부티르산 생산량의 불확실성을 고려한 유기폐기물 기반 바이오부탄올 공급 네트워크 확률론적 모델 개발

Abstract

최근 유기폐기물의 혐기성 소화 중간 과정을 통해 아세트산, 부티르산, 그리고 프로피온산과 같은 휘발성 지방산을 생산하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 바이오부탄올의 원료가 되는 부티르산의 생산량에 대한 불확실성을 고려하여 유기폐기물 기반 바이오부탄올의 최적 공급 전략을 위한 확률론적 수학적 모델을 제시한다. 이를 위하여 두 단계 확률론적 수학적 모델을 도입했으며, 바이오부탄올의 지역수요를 만족시키면서 예상되는 통합모델의 총 비용을 최소화하는 것을 목적함수로 한다. 제안된 확률론적 모델은 (1) 부티르산의 조달 위치 및 양, (2) 바이오리파이너리 건설 위치 및 수, (3) 바이오 부탄올 공급 위치 및 양을 결정한다. 제안된 모델의 타당성을 검증하기 위해 2030년 국내 바이오 연료 보급정책 데이터를 기반으로 한 사례 연구를 수행한다. 본 연구 결과는 유기 폐기물을 활용하여 생산되는 바이오부탄올 리파이너리의 주요 비용원을 파악하는데 도움을 주며, 최적화 결과를 통하여 바이오부탄올 공급 네트워크에서 부티르산 생산량의 불확실성이 주는 주요 영향도를 확인할 수 있다.