이오매스

나. 농산 바이오매스

다. 축산 바이오매스

라. 도시폐기 바이오매스

2) 바이오매스 연료의 연소 특성연구

(1) 실험 분석

가. 실험장치

⒜ 연소 정특성 분석 장치

⒝ 순환유동층반응기

나. 실험 및 분석방법

⒜ 연소 정특성 분석

⒝ 순환유동층 연소 특성 분석

(2) 실험 결과 및 고찰

가. 연소 정특성 분석 결과

나. 순환유동층 연소 특성 분석 결과

3) 단입자 바이오매스 펠릿의 연소특성에 관한 연구

(1) 바이오매스의 선정 및 펠릿 성형

(2) 바이오매스의 원소분석과 공업분석

(3) 실험방법

가. 바이오매스의 열중량분석

나. 단일 펠릿 고온 연소실험

다. 실험조건

(4) 실험 결과 및 고찰

가. TGA 분석

나. 단일 펠릿 탈휘발 특성 분석

다. 단일 펠릿 연소 특성 분석

라. 온도 분석

마. 배가스 분석

2. 에너지/발전용 바이오매스 활용 및 연구 현황

1) 에너지용 바이오매스활용을 위한 농업 잠재 에너지량 연구동향

(1) 연구 방법

가. 에너지용 바이오매스 활용을 위한 농작물 선정

⒜ 국내 농업부산물 발생현황

⒝ 벼 부산물

⒞ 과수 전정지

⒟ 밭작물

⒠ 에너지용 바이오매스활용을 위한 농작물 선정

나. 농업부산물 잠재량 및 잠재에너지량

⒜ 농업부산물 잠재량 산정

⒝ 농업부산물 잠재 에너지량 산정

다. 한국형 수거모델

라. 농업부산물의 수거형태

마. 기존 수거사업

(2) 결과 및 고찰

가. 농업부산물 잠재량

나. 농업부산물 잠재 에너지량

다. 한국형 농업부산물 수거모델

⒜ 수거모델 개요

⒝ 대규모 농가

⒞ 소규모 농가

(3) 결론

2) 발전용 바이오매스 연료의 반탄화 및 염소 방출 특성 연구

(1) 실험 방법

가. 시료

나. 반탄화(torrefaction)

다. 특성 분석

⒜ 발열량 분석

⒝ 질량 수율･에너지 수율

⒞ 공업분석

⒟ 염소 방출(Cl release) 특성

(2) 결과 및 고찰

가. 시료별 반탄화 전후 특성 변화

나. 반탄화 전후 발열량 변화

다. 최적의 반탄화 온도

라. 반탄화 전후 공업 분석

마. 반탄화 전후 염소 함량 변화

(3) 결론

3) 오일팜 바이오매스의 자원화 연구

(1) 재료 및 방법

가. 공시재료

나. 오일팜 바이오매스를 이용한 펠릿 제조

다. 오일팜 바이오매스로 제조한 펠릿의 반탄화 처리

라. 반탄화 펠릿의 품질 특성 분석

마. 펠릿의 내구성 분석

바. 반탄화 펠릿의 질량수율, 에너지수율, 그리고 에너지 밀도 분석

(2) 결과 및 고찰

가. 반탄화 처리된 오일팜 바이오매스를 이용한 펠릿 성형

나. 오일팜 바이오매스로 제조된 펠릿의 반탄화 처리

다. 반탄화된 오일팜 바이오매스 펠릿의 품질특성 비교

라. 오일팜 바이오매스로 제조된 반탄화 펠릿의열분해 특성 분석

마. 오일팜 바이오매스로 제조된 반탄화 펠릿의에너지 효율 비교

바. 반탄화 펠릿의 경제성

(3) 결론

4) 해조류 바이오매스로부터 바이오슈거 생산

(1) 재료 및 방법

가. 실험재료

나. 꼬시레기 전처리

⒜ 열수 전처리 (Hot-water pretreatment)

⒝ 동결 전처리

⒞ 효소 가수분해

다. 분석방법

(2) 결과 

가. 열수 전처리 (Hot-water pretreatment)의 영향

나. 냉동 전처리의 영향

5) 시멘트 기반 바이오매스 플라이애시 치환율에 따른 경화체의 물리적 특성

(1) 실험계획 및 방법

(2) 실험결과 분석

가. 유동성

나. 공기량

(3) 결론

제 3 장 바이오가스 산업 정책현황

1. 바이오가스 산업과 경제성 분석

1) 바이오가스화 기술 현황 및 전망

(1) 바이오가스화 개념 및 필요성

가. 바오가스화의 개념

나. 바이오가스화의 필요성

(2) 바이오가스화 시설 현황

가. 시설현황

나. 바이오가스 생산 및 활용 현황

(3) 바이오가스화 시설의 문제점 및 개선방안

가. 바이오가스화 주요 공정

나. 유입물의 특징

⒜ 음식물류폐기물 특징

⒝ 가축분뇨 특성

다. 바이오가스화 시설의 문제점 및 해결방안

2) 국내외 바이오가스 산업 현황

(1) 국내 바이오가스 산업 현황

가. 보급 현황

나. 국내 재생연료 의무혼합 제도 현황

(2) 국외 바이오가스 산업 현황

가. 미국·일본·유럽의 바이오가스 보급 현황

나. 국외 재생연료 의무혼합 제도 현황

3) 바이오가스 플랜트의 경제성 분석

(1) 분석방법

가. 대상시설 및 전제조건

⒜ 대상시설

⒝ 전제조건

나. 경제성 분석방법

(2) 연구결과 및 고찰

가. 바이오가스 플랜트 현황

나. 경제성 분석결과 및 고찰

(3) 결론

2. 바이오가스 정책과 기술/시설 현황

1) 바이오가스 활용 및 정책 동향

(1) 수송 및 발전 부문 바이오가스 활용 기술

가. 고질화(Upgrading)

나. 열병합발전(CHP, Combined Heat and Power)

(2) 국외 바이오가스 활용 및 정책 동향

가. 개관

나. 독일

다. 스웨덴

라. 영국

마. 사례 비교 요약

(3) 국내 바이오가스 활용 및 정책 동향

가. 바이오가스 활용 현황

나. 바이오가스 보급정책 현황

⒜ 신재생에너지 공급의무화제도(RPS)

⒝ 신재생에너지연료 혼합의무화제도(RFS)

⒞ 제3차 신‧재생에너지 기술개발 및 이용‧보급 기본계획(2009~30)

⒟ 신‧재생에너지 기술개발 및 이용‧보급 실행계획(2013)

⒠ 신‧재생에너지 RD&D 전략 2030(수송용 바이오 부문)

⒡ 폐기물에너지화 종합대책(2008)

2) 바이오가스화 시설의 공정별 설계 현황

(1) 반입 공정

가. 음식물류폐기물

⒜ 음식물류폐기물 및 하수슬러지의 병합에 따른 회분식 실험 결과

⒝ 음식물류폐기물 및 하수슬러지의 병합에 따른 연속식 실험 결과

나. 가축분뇨

다. 하수슬러지

⒜ 적정 유기물부하율(OLR) 유지를 위한 유입물 농도 관리

⒝ 유입물 온도 기준 설정 필요

⒞ 하수슬러지 바이오가스화에서 음식물류폐기물의 적정 병합비율 설정

(2) 전처리 공정

가. 음식물류폐기물

⒜ 파쇄(파봉) 및 선별

⒝ 분쇄(3차 파쇄)

나. 가축분뇨

다. 하수슬러지

라. 통합처리 공통사항

마. 저장조

(3) 혐기성소화 공정

가. 교반

나. 바이오가스 생성

다. 하수슬러지 처리의 기존 소화조에 음식물류폐기물 추가 병합시

라. 기타 (소화조 운전 제어)

(4) 바이오가스 이용 공정

가. 소화가스의 저장 및 잉여가스의 배출

나. 발전기 설치 규격

다. 연료 품질 규격

라. 정제기술

⒜ 탈황

⒝ 제습 처리

(5) 소화슬러지 처리 공정

가. 탈수기 선정

나. 약품 주입률

다. 탈수케익 함수율 및 활용

라. 탈수케익의 이송

마. 탈수케익 반출

(6) 폐수처리 및 액비화 공정

가. 유입폐수의 성상

나. 적정 폐수처리 운영 인자 (C/N비, 체류시간, 온도, pH)

다. 처리 후 농도

라. 연계처리 방안

마. 음식물류폐기물을 기존 하수슬러지 처리에 추가 병합시

(7) 악취제거 공정

가. 농도에 의한 환기횟수 적용

나. 악취제거방식

다. 배출허용기준

라. 모니터링

마. 음식물류폐기물을 기존 하수슬러지 처리에 추가 병합시

통계(도표)