KR102494796B1 - 바이오 연료 제조방법 - Google Patents

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Abstract

바이오 연료 제조방법과 관련한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 바이오 연료 제조방법은 일산화탄소를 함유하는 배가스가 유입되는 가스 유입라인, 상기 가스 유입라인의 상부에 구비되는 pH 프로브 및 상기 pH 프로브 상부에 구비되어 pH 조절제가 투입되는 제1 투입라인을 포함하며, 내부에 혐기성 미생물을 포함하는 반응배지가 구비된 반응기; 및 상기 반응기 하부의 일측에 구비되는 회전수단;을 포함하는, 바이오 연료 제조장치를 이용한 바이오 연료 제조방법이며, 상기 반응기 내부에 유입된 배가스 및 pH 조절제를 이용하여 상기 반응배지에서 혐기성 미생물을 배양 및 발효하여 혼합발효액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합발효액으로부터 에탄올을 정제하는 단계;를 포함하며, 상기 일산화탄소를 함유하는 배가스는 전로가스(LDG)를 포함한다.

Description

바이오 연료 제조방법 {METHOD FOR MANUFACTURING BIOFUEL}
본 발명은 바이오 연료 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 바이오 연료 제조장치를 사용한 바이오 연료 생산시, 실시간 가스 조성 분석을 통하여 생산성 및 경제성이 우수한 바이오 연료 제조방법에 관한 것이다.
일관제철 공정에서는 코크스오븐가스(COG), 고로가스(BFG) 및 전로가스(LDG) 등의 부생가스가 다량 발생하게 된다. 종래에는 이러한 부생가스를 열풍로, 가열로, 보일러 등의 제철 공정에서 재사용하거나, 발전소로 보내어 전력을 생산하기 위해 활용하였다. 상기 고로가스 및 전로가스는 일산화탄소(CO)가 함유되어 있으며 그 조성이 각각 약 25 부피% 및 55 부피%에 달한다. 상기 일산화탄소는 외부로 배출되는 경우 공해문제가 발생된다. 또한, 상기 일산화탄소를 연료원으로 사용하여 연소된 상태로 배출하는 경우에도, 저품질의 에너지원이 되는 한계점이 있다.
이에 따라, 상기 일산화탄소를 공정에서 재사용하는 것이 아닌 메탄가스화, 바이오 에탄올 제조 등 여러 기술이 개발되고 있는 실정이다.
상기 바이오 에탄올 생산 공정은, 제철소에서 발생되는 부생가스 중 CO가 다량 함유된 코크스 오븐가스(LDG)를 활용하여 생산된다. LDG는 가스 처리와 승압을 거쳐 에탄올 생산 반응기로 유입되는데, 여기서 미생물 반응을 통해 에탄올이 생성되며, 생성된 에탄올은 정제 설비를 거쳐 고순도의 에탄올로 제조되어 판매되고 있다. 또한, 바이오 에탄올 생산 공정 중 발생되는 잔여 가스를 활용한 증기 생산 등 부가적 효과를 발생 시킬 수 있다. 여기서 발생된 증기는 공정 중 필요한 에너지로 재활용되어 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2019-0099416호(2019.08.27. 공개, 발명의 명칭: 바이오 연료를 생산하기 위한 방법 및 장치)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 일산화탄소 함유 가스의 유량 및 조성 편차를 최소화하는 바이오 연료 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 산소(O2) 유입량을 최소화하는 바이오 연료 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 생산성 및 경제성이 우수한 바이오 연료 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 바이오 연료 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 바이오 연료 제조방법은 일산화탄소를 함유하는 배가스가 유입되는 가스 유입라인, 상기 가스 유입라인의 상부에 구비되는 pH 프로브 및 상기 pH 프로브 상부에 구비되어 pH 조절제가 투입되는 제1 투입라인을 포함하며, 내부에 혐기성 미생물을 포함하는 반응배지가 구비된 반응기; 및 상기 반응기 하부의 일측에 구비되는 회전수단;을 포함하는, 바이오 연료 제조장치를 이용한 바이오 연료 제조방법이며, 상기 반응기 내부에 유입된 배가스 및 pH 조절제를 이용하여 상기 반응배지에서 혐기성 미생물을 배양 및 발효하여 혼합발효액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합발효액으로부터 에탄올을 정제하는 단계;를 포함하며, 상기 일산화탄소를 함유하는 배가스는 전로가스(LDG)를 포함하고, 상기 가스 유입라인에는 전처리부, 가스 유량계, 산소 측정수단 및 일산화탄소 측정수단이 순차적으로 연결되며, 상기 전처리부는 가스 승압부, 산소 제거부 및 황 제거부를 포함하고, 상기 전처리부, 가스 유량계, 산소 측정수단, 일산화탄소 측정수단, pH 프로브, 제1 투입라인 및 회전수단은 각각 제어부와 전기적으로 연결되어 제어되고, 상기 바이오 연료 제조시 상기 산소 측정수단에서 측정된 배가스 중 산소 농도가 기설정된 수치 범위 초과인 경우, 상기 제어부에서 전처리부를 제어하여 상기 배가스 유량을 감소하거나, 산소 제거량을 증가시키며, 상기 측정된 배가스 중 산소 농도가 기설정된 수치 범위 미만인 경우, 상기 pH 프로브에서 상기 반응기 내부의 pH를 측정하고, 상기 반응기 내부의 pH 값이 기설정된 수치 범위를 벗어난 경우, 상기 제어부에서 제1 투입라인을 제어하여 pH 투입제 투입량을 증가시키거나, 상기 전처리부를 제어하여 배가스 유량을 증가시킨다.
한 구체예에서 상기 산소 측정수단 및 일산화탄소 측정수단은 각각 파장가변 다이오드 레이저 분석기(Tunable Diode Laser Spectrometer, TDLS)를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 기설정된 배가스 중 산소농도는 5~15ppm일 수 있다.
한 구체예에서 상기 기설정된 pH 수치 범위는 4.5~5.5일 수 있다.
한 구체예에서 상기 반응기 내부의 pH 값이 4.5 미만인 경우, 상기 제어부에서 상기 제1 투입라인을 제어하여 pH 투입제 투입량을 증가시키며, 상기 반응기 내부의 pH 값이 5.5 초과인 경우, 상기 제어부에서 상기 전처리부를 제어하여 배가스 유량을 증가시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 반응기 내부의 pH 값이 4.5 미만인 경우, 상기 제어부에서 회전수단을 제어하여 모터 회전수를 증가하여, 상기 pH 투입제와 배가스의 혼합속도를 증가시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 반응기 상부에는 상기 반응기에서 미반응된 배가스가 배출되는 배출라인이 구비될 수 있다.
본 발명의 바이오 연료 제조방법을 적용시, 산소(O2) 유입량을 최소화하며, 일산화탄소 함유 가스의 유량 및 조성 편차에 따른 바이오 연료 생산성 저하를 최소화하며, 생산성 및 경제성이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 바이오 연료 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 바이오 연료 제조장치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 바이오 연료 제조장치의 제어로직을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
바이오 연료 제조방법
본 발명의 하나의 관점은 바이오 연료 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 바이오 연료 제조방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 바이오 연료 제조방법은 (S10) 혼합발효액 제조단계; 및 (S20) 에탄올 정제단계;를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 바이오 연료 제조방법은 (S10) 반응기 내부에 유입된 배가스 및 pH 조절제를 이용하여 상기 반응배지에서 혐기성 미생물을 배양 및 발효하여 혼합발효액을 제조하는 단계; 및 (S20) 상기 혼합발효액으로부터 에탄올을 정제하는 단계;를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바이오 연료 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
(S10) 혼합발효액 제조단계
상기 단계는 반응기 내부에 유입된 배가스 및 pH 조절제를 반응배지에서 배양 및 발효하여 혼합발효액을 제조하는 단계이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 바이오 연료 제조장치를 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 바이오 연료 제조장치(1000)는 일산화탄소를 함유하는 배가스가 유입되는 가스 유입라인(100), 가스 유입라인(100)의 상부에 구비되는 pH 프로브(110) 및 pH 프로브(110)의 상부에 구비되어 pH 조절제가 투입되는 제1 투입라인(120)을 포함하며, 내부에 혐기성 미생물을 포함하는 반응배지(미도시)가 구비된 반응기(200); 및 반응기(200) 하부의 일측에 구비되는 회전수단(130);을 포함한다. 본 발명의 바이오 연료 제조방법은, 상기 바이오 연료 제조장치를 이용하여 실시된다.
상기 일산화탄소를 함유하는 배가스는 전로가스(LDG)를 포함한다. 한 구체예에서 상기 전로가스는 일산화탄소(CO) 45~70 부피%, 수소(H2) 0.5~2 부피%를 포함할 수 있다. 상기 전로 가스를 포함시 에탄올 등의 바이오 연료 제조시 생산과 효율성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 혐기성 미생물은 일산화탄소 영양(carboxydotrophic) 미생물일 수 있다. 구체적으로 상기 혐기성 미생물은 일산화탄소(CO)로부터 에너지 및 탄소를 얻는 미생물일 수 있다. 한 구체예에서 상기 혐기성 미생물은 모렐라(Moorella), 클로스트리디아(Clostridia), 구미노코커스(Ruminococcus), 아세토박테륨(Acetobacterium), 유박테륨(Eubacterium), 부티리박테륨(Butyribacterium), 옥소박터(Oxobacter), 메타노사르시나(Methanosarcina) 및 데술포토마쿨룸(Desulfotomaculum) 속 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배가스가 반응배지에서 상기 혐기성 미생물과 접촉하여, 배양 및 발효하여 혼합발효액이 제조되며, pH 조절제는 상기 반응배지의 pH를 4.5~5.5 범위로 조절하여 바이오 연료 생산성을 향상시키는 목적으로 포함된다. 예를 들면, 상기 반응배지의 pH를 5.0으로 조절할 수 있다. 예를 들면 상기 pH 조절제는 수산화암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다.
한 구체에에서 pH 프로브(110)는 상기 반응배지의 pH를 측정할 수 있다. 또한, 본 발명은 pH 프로브(110)의 하부에 구비된, 가스 유입라인에서 유입된 배가스의 진행방향으로 pH 조절제를 투입하기 위해, 상기 도 2와 같이 pH 프로브(110)를 상기 pH 조절제가 투입되는 제1 투입라인(120) 하부에 형성한다.
상기 pH 프로브(110)를 제1 투입라인(120)의 하부에 형성시, 상기 배가스의 CO 함량에 따른 pH 변화를 빠르게 파악할 수 있어, 배가스 유량이 일정치 않은 경우에도 내부 반응배지의 pH를 오차 없이 조절하여 에탄올의 생산성이 우수할 수 있다.
상기 반응배지는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 반응기는 혐기성 조건으로 유지되며, 통상적인 조건을 적용하여 배양 및 발효시킬 수 있다.
본 발명의 반응기는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 혐기성미생물의 배양을 위한 반응배지와 상기 배가스를 접촉시키기에 적합한 타워 형태일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
(S20) 에탄올 정제단계
상기 단계는 상기 혼합발효액으로부터 에탄올을 정제하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 혼합발효액은, 에탄올 및 아세트산(또는 아세테이트 이온)을 포함할 수 있다. 상기 아세트산의 함량이 증가시, 상기 배양배지의 pH가 감소할 수 있으며, 이 경우 에탄올 수율이 감소하기 때문에, 상기 투입라인을 통해 pH 조절제를 투입하여 반응기 배양배지의 pH를 조절할 수 있다.
상기 혼합발효액에 포함된 에탄올은 통상의 방법으로 정제할 수 있다. 예를 들면 세포 분리기 등을 통해 상기 혼합발효액을 여과하여 혐기성 미생물을 분리하고, 증류장치 또는 흡착필터링 장치 등을 이용하여 에탄올을 정제할 수 있다.
상기 도 2를 참조하면, 반응기(200)의 상부에는, 반응기에서 미반응된 배가스가 배출되는 배출라인(210)이 구비될 수 있다.
상기 도 2를 참조하면, 바이오 연료 제조장치의 가스 유입라인(100)에는 전처리부(10), 가스 유량계, 산소 측정수단 및 일산화탄소 측정수단이 순차적으로 연결된다.
상기 도 2에는 도시되지 않았으나, 전처리부(10)는 가스 승압부, 산소 제거부 및 황 제거부를 포함한다. 예를 들면, 상기 가스 승압부, 산소 제거부 및 황 제거부는 순차적으로 연결될 수 있다.
한 구체예에서 전처리부(10), 가스 유량계(20), 산소 측정수단(30), 일산화탄소 측정수단(40), pH 프로브(110), 제1 투입라인(120) 및 회전수단(130)은 각각 제어부(300)와 전기적으로 연결되어 제어된다.
상기 가스 승압부, 산소 제거부 및 황 제거부는, 상기 가스 유입라인에 유입된 배가스의 진행방향을 기준으로 순차적으로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 바이오 연료 제조장치의 제어로직을 나타낸 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 상기 바이오연료 제조시, 산소 측정수단에서 측정된 배가스 중 산소 농도가 기설정된 수치 범위 초과인 경우, 상기 제어부에서 전처리부를 제어하여 상기 배가스 유량을 감소하거나, 산소 제거량을 증가시키며, 상기 측정된 배가스 중 산소 농도가 기설정된 수치 범위 이하인 경우, 상기 pH 프로브에서 상기 반응기 내부의 pH를 측정하고, 상기 반응기 내부의 pH 값이 기설정된 수치 범위를 벗어난 경우, 상기 제어부에서 제1 투입라인을 제어하여 pH 투입제 투입량을 증가시키거나, 상기 전처리부를 제어하여 배가스 유량을 증가시킨다.
한 구체예에서 상기 산소 측정수단(30) 및 일산화탄소 측정수단(40)은 각각 파장가변 다이오드 레이저 분석기(Tunable Diode Laser Spectrometer, TDLS)를 포함할 수 있다. 상기 파장가변 다이오드 레이저 분석기는, 레이저 발광부 및 레이저 수신부를 포함하며, 상기 가스 유입라인에 유입된 배가스의 산소 농도 및 일산화탄소 농도를 실시간으로 분석할 수 있어 공정 자동화 효율성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배가스 중 산소 농도가 기설정된 수치 범위 초과인 경우 상기 제어부에서 전처리부의 가스 승압부를 제어하여 상기 배가스 유량을 감소하거나, 산소 제거부를 제어하여 산소 제거량을 증가시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 배가스 중 산소 농도가 기설정된 수치 범위 이하인 경우, 반응기 내부의 반응 배지의 pH 값을 제어한다.
상기 배가스의 유량과 일산화탄소 농도를 실시간으로 분석하여 상기 배가스의 유량과 일산화탄소 농도가 증가하면, 반응배지에서의 반응 속도가 증가하여 아세트산의 농도가 증가할 수 있다. 이때 적정 pH에서 pH가 저하되면, 수산화암모늄 등의 pH 조절제를 투입하여 조절할 수 있다. 이 경우 수산화 암모늄이 빠르게 혼합 되지 않을 경우 과량이 투입되어 pH가 지나치게 증가하여 오히려 미생물 생장을 방해할 수 있다. 상기 pH 조절제의 혼합속도 증가를 위해서는 상기 pH 프로브의 위치가 중요하다. 즉, 상기 pH 프로브의 위치를 배가스 유체 방향을 고려하여 상기 제1 투입라인 이전에 설치 하여 완전 혼합의 상태를 판단 한다. 또한 pH가 떨어져서 수산화 나트륨 투입량이 증가시 모터의 회전수를 증가하여 혼합속도를 증가시켜 pH를 조절할 수 있다.
예를 들면 상기 측정된 배가스 중 산소 농도가 기설정된 수치 범위 이하인 경우, 상기 pH 프로브에서 상기 반응기 내부의 pH를 측정하고, 상기 반응기 내부의 pH 값이 기설정된 수치 범위를 벗어난 경우, 상기 제어부에서 제1 투입라인을 제어하여 pH 투입제 투입량을 증가시키거나, 상기 전처리부를 제어하여 배가스 유량을 증가시킨다.
상기 배가스의 유량 편차가 심한 경우, 상기 산소 제거부의 산소 제거 효율성이 저하되어 반응기 내부의 산소 함량이 증가할 수 있다. 그러나 상기와 같이 실시간으로 측정된 산소농도와 기설정된 수치 범위를 비교하여 제어부를 통해 제어하는 경우, 반응기 내부의 혐기성 미생물에 악영향을 미칠 수 있는 산소량을 최소화할 수 있어 바이오 연료의 생산성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 기설정된 배가스 중 산소농도는 5~15ppm일 수 있다. 상기 조건으로 제어시, 반응기 내부의 혐기성 미생물에 악영향을 미칠 수 있는 산소량을 최소화할 수 있어 바이오 연료의 생산성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 기설정된 배가스 중 산소농도는 10ppm일 수 있다.
한 구체예에서 상기 기설정된 pH 수치 범위는 4.5~5.5 일 수 있다. 한 구체예에서 상기 반응기 내부의 pH 값이 4.5 미만인 경우, 상기 제어부에서 상기 제1 투입라인을 제어하여 pH 투입제 투입량을 증가시키며, 상기 반응기 내부의 pH 값이 5.5 초과인 경우, 상기 제어부에서 상기 전처리부를 제어하여 배가스 유량을 증가시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 반응기 내부의 pH 값이 4.5 미만인 경우, 상기 제어부에서 회전수단을 제어하여 모터 회전수를 증가하여, 상기 pH 투입제와 배가스의 혼합속도를 증가시킬 수 있다. 상기와 같이 혼합속도 증가시 미생물 생장이 저하되는 현상을 방지하여 바이오 연료 생산성이 우수할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
하기 도 2와 같은 바이오 연료 제조장치를 이용하여 바이오 연료를 제조하였다. 구체적으로, 가스유입라인(100)을 통해 배가스(전로가스(LDG)를 유입하고, 제1 투입라인(120)을 통해 pH 조절제(수산화암모늄)를 반응기(200) 내부로 유입하고, 상기 유입된 배가스 및 pH 조절제를 이용하여 상기 반응배지에서 혐기성 미생물(일산화탄소 영양(carboxydotrophic) 미생물)을 통상의 방법으로 배양 및 발효하여 혼합발효액을 제조하였다. 그 다음에, 상기 혼합발효액으로부터 통상의 방법으로 혐기성 미생물과 아세트산을 분리하여 에탄올을 정제하였다. 이때, 반응기(200) 내부에 미반응된 배가스는, 배출라인(210)을 통해 장치 외부로 배출하였다.
이때 산소 측정수단(30) 및 일산화탄소 측정수단(40)은 각각 파장가변 다이오드 레이저 분석기(TDLS)를 사용하였다.
상기 바이오 연료 제조시 산소 측정수단(30)에서 측정된 배가스 중 산소 농도가 10ppm 초과하여, 제어부(300)에서 전처리부(10)의 가스 승압부 또는 산소 제거부를 제어하여 상기 배가스 유량을 감소하거나, 산소 제거량을 증가시켜 상기 배가스 중 산소 농도를 저감하였다.
그 다음에 산소 측정수단에서 측정된 배가스 중 산소 농도는 10ppm 이하로 측정되었으며, pH 프로브(110)에서 반응기(200) 내부의 pH를 측정한 결과 pH 4.5 미만으로 측정되었으며, 제어부(300)에서 제1 투입라인(120)을 제어하여 pH 투입제 투입량을 증가시켰다. 또한, 제어부(300)에서 회전수단(130)을 제어하여 모터 회전수를 증가하여, 상기 pH 투입제와 배가스의 혼합속도를 증가하여 균일하게 혼합하여, pH를 5.0으로 증가시켰다.
하기 표 1은 일관제철 공정에서 발생하는 전로가스(LDG)의 유량 변화를 나타낸 것이며, 표 2는 전로가스의 조성을 나타낸 표이다.
Figure 112020040435495-pat00001
Figure 112020040435495-pat00002
상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 일관제철 공정의 부생가스로 발생하는 배가스(전로가스)의 경우, 유량 편차와 일산화탄소 함량의 편차가 심하여, 배가스 내부의 산소 제거 효율성이 제거되기 어렵고, 바이오 연료 제조시 반응배지의 pH를 조절하기 어려운 문제점이 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 바이오 연료 제조방법을 적용시, 배가스 산소 함량과 일산화탄소 함량 및 반응기 내부의 pH를 실시간으로 분석하여, 반응기 내부의 산소 함량 및 pH 조건을 조절하여 미생물 발효 조건을 최적으로 유지하는 효과가 우수함을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
10: 전처리부 20: 가스 유량계
30: 산소 측정수단 40: 일산화탄소 측정수단
100: 가스 유입라인 110: pH 프로브
120: 제1 투입라인 130: 회전수단
200: 반응기 210: 배출라인
300: 제어부 1000: 바이오 연료 제조장치

Claims (7)

  1. 일산화탄소를 함유하는 배가스가 유입되는 가스 유입라인, 상기 가스 유입라인의 상부에 구비되는 pH 프로브 및 상기 pH 프로브 상부에 구비되어 pH 조절제가 투입되는 제1 투입라인을 포함하며, 내부에 혐기성 미생물을 포함하는 반응배지가 구비된 반응기; 및 상기 반응기 하부의 일측에 구비되는 회전수단;을 포함하는, 바이오 연료 제조장치를 이용한 바이오 연료 제조방법이며,
    상기 반응기 내부에 유입된 배가스 및 pH 조절제를 이용하여 상기 반응배지에서 혐기성 미생물을 배양 및 발효하여 혼합발효액을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합발효액으로부터 에탄올을 정제하는 단계;를 포함하며,
    상기 일산화탄소를 함유하는 배가스는 전로가스(LDG)를 포함하고,
    상기 가스 유입라인에는 전처리부, 가스 유량계, 산소 측정수단 및 일산화탄소 측정수단이 순차적으로 연결되며,
    상기 전처리부는 가스 승압부, 산소 제거부 및 황 제거부를 포함하고,
    상기 전처리부, 가스 유량계, 산소 측정수단, 일산화탄소 측정수단, pH 프로브, 제1 투입라인 및 회전수단은 각각 제어부와 전기적으로 연결되어 제어되고,
    상기 바이오 연료 제조시 상기 산소 측정수단에서 측정된 배가스 중 산소 농도가 기설정된 수치 범위 초과인 경우, 상기 제어부에서 전처리부를 제어하여 상기 배가스 유량을 감소하거나, 산소 제거량을 증가시키며,
    상기 측정된 배가스 중 산소 농도가 기설정된 수치 범위 이하인 경우, 상기 pH 프로브에서 상기 반응기 내부의 pH를 측정하고,
    상기 반응기 내부의 pH 값이 기설정된 수치 범위를 벗어난 경우, 상기 제어부에서 제1 투입라인을 제어하여 pH 투입제 투입량을 증가시키거나, 상기 전처리부를 제어하여 배가스 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산소 측정수단 및 일산화탄소 측정수단은 각각 파장가변 다이오드 레이저 분석기(Tunable Diode Laser Spectrometer, TDLS)를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기설정된 배가스 중 산소농도는 5~15ppm인 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기설정된 pH 수치 범위는 4.5~5.5인 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반응기 내부의 pH 값이 4.5 미만인 경우, 상기 제어부에서 상기 제1 투입라인을 제어하여 pH 투입제 투입량을 증가시키며,
    상기 반응기 내부의 pH 값이 5.5 초과인 경우, 상기 제어부에서 상기 전처리부를 제어하여 배가스 유량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반응기 내부의 pH 값이 4.5 미만인 경우, 상기 제어부에서 회전수단을 제어하여 모터 회전수를 증가하여, 상기 pH 투입제와 배가스의 혼합속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반응기 상부에는 상기 반응기에서 미반응된 배가스가 배출되는 배출라인이 구비되는 것을 특징으로 하는 바이오 연료 제조방법.
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