For economical and sustainable production of microalgal biofuels, it is important to determine optimal combinations of microalgae species, processing pathway, and products. Several approaches, such as techno-economic analysis and superstructure optimization, have been developed to identify such combinations in a systematic manner, but without paying much attention to the selection of optimal species. Thus, the incorporation of such selection into the superstructure optimization framework is an open problem to be explored. However, such a problem is extremely difficult to be addressed, if not impossible, given a large number of microalgae species and process technologies which can be adopted in microalgal biorefinery. Therefore, developing a versatile superstructure is required for considering the influence of different cell characteristics on the process through modeling and parameters. In this work, economics of microalgal biorefineries utilizing different species are analyzed by applying models and parameters which consider the influence of cell characteristics on several process technologies. Also some insights on the superstructure modeling are provided based on the results of economic analysis, together with sensitivity analysis results.
경제적이고 지속 가능한 미세조류 기반 바이오연료 생산을 위해서는 최적의 종, 공정 기술, 그리고 생산물의 조합을 결정하는 것이 중요하다. 이를 위해 초구조 기반 최적화 및 경제성 분석과 같은 시스템적 연구가 진행되어 왔다. 이러한 대부분의 연구 결과들은 한 가지 종만 고려하여 최적화를 하였는데, 이렇게 얻어진 최적화 결과는 다른 종에서는 최적의 결과를 얻지 못 할 수 있다는 문제점이 있다. 따라서 초구조에 다양한 종을 고려하는 것이 필요하다. 현 초구조 모델에서는 다양한 종을 고려하기 위해서 종에 대한 데이터를 모두 수집해야 하는데, 초구조는 매우 다양한 공정 기술과 생산물들로 구성 되어있기 때문에, 이는 많은 시간과 일을 필요로 한다. 따라서 종에 따라 다른 세포 특성이 공정에 미치는 영향을 추가적인 모델링 및 매개변수를 통해 반영하여 범용성 있는 초구조의 개발이 필요하다. 본 학위 논문에서는 몇몇 공정 기술의 세포 특성에 대한 영향을 반영하는 모델과 매개변수를 경제성 분석 및 민감도 분석에 적용함으로서, 종에 따른 경제성의 차이를 분석하고 큰 영향을 갖는 세포 특성이 무엇인지 분석하여 후에 초구조 모델링에 참고할 수 있는 정보를 얻고자 한다.
