에너지 절약과 환경오염 감소가 절실히 요청되는 것과 관련하여 최근에 석탄 신에너지 기술개발이 활발히 진행되고 있으며, 고압유동층연소 복합발전(PFBC)은 상용화에 근접하여 개발되고 있다. 석탄의 고압 유동층연소는 기존의 PC보일러보다는 저온 연소로써 NO$_{x}$의 발생이 억제되며 탈황제를 동시에 주입하여 SO$_{x}$ 발생을 줄일 수 있는 것이 큰 잇점이다.

본 논문은 에너지 효율이 높은 열병합발전시스템을 대상으로 유전알고리즘을 적용하여 단기운전계획을 수립하였다. 특히 열병합발전시스템의 효율은 약 70%이지만 효율이 일정하지 않을 뿐만 아니라 비선형적인 특징을 가지므로 실제 산업체의 열병합발전소의 데이터를 기초로 하여 적합한 가변효율방정식을 구하였다. 또한 본 논문에서 적용된 유전알고리즘은 계산시간의 감소와 높은 정밀도를 가진 실변수 유전알고리즘으로 시뮬레이션 하였다. 그 결과로 가변효율을 가진 열병합발전시스템의 단기운전계획이 유전알고리즘을 적용하여 적절하게 운전계획이 수립되고 있음을 나타내었으며 각종 보조설비가 유연성 있게 협력하며 필요시마다 효율적으로 운전되고 있음을 확인하였다.

본 논문은 각종 보조설비가 연계된 열병합발전시스템에서 가능성 퍼지이론을 이용한 단기운전계획 수립을 나타내고 있다. 가능성 퍼지이론은 계수에 퍼지성을 부여하여 해의 가능성의 범위를 구하는 이론으로서 논문에서는 열출력의 최대값에 퍼지성을 부여하였다. 시뮬레이션은 각 시간대별 열출력의 운전가능범위를 구하는 방향으로 수행되어졌으며 그 결과로서 유연한 운전범위 값을 얻었으며 효과적인 운전계획이 수립되었다.

유기주형물질을 첨가하지 않고 순수하고 결정성이 좋은 구리이온이 교환된 Cu-ZSM5 제올라이트 촉매를 제조하여 NO 분해반응 실험에 사용하였다. 구리이온교환 정도의 증가에 따라 NO 분해 활성은 점차로 증가하였고 100% 이상으로 구리이온교환 시에도 지속적으로 증가하였다. 산소의 존재하에서 NO의 분해 활성은 $O_2$양이 증가할수록 저하되었고, NO, $O_2$TPD실험 결과 NO의 분해 활성점과 $O_2$의 흡착점은 같은 것으로 판명되었다. 또한 50$0^{\circ}C$에서 전처리 후에도 촉매 표면의 $O_2$는 완전히 탈착되지 않았으며, 50$0^{\circ}C$에서 수소 처리를 하였을 경우 반응 활성이 초기에 상당량 향상되는 현상으로 보아 촉매 표면에 흡착된 산소가 NO의 분해반응 활성을 저하시키는 요인이 된다는 것을 알 수 있었다.

자동차 촉매인 Pd/cordierite 촉매상에서 메탄의 연소시험을 통하여 천연가스 이용기술 활용가능성에 대해서 고찰하였다. 중고온 연소에서 알맞은 비표면적 18.7$m^2$/g 을 갖으며 안정한 구조를 확인하였다. 메탄 연소 반응시 활성화에너지는 19.2 kcal/mol로써 비교적 우수한 활성을 보여주었으며, 메탄 연소 반응의 승온과 온도를 내리면서 촉매의 비활성 특성을 보여주는 활성 히스테리시스 현상을 관찰하였다. Pd/cordierite 촉매상에서 반응온도 $700^{\circ}C$이하에서 공간속도와 공연비를 변화시키면서 메탄 연소특성을 수행하였다.

단일 드럼형 보일러를 갖는 발전 플랜트의 동특성 해석을 위한 프로세스 모델이 모듈 개념을 기반으로 묘사된다. 현재의 프로세스 모델은 플랜트 전체 구성 요소 및 고부하에서의 부하 변동을 포함하며 lumped parameter에 의해 물리적으로 접근된다. 플랜트 성분을 의미하는 모듈은 필수적으로 성분 특성을 잘 묘사하며 사용자에 의해 결정된 배열에 대해 압력점 방식에 의해 상호 연결된다. 프로세스 모델의 발전 플랜트 시스템에 대한 적용성 여부를 조사하기 위해 100MW발전 플랜트의 실제 운전 LOG-IC을 갖는 제어 시스템에 연결하여 3MW/min 부하 변동율로 75MW에서 95MW, 95MW에서 75MW조건에 대해 조사된다.

유동방향으로 초원형 형상을 갖는 잘록한 관내의 압축성 유동에 관한 동특성을 수치적으로 연구하였다. MacCormack의 양해법, 즉 예측자/보정자 단계를 거친 시간 진행법을 이용하여 Euler 방정식의 해를 구하였는데, 관내 유동은 이차원, 비점성, 압축성 유동이라 가정하였다. 관의 직경비와 형상비가 압력분포에 미치는 영향을 광범위하게 고찰하였으며, 본 연구에서 개발한 전산프로그램을 이용한 수치 결과는 상용코드인 FLUENT를 이용한 결과와 비교하여 일치된 결과를 얻을 수 있었다.

본 연구에서는 실린더형의 가스화기로 주입되는 아역청 미분탄을 가스화시켰을 때 가스화기내의 반응성 유동장을 해석하였다. 입자크기에 대한 영향을 고려하기 위해 미분탄 입자를 40$\mu\textrm{m}$, 60$\mu\textrm{m}$, 80$\mu\textrm{m}$ 및 100$\mu\textrm{m}$의 크기로 각각 나눈 경우와 이들 4종류의 입자를 균일하게 혼합한 경우에 대하여 전산모사하였다. 모사결과, 석탄 입자크기가 커질수록 재순환 영역이 커짐을 알 수 있었으며, 4종류의 입자가 균일하게 혼합된 석탄입자를 가스화시킨 경우 한 종류의 크기를 각각 사용했을 때와는 다른 형태의 재순환영역이 주입벽과 측면벽에 각각 양분되어 형성됨을 알 수 있었다. 입자 수밀도가 높은 자은 석탄입자가 가스화될 경우 다량의 산소와 산화반응이 일어나기 때문에 수밀도가 작은 커다란 석탄입자가 가스화될 경우보다 주입구 부분에서 더 높은 온도분포를 보였지만 가스화기의 하단부에서는 복사에 의한 열손실과 더불어 산소가 고갈되어 산소의 농도가 급격히 낮아짐으로 인해 석탄입자들과의 반응이 미비하게 일어나 상대적으로 큰 입자가 가스화된 경우보다 가스온도가 더 낮았다. 출구에서의 온도분포는 석탄입자의 크기가 40$\mu\textrm{m}$일 때 1,400-1,58$0^{\circ}C$, 60$\mu\textrm{m}$일 때 1.450-1,$700^{\circ}C$, 80$\mu\textrm{m}$일 때 1,000-1,74$0^{\circ}C$, 100$\mu\textrm{m}$일 때 1,630-1,79$0^{\circ}C$ 그리고 4종류가 균일하게 섞였을 때 1,500-1,68$0^{\circ}C$로 각각 예측되었다.

본 논문에서는 단기 부하예측을 위하여 인공신경망 모형을 제안하였다. 본 논문에서 제안된 인공신경망의 학습알고리즘은 기존의 역전파 알고리즘 보다 효과적으로 학습수렴이 빠르며 모수결정과 초기가중치 값들에 대한 의존도가 낮은 동적 적응 학습알고리즘을 개발하여 단기 부하예측에 그 적용 가능성을 시험하였다.

본 연구에서는 Alaska Usibelli 아역청탄이 사용되는 실린더형 석탄 가스화기내에서 석탄의 입자크기가 반응성 유동장과 주요 생성물의 농도분포에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 미분탄 입자의 크기를 40 $\mu\textrm{m}$, 60 $\mu\textrm{m}$, 100 $\mu\textrm{m}$, 120 $\mu\textrm{m}$ 및 140 $\mu\textrm{m}$로 각각 나누어 전산모사를 수행하였다. 모사결과, 가스화기내에서 석탄의 입자크기가 가스화 생성물의 농도분포에 커다란 영향을 미침을 알 수 있었다. 입자의 크기가 100 $\mu\textrm{m}$일 때 가스화기 출구에서 주 생성물인 CO와 H$_2$가 최대로 생성되고 이때 이들의 평균 몰분율은 각각 0.62, 0.16(dry basis, inert free)으로 예측되었다 또한 냉가스 효율도 입자크기가 100 $\mu\textrm{m}$일때 최고치 83%로 예측되었다.

금속염화물과 암모니아간의 가역반응을 이용한 화학열펌프는 비프레온계 냉동 냉장시스템으로서 환경규약의 제한이 없고 가스, 전기 및 산업폐열 등 다양한 구동열원을 사용할수 있으며 축열에 의한 에너지 저장이나 산업공정에서의 대용량 에너지관리 시스템 등 응용분야가 다양한 장점을 갖고 있다. 통상 소규모의 실험실 장치에서 파일롯트 플랜트(pilot plant)로 전환하는 과정에서 시스템의 성능에 대한 해석이 필요하며 화학반응기의 거동에 대한 컴퓨터 모사도 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 작동조건에 따라 화학식 냉동기 성능계수가 어떻게 변하는지를 예측하였고 반응기 모델링에 의한 동적모사를 수행하여 반응기의 온도거동, 작동조건에 따른 전화율 변화, 반응혼합물의 제조변수가 냉동기 성능에 미치는 영향 등을 고찰하였다.

0.5~1.0톤/일 용량의 BSU급 분류층 가스화기에서 중국산 Datong탄에 대한 석탄가스화 특성실험을 하였다. 가스화기의 반응온도는 1300~155$0^{\circ}C$를 유지하였으며, 실험에 사용된 슬러리농도는 62.5wt% ($H_2O$/Coal=0.6)였다. 산소 및 슬러리는 버너에 주입되기전 예일을 실시하였으며 $O_2$/Coal의 공급비는 0.8~l.2를 유지하였다. 또한 슬러리의 점도를 낮추고 유동성을 향상시키기 위하여 첨가제로서 CWM 1002와 NaOH를 각각 0.3%와 0.05% 추가하였다. 석탄가스화 실험에서 측정된 생성기체는 주로 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소로 구성되어 있으며 미량의 메탄도 생성되었다. 생성된 가스는 반응온도가 증가함에 따라 H$_2$와 CO의 생성량은 증가하는 반면 $CO_2$의 양은 감소하였다. 산소의 공급량이 증가함에 따라 $CO_2$의 생성량은 지속적으로 증가하고 CO 및 H$_2$의 생성량은 $O_2$/Coal의 비가 약 0.9에서 최대치를 나타낸 후 감소하였으며, 생성가스 발열량은 1700~2400 kcal/N㎥을 나타내었다.

본 연구에서는 상용공정모사기인 ASPEN PLUS를 이용하여 건식탄공급, 산소사용 분류층 가스화기인 Shell가스화공정, 저온가스정제공정, GE MS7001FA가스터빈, 삼압.자연순환식 폐열회수보일러, 재열복수식 증기터빈 및 극저온 산소분리공정을 채용한 IGCC시스템에 대하여 성능해석 모델을 개발하고 시스템 성능해석을 위한 민감도분석을 수행하였다. 본 모델의 적정성은 설계조건에서 대상탄을 이용한 정상상태 성능해석 결과를 타 시뮬레이션 결과와 비교함으로서 검증하였다.$^{1)}$ . Illinois#6탄을 대상으로 수행한 시뮬레이션 결과는 투입되는 탄에 함유된 수분의 양이 증가함에 따라 가스화기의 온도가 감소하며, 회분 및 황이 많은 경우에 현열손실이 증가하여 시스템 효율이 감소하였다. 개발된 모델을 이용하여 가스화기의 운전압력, 증기/석탄비율 및 산소/석탄비율에 따르는 시스템의 민감도분석을 수행한 결과 운전압력 증가에 따라 가스화기 노내온도가 상승하며, 가연성가스(CO＋H2) 생성율이 감소하였다. 증기/석탄비율 변화분석에서는 공급증기의 양을 변화시키면 가연성가스의 최고생성점이 보다 낮은 산소/석탄비율에서 나타남을 알 수 있었다. 또한 산소/석탄비율 변화분석에서는 증기/석탄 공급비율 0.2에서 산소/석탄 공급비율이 0.77인 경우에 가장 최적의 운전조건임을 알 수 있었다.