• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.459-467
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• 2014

The catalytic steam reforming of toluene, a major component of biomass tar, was studied using several catalysts at various temperatures $400-800^{\circ}C$, kind of metal, and metal loading content. Ru and K promoted Ni-base catalyst were prepared, and used for steam reforming of toluene with steam/toluene molar ratio of 25. Concentration of toluene in reactant flow is $30g/Nm^3$ that is usual content of tar from biomass gasifier. The result from experiments showed that $H_2$ content in product gas and toluene conversion increased with temperature. Where in high temperature range, CO and $CO_2$ content in product gas were affected mainly by Boudouard reaction. Ni/Ru-K(3wt%)/$Al_2O_3$ catalyst showed best performance on steam reforming of toluene than used catalysts in this study at whole temperature. Catalysts have been characterized by XRD, TG. XRD analysis displayed that Ni particle size on Ni/Ru-K (3wt%)/$Al_2O_3$ catalyst was 29.4nm. Activation energy of Ni/Ru-K (3wt%)/$Al_2O_3$ catalyst was calculated 36.8kJ/mol by Arrhenius plot.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.132.2-132.2
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• 2010

기후변화협약 등으로 인하여 기존 화력발전기술보다 효율이 높고 온실가스 발생을 줄일 수 있는 고효율 청정석탄 이용기술에 대한 사회적 요구가 높아짐에 따라 석탄 가스화와 관련된 기술 개발이 확대되고 있다. 석탄을 가스화하면 CO와 $H_2$가 주성분으로 구성된 합성가스를 얻을 수 있는데, 이를 청정가스연료로 사용하기 위해서는 합성가스에 포함된 분진의 제거가 필수적이다. 대부분의 석탄가스화 공정에서는 캔들형 필터를 사용한 여과식 집진시스템을 적용하여 합성가스에 포함된 분진을 제거하고 있다. 본 연구에서도 Pilot급 석탄 가스화기에서 제조된 합성가스에 포함된 분진 제거를 위하여 고온/고압 집진시스템을 구축하였으며, 다양한 운전조건과 필터 종류에 따른 집진시스템의 운전특성 파악을 수행하였다. 연구결과 석탄 합성가스를 안정적으로 정제 하기위한 집진시스템의 중요한 운전 기준과 방법을 도출할 수 있었으며, 이렇게 도출된 운전 기준과 방법은 용량이 증대된 집진시스템의 연속운전을 진행하여 향후 실증할 예정이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권8호
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• pp.639-648
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• 2013

본 논문은 부게넘 및 태안 IGCC플랜트의 연료를 대상으로 석탄으로부터 생성된 합성가스의 NOx/CO배출 특성, 온도특성, 화염의 구조에 대해 기술하였다. GE7EA 모사 가스터빈 연소기를 대상으로 상압 고온 연소시험을 수행하여 입열량 및 질소희석에 따른 연소특성을 관찰하였다. 입열량이 감소하고, 희석제량이 증가할 때 단열화염온도의 감소로 NOx가 감소하였고, 저부하에서는 희석량이 증가할수록 불완전 연소로 인해 CO가 증가하였다. 이러한 NOx 감소 및 CO발생은 각각 $1500^{\circ}C$ 와 $1250^{\circ}C$의 특정 화염온도에서 관찰되었다. 또한 질소 희석이 증가할수록 단열화염온도 및 연소기 라이너의 온도가 감소했고, 화염 부상과 같은 화염구조의 변화로 인해 특이점이 관찰되었다. 본 연구결과를 통해 질소희석이 NOx/CO배출 및 온도, 화염구조에 미치는 영향이 검토되었으며, 시험 데이터는 향후 태안 IGCC 플랜트의 운전시 최적 조건 선정을 위한 기초자료로 활용될 예정이다.

• 한국분무공학회지
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• 제24권1호
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• pp.35-42
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• 2019

Syngas is widely produced by incomplete combustion of coal, water vapor, and air (oxygen) in a high-temperature/high-pressure gasifier through a coal-gasification process for power generation. In this study, a simulation syngas which was mainly composed of $H_2$, CO, $CO_2$, and $N_2$ was fueled with diesel. A modified single cylinder compression ignition (CI) engine is equipped with intake port syngas supply system and mechanical diesel direct injection system for dual fuel combustion. Combustion and emission characteristics of the engine were investigated by applying various syngas composition ratios and compression ratios. Diesel fuel injection timing was optimized to increase indicated thermal efficiency (ITE) at the engine speed 1,800 rpm and part load net indicated mean effective pressure ($IMEP_{net}$) 2 to 5 bar. ITE of the engine increased with the $H_2$ concentration, compression ratio and engine load. With 45% of $H_2$ concentration, compression ratio 17.1 and $IMEP_{net}$ 5 bar, ITE of 41.5% was achieved, which is equivalent to that of only diesel fuel operation.

• 대한환경공학회지
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• 제36권7호
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• pp.461-468
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• 2014

바이오차(biochar)는 산소가 제한된 환경에서 바이오매스를 열분해를 시켜 얻을 수 있는 고체물질을 말한다. 원료가 되는 바이오매스는 에너지작물, 임업부산물, 농업부산물 등의 폐기물을 사용할 수 있으며, 토양으로 적용 시 기후변화 완화, 화석연료 소비저감, 폐기물 처리비용저감 등의 장점이 있다. 본 연구에서는 폐목재를 원료로 바이오차를 생산하는 시스템을 대상으로 전과정평가 기법에 의해 환경에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 폐목재 1톤을 기능단위로 하였을 때 생산되는 바이오차를 토양에 적용하는 시나리오를 구성하고 지구온난화에 미치는 영향을 중심으로 환경영향을 분석한 결과, 파쇄 및 건조의 전처리 공정에서 4.048E-01 kg, 가스화 열분해공정에서 4.579E-01 kg, 토양살포 공정에서 9.070E-02 kg의 온실가스를 발생하여 총 9.534E-01 kg의 온실가스가 발생하는 것을 확인하였다. 바이오차의 토양적용 시 탄소저장효과는 252 kg으로 분석되어 251 kg의 탄소 네거티브 효과를 보였다.

• 에너지공학
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• 제17권2호
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• pp.54-66
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• 2008

2005년 2월 16일 발효된 교토의정서 체제에서 부속서 I 에 포함된 선진국들은 온실가스에 대하여 2008년부터 2012년까지 연간 1990년 대비 년 평균 5.2%를 감축하도록 목표량을 규정하였다. 이러한 목표량을 달성하기 위하여 EU등의 국가는 배출권 거래제도 및 청정개발체제(CDM)사업 등 온실가스를 저감하기 위하여 힘쓰고 있다. 교토-의정서 1차 공약기간 중에서 온실가스 감축목표를 부여받지 않은 OECD국가는 우리나라와 멕시코 두 나라 뿐이며, 이산화탄소 배출량 9위인 우리나라에 2차 공약기간(2013년$\sim$2017년)부터 의무저감에 대한 국제적 압력이 가중되고 있다. 본 연구에서는 탄소세를 변화시키면서 발전소 건설의 변화와 그에 따른 $CO_2$ 저감량을 계산하고, 시나리오 별 석탄가스화복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle; IGCC)과 $CO_2$ 저감장치 설치 발전소의 진입경쟁에 대하여 분석하였다. 시뮬레이션 결과 탄소세가 증가하더라도 원자력발전소의 건설이 무조건 증가하는 것이 아니라 일정한 비율만을 차지하고, 석탄화력발전소의 감소비중을 LNG 복합화력이 차지하는 것을 알 수 있었으며, IGCC와 같은 대안 기술이 존재한다면 석탄화력의 감소비중의 일부를 차지한다.

• 한국농공학회논문집
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• 제51권2호
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• pp.1-6
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• 2009

Acetogen과 같은 일부 혐기성미생물은 소위 acetyl-CoA 경로에 의해 아세트산, 에탄올, 그리고 몇 가지 생화학 물질을 생산한다. 이 경로에서는 일산화탄소를 기질로 이용할 수 있다. 일산화탄소 이외에 수소가 이용될 수 있다. 즉 이들 미생물은 독립영양생물로서 이산화탄소와 태양광에너지를 이용하는 녹색식물과 비유될 수 있으며, 일산화탄소는 탄소원으로서 동시에 에너지원으로서 이용된다. 본 연구에서는 혐기성 소화액 중 아세트산을 생성하는 미생물이 존재한다고 가정하고, 일산화탄소와 수소가 주 가연성분인 합성가스를 공급하면 추가의 메탄이 생성가능성을 평가하였다. 혐기성 소화과정에서 발생되는 메탄은 주로 아세트산으로부터 만들어지므로 일산화탄소를 공급하는 경우 추가로 메탄이 생성될 것으로 추측할 수 있기 때문이다. 이를 확인하기 위하여 현재 운영중인 바이오가스 생산 설비로부터 얻은 혐기성 소화액을 생물반응조에 넣은 후, 합성가스를 순환-공급하여 가스 생산량의 변화 및 조성을 분석하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 일산화탄소만을 공급했을 때에는 이산화탄소의 생성으로 가스 생산량이 증가하였으나, 수소가 포함된 합성가스를 공급하였을 때에는 이산화탄소가 탄소원이로 소비되어 가스 저장도 내의 가스량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 가스화공정에 으해 얻어지는 합성가스는 온도와 가스 조성을 고러할 때, 바이오가스 생산을 위한 혐기성 소화조와 연계하면 소화조의 가온에 필요한 열을 공급할 수 있고 바이오가스 중 이산화탄소 농도를 낮추어 발열량을 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.445-448
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• 2007

석탄가스화 복합발전(IGCC)에서 석탄 가스화 기술이 전 공정의 성능에 큰 영향을 미치는 중요한 요소이다. 연료 및 산화제의 공급방식, 가스화기의 기본 구조, 벽면의 구성 방식, 용융 슬랙 및 생산되는 합성가스 배출 방식 등에 따라 가스화의 성능이 영향을 받는다. IGCC plant의 정확한 성능 해석을 위해서는 석탄가스화기 공정 모델의 정밀도를 높일 필요성이 있다. 기존의 열병합 발전 사이클 해석에서 적용되었던 열 및 물질정산과 평형계산 방식을 통하여 석탄가스화기 공정을 해석하는 방법을 확인, 정리하고 이를 개선하기 위한 절차 및 방안을 제시하고자 한다. 가스화기 내부 공정을 크게 탈휘발과 가스화의 단계로 구분하여 가스화기 출구조건을 예측하였으며, ASPEN PLUS를 이용한 공정해석을 실시하였다. 가스화기 출구에서의 합성가스는 주생성가스인 CO, $H_2$를 위주로 하여 조성을 얻을 수 있고, 그 결과들을 선행연구들과의 비교를 통하여 가스화기 모델의 분석을 실시한다. 그리고 가스화기 해석의 정밀도를 높이기 위한 향후 고려될 가스화기 모델에 관하여 논의한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권5호
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• pp.299-310
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• 2009

Fuel cells are expected to be promising future power sources in both aspects of thermal efficiency and environmental friendliness. Accordingly, worldwide research and development efforts have been enormously increasing recently in various applications such as power plants, transportation and portable power sources. Among others, high temperature fuel cells, such as solid oxide fuel cells and molten carbonate fuel cells, are suitable for electric power plants. Moreover, their high operating temperature is quite appropriate to construct further advanced integrated systems. This paper reviews recent literatures on research and development of integrated power generation systems based on high temperature fuel cells. Research and development efforts are summarized in the area of fuel cell/ gas turbine hybrid systems, application of carbon capture technology to fuel cell systems, integration of coal gasification with fuel cells, and the use of alternative fuels.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.212-217
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• 2014

재생공정에서 황화 된 탈황흡수제의 재생을 위하여 산소는 산화제로 사용되었다. 재생공정에서 미량의 미 반응 산소는 직접 황 회수 공정으로 유입된다. 그러나, $SO_2$ 환원을 위한 반응성은 미 반응 산소의 다양한 이유에 의해서 저하된다. $SO_2$ 환원을 위한 반응성 실험을 위해 Sn-Zr계 촉매가 사용되었으며, $SO_2$와 $O_2$는 각각 5.0 vol%와 4.0 vol%로 고정하였고 $300-450^{\circ}C$와 1-20 atm에서 수행되었다. 본 연구에서는 고온건식 탈황공정의 직접 황 회수공정에 유입되는 미 반응산소에 의한 촉매반응성 저하에 미치는 영향을 조사하였다. $SO_2$ 환원으로 생성된 원소 황은 미 반응산소에 의해서 재산화되고, redox반응기구에서 Sn-Zr계 촉매의 빈 격자 산소자리가 미 반응산소에 의해서 재산화되므로 $SO_2$ 전화율은 감소되는 것으로 판단된다. 한편 환원제로써 공급된 CO는 미 반응산소에 의해서 산화되어 연소열에 의해 촉매 충전 층 온도가 상승되기도 한다. 결과적으로 충전 층의 빠른 온도상승은 활성 물질을 소결시켜 촉매의 비활성화를 초래하게 된다.