• 한국환경보건학회지
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• 제30권5호
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• pp.395-401
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• 2004

In this study, lots of methods have been studing to utilize energy and decrease contaminated effluents. There has been great progress on IGCC (Integrated gasification combined cycle) to reduce thermal energy losses. The following results have been conducted from desulfurization experiments using waste shell to remove $H_{2}S$. Unreacted core model ior desulfuriration rate prediction of sorbent was indicated. These were linear relationship between time and conversion. So co-current diffusion resistance was conducted reaction rate controlling step. The sulfidation rate is likely to be controlled primarily by countercurrent diffusion through the product layer of calcium sulfide(CaS) formed. Maximum desulfurization capacity was observed at 0.631 mm for lime, oyster and hard-shelled mussel. The kinetics of the sorption of $H_{2}S$ by CaO is sensitive to the reaction temperature and particle size at $800^{\circ}C$, and the reaction rate of oyster was faster than the calcined limestone at $700^{\circ}C$.

• 신재생에너지
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• 제3권2호
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• pp.47-52
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• 2007

Hydrate phase equilibrium for the binary $CO_{2}$+water and $CH_{4}$+water mixtures in silica gel pore of nominal 6, 30, and 100 nm were measured and compared with the cacluated results based on van der Waals and Platteeuw model. At a specific temperature three-phase hydrate-water-vapor (HLV) equilibrium curves for pore hydrates were shifted to the higher-pressure condition depending on pore sizes when compared with those of bulk hydrates. Notably, hydrate phase equilibria for the case of 100 nominal nm pore size were nearly identical with those of bulk hydrates. The activities of water in porous silica gels were modified to account for capillary effect, and the calculation results were generally in good agreement with the experimental data.

• 신재생에너지
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• 제19권4호
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• pp.35-45
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• 2023

Global efforts are focused on achieving carbon neutrality due to the increases in the levels of greenhouse gases. Moreover, the greenhouse gases generated from the disposal of municipal solid waste (MSW) are the primary sources of emissions in South Korea. In this study, we conducted the biological conversion of syngas (CO, H₂, and CO₂) generated from MSW gasification. The MSW-derived syngas was used as a feed source for cultivating Eubacterium limosum KIST612, and pressurization was employed to enhance gas solubility in culture broth. However, the pH of the medium decreased owing to the pressurization because of the CO₂ in the syngas and the cultivation-associated organic acid production. The replacement of conventional HEPES buffer with a phosphate buffer led to an approximately 2.5-fold increase in acetic acid concentration. Furthermore, compared with the control group, the pressurized reactor exhibited a maximum 8.28-fold increase in the CO consumption rate and a 3.8-fold increase in the H2 consumption rate.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.453-456
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• 2011

합성가스를 이용한 충돌제트 버너에서 신장된 예혼합 화염의 열전달 특성에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 석탄을 가스화하는 과정에서 추출되는 수소와 일산화탄소를 혼합한 합성가스를 연료로 사용하였다. 정체점에서의 열유속은 전체 신장율이 증가함에 따라 증가하다 다시 감소하는 것이 관찰되었다. 또한 정체점에서의 열유속이 노즐로부터 충돌판까지 거리가 증가함에 따라 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구는 석탄에서 발생하는 부생가스의 주성분인 수소와 일산화탄소를 실용화하는 연구 중 기초 연구이다.

• 에너지공학
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• 제19권4호
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• pp.215-220
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• 2010

근래의 무분별한 화석연료의 사용은 에너지자원의 고갈과 환경오염의 문제를 야기하여 이의 해결을 위한 청정신에너지에 대한 연구가 전 세계적으로 집중되고 있다. 이 중 바이오매스는 화석연료보다 비교적 높은 H/C비를 갖기 때문에 신에너지인 수소 또는 Syngas를 생산하기 위한 가스화 특성이 우수한 특징을 가지고 있으며, 구성성분 내 중금속, 타르 질소를 거의 함유하지 않는 점에서 환경오염 저감과 동시에 대체 신에너지로써 각광을 받고 있다. 본 연구에서는 목질계 바이오매스인 Wood pellet에 대하여 고정층 반응기를 이용하여 질소 분위기하에서 온도 및 Steam/Biomass Ratio(SBR)조건 변화에 따른 가스화 특성으로 고찰하는데 그 목적을 둔다. 온도의 영향에 대하여, 높은 온도 범위에서 수소 수율이 증가함을 알 수 있었다. SBR에 대한 영향으로서, 상대적 저온 조건에서는 SBR이 1 이상인 조건에서는 수소 수율이 거의 일정한 경향을 보였고, $900^{\circ}C$의 고온에서는 SBR 증가에 따라 증가하는 결과를 얻었다. 또한 $H_2$/CO ratio에 비하여 $H_2/CH_4$ ratio의 변화가 더 큰 결과로부터, 본 실험 조건에서의 반응은 Steam reforming이 Water gas shift reaction 보다 더욱 지배적임을 확인하였다. 최적의 $H_2$ 수율 생산 조건은 열분해의 경우 $800^{\circ}C$이며, 저온 스팀가스화의 경우에는 SBR=1, $900^{\circ}C$의 고온인 경우에는 SBR=3 이었으며, 최대 수소 수율은 $900^{\circ}C$, SBR=3의 조건에서 38.5 vol.%(56.01 L/min kg) 이었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제45권2호
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• pp.211-218
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• 2013

Large quantities of irradiated graphite waste from graphite-moderated nuclear reactors exist and are expected to increase in the case of High Temperature Reactor (HTR) deployment [1,2]. This situation indicates the need for a graphite waste management strategy. Of greatest concern for long-term disposal of irradiated graphite is carbon-14 ($^{14}C$), with a half-life of 5730 years. Fachinger et al. [2] have demonstrated that thermal treatment of irradiated graphite removes a significant fraction of the $^{14}C$, which tends to be concentrated on the graphite surface. During thermal treatment, graphite surface carbon atoms interact with naturally adsorbed oxygen complexes to create $CO_x$ gases, i.e. "gasify" graphite. The effectiveness of this process is highly dependent on the availability of adsorbed oxygen compounds. The quantity and form of adsorbed oxygen complexes in pre- and post-irradiated graphite were studied using Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS) and Xray Photoelectron Spectroscopy (XPS) in an effort to better understand the gasification process and to apply that understanding to process optimization. Adsorbed oxygen fragments were detected on both irradiated and unirradiated graphite; however, carbon-oxygen bonds were identified only on the irradiated material. This difference is likely due to a large number of carbon active sites associated with the higher lattice disorder resulting from irradiation. Results of XPS analysis also indicated the potential bonding structures of the oxygen fragments removed during surface impingement. Ester- and carboxyl-like structures were predominant among the identified oxygen-containing fragments. The indicated structures are consistent with those characterized by Fanning and Vannice [3] and later incorporated into an oxidation kinetics model by El-Genk and Tournier [4]. Based on the predicted desorption mechanisms of carbon oxides from the identified compounds, it is expected that a majority of the graphite should gasify as carbon monoxide (CO) rather than carbon dioxide ($CO_2$). Therefore, to optimize the efficiency of thermal treatment the graphite should be heated to temperatures above the surface decomposition temperature increasing the evolution of CO [4].

• 에너지공학
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• 제19권4호
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• pp.221-227
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• 2010

본 연구에서는 바이오매스 및 플라스틱에 가스화 효율을 높이기 위한 탄산염 촉매 또는 Ni based 촉매를 혼합한 시료에 대하여, 고정층 반응기를 이용하여 급속 등온 열분해 실험을 수행하여, 생성된 가스의 온도, 시료 및 촉매의 영향에 관한 분석을 통하여, 최적의 수소 생성 수율을 얻고자 한다. 고위발열량 측정 결과, 바이오매스보다 플라스틱 폐기물의 발열량이 높아짐을 알 수 있었다. 원소분석 결과로부터 수소 함량은 플라스틱 시료가 더 높았다. 계산된 활성화 에너지는 촉매 적용에 의해 감소하였고, 5 wt% 이상의 경우에는 큰 변화를 보이지 않았다. 수소수율은 플라스틱 폐기물이 포함된 시료, 온도에 대해서는 대부분 높은 온도 범위에서 최대값이 얻어졌다. 또한 대부분의 시료에서 높은 혼합비를 갖는 조건의 수소수율이 가장 높은 결과를 보였으나, 5 wt% 이상의 조건에서는 촉매 혼합비 증가의 영향은 미비하여, 활성화 에너지의 결과와 잘 일치함을 확인하였다. 전체적으로 촉매 반응이 무촉매 반응에 비하여 높은 수소수율이 얻어졌다. 촉매 종류에 대하여, 탄산염 촉매인 $Na_2CO_3$ 및 $K_2CO_3$보다 Ni-$ZrO_2$ 촉매가 수소 생산을 위한 목적에 더 적합한 촉매임을 확인하였고, 본 연구로부터의 최대 수소수율을 위한 조건은 $900^{\circ}C$, 20 wt%의 Ni-$ZrO_2$(1:9) 촉매가 혼합된 Pitch Pine, Polyethylene 시료에 대하여 65.9 vol%의 높은 수소수율의 결과를 얻었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.362-368
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• 2020

합성가스는 화학제품 및 수송연료의 원료로 이용되며, 최근 목질계 바이오매스의 가스화를 통한 합성가스 생산기술에 대한 연구가 다수 진행되었다. 케나프는 높은 생산성과 이산화탄소 흡수율을 가지는 목질계 바이오매스로 이산화탄소 저감을 위한 대체자원으로서 활용 가능성이 높다. 본 연구는 케나프 가스화 실험연구 데이터를 바탕으로 상용 수준의 케나프 가스화 공정을 개발하고, 해당 공정의 타당성 및 실현가능성을 평가하는 연구로서, 케나프 가스화 통합공정 설계, 열교환망 설계, 기술경제성 평가로 구성된다. 개발된 공정으로부터 생산되는 합성가스의 최소판매가격은 1 GJ당 9.55 달러로, 합성가스의 시장가격보다 낮은 것을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.132.1-132.1
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• 2010

자원고갈과 지구온난화 등으로 재생에너지의 사용 및 보급이 지속적으로 증가할 것으로 예상되지만, 세계적으로 매장량이 풍부한 석탄의 사용량은 2030년 이후에도 지속적으로 증가될 전망이다. 따라서 세계 각국은 기후변화 규제에 대응하면서도 청정하게 석탄을 사용하기 위한 기술의 개발 및 보급을 활발히 진행 중이며, 국내에서도 온실가스 감축과 동시에 국가 성장 동력화를 추진하고 있다. 석탄가스화 기술은 석탄을 가스화하여 생산된 CO, $H_2$가 주성분인 합성가스를 연료로 활용하는 기술로, 이용 효율이 높고 석탄을 천연가스 수준으로 청정하게 사용할 수 있는 차세대 석탄이용 기술이다. 본 연구에서는 pilot급 석탄 가스화기에서 생산된 합성가스에 함유된 산성가스를 고온에서 건식으로 제거하는 시스템을 구축하였으며, 석탄 합성가스를 고온 건식 정제시스템에 공급하기 위한 석탄가스화기의 운전특성을 파악하였다.

• 전기저널
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• 통권452호
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• pp.29-34
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• 2014

2014년 5월 한 달 간 우리나라에서 석탄을 이용해 생산한 발전량은 약 1만5,748GW에 달한다. 이는 국내 총 발전량 중 38%에 해당하는 양이다. 특히 유연탄의 경우 kWh당 정산단가가 61.6원에 불과해 원자력(55.4원) 다음으로 경제성이 높은 발전원에 속한다. 그러나 석탄화력의 경우 황산화물, 질소산화물 및 먼지와 지구온난화의 주범으로 꼽히는 온실가스를 배출하고 있어 항상 논란의 대상이 된다. 2011년 기준으로 국내 $CO_2$ 배출량의 약 1/3 정도가 전력분야에서 발생했는데, 이 중 대부분은 석탄화력에서 배출됐다. 즉 환경을 생각하면 비중을 줄여 나가야 하는 것이 맞지만, 경제성 및 효율성을 고려하면 반드시 필요한 발전원이 석탄화력인 셈이다. 이에 비단 우리나라뿐만 아니라 전 세계 전력 산업계에서는 석탄화력의 효율은 높이면서, 온실가스 배출은 줄일 수 있는 기술개발에 적극 나서고 있다. 그 기술 중 가장 현실적이면서 대표적으로 떠오른 분야가 바로 석탄가스화복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC)이다. 우리나라에서도 IGCC에 대한 관심을 지속적으로 기울여 왔고, 그 노력의 결실로 현재 태안에 국내 최초의 IGCC 실증플랜트를 건설 중에 있다. 현재 IGCC 기술개발은 어느 단계까지 와 있는지, 또 국내외 시장은 얼마나 성장될 것으로 예상되는지 자세히 정리해봤다.