본 연구는 석탄가스화기내의 비반응 유동장에 대한 연구로서, 순수유동장 및 미분탄입자를 포함한 이상유동장에 대한 전산해석을 수행하였다. 가스화기내의 물리적 현상을 기술하는 Navier-Stokes 방정식을 유한차분법에 의하여 해석하고 그 결과를 나타내었다. 특히 선회유동의 영향에 의한 미분탄입자의 거동 및 재순환영역의 특성에 대하여 상세히 고찰하였다. 해석결과에 의하면 가스화기내에서는 몇개의 재순환영역이 형성됨을 알 수 있었다. 비반응유동장의 해석결과이지만, 선회유동은 화염안정화에 긍정적인 영향을 줄 수 있을 것으로 추측되는 결과를 보였다.

내경 0.1 m, 높이 0.9 m 의 draft tube 를 갖는 직경 0.3 m, 높이 2.7 m 인 내부순환유동층가스화 반응기에서 생성가스분리대를 설치하여 가스화구역에서 생성된 생성가스를 분리하여 중열량가스를 얻었다. 석탄공급량 4.3 - 8.6 kg/hr, $O_2$/C 의 비 0.25 - 0.35, $H_2O$/C 의 비 0.75 - 1.35 의 조업변수 변화조건에서 생성가스의 조성과 발열량이 측정되었다. 반응 온도가 증가함에따라 H$_2$ 와 CO가 증가하고 $CO_2$ 와 $N_2$는 감소하여 생성가스 발열량이 10 - 11.5 MJ/㎥ 으로 증가하였다.

순환유동층 연소기술은 다양한 성상의 연료를 저공해 고효율로 연소할 수 있는 우수한 연소방식으로 재래의 기포유동층 연소방식에서 부터 고효율, 대용량으로 확장되어 발전 및 열병합, 소각, 또는 복합발전에 적용되는 차세대 연소기술이다 [1,2]. 국내에는 1980년 중반이후 현재까지 약 10여기의 보일러가 도입되었으며, 경제성 및 관리체계의 우수성을 인정받아 확대 보급될 전망이다.

내경 0.1 m, 높이 5.3 m 의 순환유동층 반응기를 사용하여 기체의 역혼합특성을 조사하였다. 기체의 역혼합은 동일한 기상유속일때 고체순환속도가 증가할수록 증가하였다. 희박상영역에서 일정한 고체체류량에서는 기상유속이 증가할수록 벽면에서의 하강흐름도 증가되어 기체의 역혼합은 증가되었다. Tracer 주입위치가 반응기 벽면에서 중심으로 이동할수록 빠른 기체와 고체의 흐름으로 인하여 기체의 역혼합은 상당히 감소하였다. 그리고, 희박상영역에서 core-annulus 구조를 기초로 하여 기체역혼합과 core 와 annulus 간의 물질전달계수를 예측할 수 있는 모델식을 제안하였다.

석탄가스화 복합발전은 최소 14기압이상의 가압상태에서 석탄을 가스화시킨다. 이에 따른 가압상태의 석탄가스화반응을 규명하기 위하여 고압 Thermogravimetry를 사용하여 열분해특성을 측정하였고, 생성물질은 on-line으로 연결한 Gas Chromatography/Mass Spectrometry로 분석하였다. 가압상태에 따른 열분해특성은 char 분해반응 단계에서 현격한 차이를 나타내었고, 수증기 주입에 따른 가스화반응에 의하여 80$0^{\circ}C$이상에서 큰 질량변화 차이를 보여줌을 확인하였다. 또한, Pittsburgh탄에서는 가압의 조건이 bitumen의 열분해시작을 늦추고 스팀은 전 열분해반응에서 방출되는 나프탈렌의 양을 증가시킨다. 유시 벨리탄에서는 char의 가스화에 의하여 나프탈렌 및 벤젠류의 발생이 스팀이 없는 상태에 비해 지연되었다.

최근 문제시 되고있는 지구온난화 현상은 태양으로부터 발산된 태양파 중 지구 표면에 흡수되지 않은 일부 반사 에너지파와 지구표면 자체에서 발산하는 에너지파가 온난화가스들에 의하여 대기권 밖으로 발산되지 못하고 흡수되어 대기의 온도를 상승시키는 것에 기인한다. 이산화탄소는 이와같은 지구온난화 현상에 절반 이상의 영향을 미치고 있으며, 날로 증가하는 에너지 소모량에 의하여 대기중 이산화탄소의 농도가 계속 증가하고 있다. 따라서, 1988년 토론토 회의 이후, 각종 국제회의에서 이산화탄소 배출 규제문제가 논의되고 있으며, 연소 배 가스로부터 이산화탄소를 제거하는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 각종 지구온난화 가스의 분리 회수기술로는 흡수법, 흡착법, 막분리법, 산소연소법 등이 개발되어 있으나, 이산화탄소의 경우 상용화 되어있는 분리기술은 흡수법으로서, 알카놀아민을 이용한 화학흡수법이 가장 널리 사용되고 있다.(중략)

화석연료의 연소에 의하여 방출되는 SO$_2$ 와 NO 에 의한 대기오염의 심각성은 이미 잘 알려져 있으며 그에 따른 배출규제 또한 강화되고 있다. 최근에는 탈황과 탈질을 동시에 처리하는 동시 탈황탈질 공정의 연구가 진행되고 있다. 동시제거 공정은 주로 흡수제/촉매를 토대로 개발되고 있으며 산화구리가 담지된 알루미나 (CuO/${\gamma}$-A1$_2$O$_3$) 흡수제/촉매는 SOx, NOx 동시제거에 효과적인 물질로 알려져 있다. 담지된 CuO 와 담체 A1$_2$O$_3$는 SO$_2$ 와 $O_2$ 존재하에 반응하여 CuSO$_4$ 와 $Al_2$(SO$_4$)$_3$ 가되며 [1] CuSO$_4$ 와 미반응된 CuO 는 NO 제거를 위한 촉매로서의 역할을 하게 된다 [2].

석유에너지의 고갈을 앞두고 석탄에너지의 활용연구가 우리나라에서도 광범위하게 연구되어 왔다. 현재 국내에서 석탄(무연탄과 유연탄)은 발전용으로 대량 사용되고 있으며 이중에서 유연탄은 전량 수입에 의존하고 있다. 지리적으로 중국과 접하고 있는 우리나라의 경우 중국의 석탄 사용은 피할 수 없는 현실이며 지금도 상당량을 중국에서 수입하고 있다. 현재까지 우리나라에서는 비교적 저회분, 저유황분의 석탄만을 중국에서 수입하고 있다. 그러나 중국에서 점차 저유황탄의 생산이 줄어들고 있는 점을 감안할 때 앞으로는 고회분, 고유황탄의 수입이 필연적일 것으로 생각된다. 그러나 이 경우 우리는 SOx발생에 의한 환경오염에 대한 대비책이 있어야 하며 이와 관련하여 석탄전처리(Coal Cleaning)기술은 매우 중요하다.

향상되어진 93-PCGC-2는 기존의 PCGC-2와 같이 미분탄 연소를 포함하는 다양한 반응성흐름과 비반응성 흐름을 설명하기 위해 2차원 정상상태 모델로 제시되어 졌다. 93-PCGC-2는 실린더형의 축 대칭계에 응용되어질 수 있고, 난류(Turbulence)는 유체역학식과 연소기구 양쪽을 위해 고려되어졌으며, 불연속 세로좌표 방법(Discrete Ordinates Method)을 이용하여 기체, 벽 및 입자들로부터의 복사열(Radiation)을 모사하였다. 입자상은 입자 무리들의 평균 경로들을 따라 해석하는 Lagrangian계의 해석법으로 모델화되어졌다. 석탄의 팽윤(Swelling)과 촤의 반응성에 관한 부모델과 더불어 새롭게 일반화된 석탄 탈휘발화 부모델 (FG-DVC)도 첨가되어졌다. 비균일 반응기구는 확산과 화학반응 둘 모두를 고려하였다. 주요 기상반응은 국부 순간 평형을 가정하여 모델화하였다. 그래서 반응속도는 혼합의 난류속도에 의해 제한되어진다. Thermal NOx과 Fuel NOx의 유한속도 화학론(Finite Rate Chemstry)에 대한 부모델은 화학반응속도론와 난류성의 통계치를 통합하여 만들어져 있다. 기상은 반복적인 line-by-line기교에 의해 풀려지는 elliptic partial differential equation으로 묘사되어진다. 수치적인 안정을 고려하기 위해 under-relaxation이 이용되어졌다. 이렇게 코드화된 93-PCGC-2는 연소를 위해 모사되어졌다. 또한 더 나아가 이 수치모델의 활용범위는 미분탄의 가스화에도 활용되어질 것으로 기대되어진다.

균일한 속도를 갖는 주유동장에 연료를 분사하였을때 분사된 연료가 주유동장의 공기와 혼합되는 정도를 정량적으로 설명하기 위하여 실험과 수치 계산을 실시하였다. 본 연구에서는 혼합 진전 정도를 나타내기 위하여 혼합진전변수(mixing progress variable)를 도입하여 유동조건에 따라 혼합 정도를 정량적으로 비교하였다. 주유동 속도가 일정할때 분사 속도를 증가시키면 연료가 주유동장의 공기와 혼합이 촉진됨을 알 수 있었다.

고등기술연구원에서 개발한 중수로형 발전소 시뮬레이션 프로그램을 적용하여 시뮬레이션된 결과를 그래프 및 그래픽 객체를 이용하여 모니터에 디스플레이하며, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 개념을 이용한 사용자와 시뮬레이터 프로그램 사이의 실시간 상호 정보 교환을 위한 프로그램을 X-윈도우 환경에 기초를 두고 있는 SCADA 개념의 그래픽 데이터 프리젠테이션 툴을 이용하여 개발하였다. 시뮬레이터 디스플레이 시스템은 X-윈도우의 그래픽 라이브러리에서 제공하는 기능을 이용하여 사용자에게 시뮬레이션 결과의 정보를 전달하며, 단지 결과를 보는 것에 비하여 사용자의 제어 값을 입력하여 모사를 할 수 있도록 기계와 사용자 사이의 인터페이스를 제공하는 제어 입력 시스템을 개발하고 이를 이용하여 발전소 운전원의 교육 및 발전소 주요 시스템의 운전 상태와 운전 변수들의 감시 및 제어 기능을 제공하도록 설계하였다.

티타니아계의 흡착제로 최근 주목을 끄는 것은 티탄산칼륨 신소재를 들을 수 있다. 모서리의 chains sharing들과 b축을 따라서 TiO$_{6}$, 즉 8면체의 coner 결합으로 특징 지워지는 티탄산칼륨은 $K_2$O.nTiO$_2$로 표시되는 화합물로 플라스틱의 보강재나 단열재료 용도로 사용되었다. 공업재료로서 중요한 것은 n의 값이 2, 4, 6으로 각각 2티탄산칼륨(K$_2$Ti$_2$O$_{5}$), 4티탄산칼륨(K$_2$Ti$_4$O$_{9}$), 6티탄산칼륨(K$_2$Ti$_{6}$O$_{13}$)으로 불린다. 티탄산칼륨은 기계적 강도가 고강도재료 지르코이나에 해당하고 선팽창계수는 알루미나보다 작아 우수한 내열 및 단열 고강도재료이며 융막재, 이온교환재등으로 쓰인다. 층상구조의 티탄산칼륨을 산처리하여 칼륨을 추출하고 수소이온으로 치환한 결정질 티탄산칼륨 섬유(H$_2$Ti$_4$O$_{9}$.1.2~1.3$H_2O$)는 (H$^{-}$. H$_3$O$^{+}$)Ti$_4$O$_{9}$의 형태를 지니게 된다.

DYLAM and its related applications are reviewed in detail and found to have many favourable characteristics. Concerning human factor analysis, the study demonstrates that DYLAM methodology represents an appropriate tool to study man-machine behaviour provided that DYLAM is used to model machine behaviour and an appropriate operator interface human factor model is included. A hybrid model which is a synthesis of the DYLAM model, a system thermodynamic simulation model and a neural network predicative model, is implemented and used to analyse dynamically the CANDU pressurizer system.

국내 지역난방의 역사는 서구의 역사와 비교하여 짧기 때문에 아직 기술 도입의 의존도가 높고 설계에 있어서도 서구의 설계기준을 그대로 도입하여 지역난방 시스템을 운전하고 있다. 따라서 우리나라 실정에 맞는 시스템설계가 필요하다고 하겠다. 특히 열원시설과 수용가 시설사이에서 열을 운송하는 열운송시설, 즉 배관망(이후 배관망으로 칭한다.)에서의 공급 및 회수온도가 유럽의 대류난방방식에 따라 설계되어 높게 설정되어 있다. 공급 및 회수온도가 높다는 것은 열운송시 열손실이 많다는 것을 의미한다. 이에 이 연구에서는 일정 배관망 모델을 선정하여 공급 및 회수온도를 낮추어 운전할 때 발생되는 비용변화를 기초로 공급 및 회수온도 저하운전 가능성을 제시하고자 하였다. 그 결과 배관망에서 공급 및 회수온도를 동일 구배로 낮추는 것이 년간 총 비용을 감소시키므로, 운전온도의 저하가 가능함을 알 수 있었다.

연소 배가스에서 NOx 제거시 분자 분해를 위하여 Microwave Energy를 이용했다. 이는 전자파를 흡수하는 고체물질에 전자파를 조사할 때 내부로 부터 가열이 이루어지는 특성과 전파의 진동에 의한 분자내 쌍극자가 진동하는 현상을 이용하여 분자결합이 깨지는 현상을 응용한 것이다. 전자파흡수체로서 Calcined Char를 사용했으며, 표준가스로는 NO 574 ppm을 2$\ell$/min으로 통과시키면서 2450 MHz의 전자파를 조사했을 경우 95 % 이상 분해 제거가 가능했다. 보다 낮은 농도의 연소배가스에 대해서는 거의 완전한 제거가 가능하므로 대기환경오염방지에 일조할 것으로 기대된다.

본 고는 우리나라 에너지 기술개발의 중장기 추진전략 및 계획 수립의 일환으로 선진국의 기술개발동향을 조사분석한 결과중 유럽연합에서 추진하는 에너지 기술개발, 실증 및 보급(Research, Development, Demonstration and Dissemination: RDD＆D)사업과 관련된 프로그램의 소개에 주목적을 두었다. 이를 위해 본 고의 내용은 유럽연합 집행위원회의 에너지관련 총국에서 주관하는 JOULE프로그램, THERMIE프로그램, SAVE프로그램, ALTENER프로그램 및 EUREKA프로젝트 등의 추진목적, 활동상황 및 예산 등을 살펴보는 것으로 구성하였다.

본 연구에서는 수치모사로 부터 단위 전지 양극가스내 질소 조성과 각 가스의 순환에 따른 단위전지내의 온도분포 및 성능변화를 구하였다. 양극가스내 질소의 영향은 냉각효과로 나타났고 순환비가 증가할수록 전지내의 온도와 전지의 성능은 감소하였다. 작동압력이 증가할수록 전지의 성능은 증가하였고, 기전력변화 대 압력의 상용대수변화의 직선의 기울기는 문헌상의 실험치와 유사하게 나타났다.

다리우스 풍력터빈의 속도설정을 터빈이 만드는 토크와 발전기가 요구하는 토크의 Balance를 통해 찾아낼 수 있음을 검토하였다. 풍속에 따른 속도-토크곡선에서 일정v곡선과 일정P곡선이 만나는 점이 터빈의 동작점으로 되며 이는 stable 및 instable이 될 수도 있다. 또한 풍속과 출력이 각각 변할 때 이 동작점이 어떻게 이동되는가 하는 점을 제시하였다.

다중 효용관식 증발기는 보통의 증발기에서 응축하여 제거하는 증기를 다음 효용관의 가열원으로 재사용하는 것으로 그 자체로도 에너지 절감효과가 있는 것으로 알려져 있다[1,2,4]. 기계식증기 재압축 증발기는 보통 증발기에서 응축시켜 제거하는 발생 증기를 압축하여 고온의 증기로 만든 다음 가열원으로 재이용하는 장치로 이에 대한 효용은 문헌에 잘 나타나있다[3,4]. 여기서는 다중효용관과 증기 재압축기를 조합한 증발기 중에서 Forward feed 방식의 다중효응관에 증기 재압축기를 부착한 경우에 대하여 타당한 물질수지, 열수지, 전열 식, 상평형식을 소개하였다. 또한 압축기의 용량을 결정하기 위한 단열압축공정의 지배방정 식을 소개하였다. 원료의 조건, 효용관의 수 및 총전열온도차가 주어지면 상기의 지배방정식의 해를 구할 수 있는데. 본연구에서는 Gauss-Seidel의 연속치환법을 이용하였다. 이와 같이 지배방적식의 해를 구하면 효용관의 면적, 압축펌프의 용량, 각효용관 입출구의 조건 등이 계산된다. 다중효용관 기계식 증기 재압축 증발장치의 최적화를 위하여는 효용관의 전열면적당 가격과 압축펌프의 용량당 가격 그리고 펌프를 운전하는데 필요한 전력의 요금 등의 자료가 요구된다. 총전열온도차에 따른 운전비와 시설비의 합이 최소가 되는 점이 최적 총전열온도차가 되는데 이 점을 구할 때에는 수치적으로 안정한 이분법을 이용하였다. Borland C++를 이용하여 프로그램하였으며 윈도우즈 환경에서 수행되게 하였다. 사용자 쉽게 이용할 수 있게 하기 위하여 각종 필요한 데이터를 입력할 수 있는 Edit box가 화면에 나타나게 하였다. 또한 입력된 데이터를 저장하거나 불려올 수 있는 메뉴, 입력된 데이타를 이용하여 효용관의 면적과 압축기의 용량을 계산하거나 효용관의 수가 주어졌을 때 총전열온도차를 최적화하는 것을 선택할 수 있는 메뉴 그리고 계산 결과를 파일로 혹은 프린트로 출력할 것을 선택할 수 있는 메뉴가 있다. 사용자는 해당되는 데이타를 입력한후 마우스로 원하는 작업의 메뉴를 선택하면 된다.

우리나라 에너지소비구조는 높은 화석연료 의존성, 에너지 다소비형 산업구조, 열악한 에너지소비효율성 등 구조적 취약성을 지니고 있다. 특히 국내 총 에너지 수요의 60 % 이상을 차지하는 석유는 전량 해외수입에 의존하고 있어 향후 석유위기 상황 재연시 국가 전체 산업활동을 위축시킬 수 있는 가능성을 내포하고 있다. 정부에서는 국내외 사회/경제적 환경변화에 부응하고 국가경제의 지속적 발전을 위해 에너지 및 자원개발전략 내용을 포함한 신경제 5 개년계획을 수립한 바 있으며, 신재생에너지 개발기술의 조기 실용화 및 보급확대를 위하여 연료용알콜 생산 기술개발을 중점추진하고 있다. 특히 최근 지구온난화 문제와 관련하여 국가간 탄소배출규제협약 (Green Round)의 발효가 예견되는 상황에서 청정/재생에너지로서 연료용알콜 이용에 대한 중요성이 새로이 부각되고 있다.

In order to study the gas interchangeability, a series of tests and analysis were conducted regarding to natural gas and gas mixture. Natural gas was selected as a reference and NG-LPG/Air mixture as a substitute gas. The major interest was placed on the determination of interchangeability limits for different mixing conditions. The parameters of Wobbe Index and Combustion Potential were employed in estimating the gas interchangeability, The limits obtained by analysis(AGA, WEAVER, KNOY, GILB) were compared with experimental results. The results estimated showed that the mixing limits of LPG/Air in proper conditions were found to vary with analysis and AGA is considered to be the most appropriate one.