• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제14권3호
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• pp.43-46
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• 1986

A stainless steel autoclave reactor, which is the property of Pacific Northwest Laboratories(PNL) and located in PNL, was acted for pyrolysis and gasification of sawdust, ricestraw, and ricehusk. The initial reaction temperature of this reactor was 300$^{\circ}C$, and up to 500$^{\circ}C$ to complete pyrolysis and gasification reaction. The maximum exerted pressure on this reactor was 800 psig. In order to examine the effect of catalyst on reaction temperature, $K_2CO_3$, and nickel/alkali carbonate catalyst mixture were also used. The experimental results obtained with this reactor indicated that good yields of methane-rich gas(exceeding 40% methane) can be produced. The product gas mixtures were also identified to be CO. $CO_2$, $C_2H_4$, and $CH_3CHO$ etc. by Gas Chromatography and Mass Spectrometer.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권3호
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• pp.466-473
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• 2016

본 연구에서는 합성가스 CO를 생산하기 위해 저급 석탄-$CO_2$ 촉매 가스화 실험을 수행하였다. 제조된 CO가스 특성은 키데코 탄과 신화 탄에 KOH, $K_2CO_3$, $Na_2CO_3$ 촉매들의 화학적 활성화 방법을 이용하여 조사되었다. CO 제조공정은 석탄과 화학약품 활성화 비율, 가스 유량, $CO_2$ 전환 반응온도와 같은 실험 변수 분석을 통해 최적화되었다. 제조된 합성 가스는 가스 크로마토그래피(GC)에 의해 분석 되었다. 실험조건 $T=950^{\circ}C$, $CO_2$ 유량 100 cc/min에서, 20 wt% $Na_2CO_3$가 혼합된 키데코 탄에 대해 98.6%, 20 wt% KOH가 혼합된 신화탄에 대한 98.9% $CO_2$ 전환율을 얻었다. 또한, 저급 석탄-촉매 가스화 반응은 동일한 공급 비와 반응 조건에서 97.8%, 98.8%의 CO 선택도를 얻었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권1호
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• pp.80-87
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• 2010

발열량이 낮은 저등급 석탄이나 황함량이 많은 petroleum-coke는 그 이용이 제한적이지만 공급이 풍부하여 잠재력이 큰 에너지원이므로, 가스화공정에 적용하여 고급연료인 수소나 액체연료를 생산할 수 있다. 본 연구에서는 상압의 열천칭 반응기(thermobalance)에서 wood chip, 저등급 석탄인 갈탄, 역청탄, 무연탄, pet-coke의 수증기 가스화 반응특성을 조사하였다. 가스화 온도 $600{\sim}850^{\circ}C$, 수증기 분압 30~90 kPa의 범위에서 조업변수들이 가스화반응속도에 미치는 영향을 조사하였다. 기체-고체 반응모델로서 modified volumetric reaction model을 적용하여 가스화반응의 거동을 묘사하고 가스화공정에 필수적인 kinetic 정보를 도출하였다. 저등급탄인 갈탄과 바이오매스인 wood chip은 휘발분 함량도 높고 비교적 높은 가스화반응속도를 보여 가스화반응공정에 적합한 연료이다. Arrhenius plot으로부터 활성화에너지는 wood chip, 갈탄, 역청탄, 무연탄, pet-coke에 대해 각각 260.3, 167.9, 134.6, 82.2, 168.9 kJ/mol으로 구해졌다. 각 연료에 대하여 수증기 가스화반응의 반응차수를 결정하였으며, 가스화공정 설계의 기초데이타로서 겉보기 반응속도식을 제시하였다.

• 에너지공학
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• 제20권2호
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• pp.123-142
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• 2011

최근의 에너지 기술 개발 동향 중의 하나로서 화석에너지를 고청정 기술로 활용하는 것이며 대표적인 기술로 석탄가스화 기술을 들 수 있다. 석탄가스화 기술은 IGCC, 합성원유 및 합성천연가스 생산, 메탄올 또는 DME 등의 화학원료 생산 등에 적용할 수 있으므로 여러 선진 기술사들이 보다 진보된 기술을 개발하고 있으며 시장 선점을 위하여 다양한 노력을 기울이고 있다. 현재 미국과 유럽뿐만 아니라 이웃나라인 일본과 중국에서도 수천톤/일급의 대형화 기술의 개발을 거의 완료한 단계이다. 반면에 석탄에너지 활용이 필수적인 우리나라의 경우 아직 소규모 플랜트를 활용한 요소기술 개발에 머물러 있으므로 향후 이 분야에 대한 기술 개발에 많은 관심을 가져야 한다고 판단된다. 이에 본고에서는 석탄가스화 기술에 관한 전문 기술 교류의 컨퍼런스로서 가장 최근에 개최된 '2010 가스화 기술 컨퍼런스'에서 주요 기술 보유 업체에서 발표한 자료를 중심으로 하여 석탄가스화 기술 개발 동향 및 이들 업체들의 시장 선점을 위한 상업화 전개 동향을 살펴보았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권5호
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• pp.646-650
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• 2009

폐기물가스화시 발생하는 탄화수소계 가스를 촉매개질하면 $CO_2$ 및 $H_2$로 전환되는데, 이때 잔류 $CO_2$를 선택적으로 흡착/제거하여 순수한 $H_2$를 생산하고자 하였다. $CO_2$ 제거를 위한 흡착제의 성능을 최적화하기 위해 $Na_2CO_3$를 나노기공성 알루미나에 담지시켰으며, 상용 알루미나(데구사)와의 성능을 비교하였다. 나노기공성 흡착제의 경우 상용화알루미나로 제조한 흡착제보다 균일한 기공 및 넓은 표면적을 가짐을 확인하였다. $Na_2CO_3$ 함량증가에 따라 $CO_2$ 흡착량은 증가하여, $Na_2CO_3$ 단위질량당 최대흡착량은 $20^{\circ}C$에서 20 wt%일 때 얻을 수 있었다. 담지량이 20 wt% 이상일 때는 잔류 $Na_2CO_3$가 알루미나 표면에 도포됨에 따라 기공부피가 감소하였다. 또한 흡착이 완료된 흡착제는 열처리를 통한 재생이 가능하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제21권4호
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• pp.69-75
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• 2012

본 연구는 가스화용융 시스템을 활용한 폐차 냉매의 친환경 파괴 기술개발을 목표로 하였다. 실증규모(생활폐기물 100톤/일) 가스화용융 시스템내 냉매를 주입할 수 있는 주입장치를 개발 및 제작하였으며, HFC-134a 주입량에 따른 냉매 분해효율 및 유해가스 특성을 고찰하였다. 분해효율은 3 kg/hr 냉매 주입시 99.995%이었고, 18시간 동안 유해가스 연속 측정 및 샘플링 측정결과, CO, SOx, NOx, HCl, HF 등의 유해가스는 환경법규를 만족하였고, 특히 냉매파괴 발생 HF는 0.1 ppm으로 법적 기준치 2ppm에 비해 미량으로 검출되었다.

• 공업화학
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• 제27권1호
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• pp.56-61
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• 2016

본 연구에서는 천연 광물질 촉매를 사용하여 $CO_2$ 석탄가스화의 반응특성을 조사하였다. Meng Tai지역의 갈탄에 4종류의 천연 광물질(Dolomite, Silica sand, Olivine, Kaolin)을 각각 5 wt%로 물리적으로 혼합한 후 Thermogravimetric Analyzer (TGA)를 이용하여 800, 850, $900^{\circ}C$에서 $CO_2$ 가스화 반응을 수행하였다. 실험 결과를 Volumetric Reaction Model (VRM), Shrinking Core Model (SCM), Modified Volumetric Reaction model (MVRM)을 이용하여 분석하였다. MVRM이 가장 적합하였다. 반응 온도가 올라감에 따라 반응속도상수가 커졌다. 천연 광물질 촉매를 사용할 경우가 촉매를 혼합하지 않은 경우에 비해 반응속도상수는 커지고 활성화 에너지 값이 낮아졌다. Silica sand를 혼합한 시료의 활성화 에너지 값은 114.90 kJ/mol로 가장 낮은 활성화 에너지 값을 보였다. Kaolin을 혼합한 시료의 경우 $850^{\circ}C$와 $900^{\circ}C$에서 각각 가장 높은 반응속도상수를 보여주다가 $800^{\circ}C$에서 낮은 반응속도상수를 나타냈다. 따라서 Kaolin을 혼합한 경우, 반응 온도가 높아질수록 $CO_2$ 가스화에 좋은 효과가 있을 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권6호
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• pp.821-825
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• 2014

바이오매스의 수증기 가스화 특성을 고온 영역에서 살펴보고자 열중량 분석기(thermobalance)에서 톱밥 촤의 수증기 가스화 연구를 수행하였다. 반응 온도를 $850^{\circ}C$에서 $1400^{\circ}C$까지 수증기 분압을 0.3, 0.5, 0.7 atm으로 변화시키며 가스화 실험이 수행되었다. 반응 kinetics 해석은 기체-고체 화학반응의 세 가지 모델이 이용되었고 이 중 modified volumetric model이 중량 변화를 가장 잘 나타내었다. 가스화 온도 $900^{\circ}C$를 기준으로 diffusion control regime과 reaction control regime의 두 단계로 가스화가 구분되었으며 이때 각각의 regime에 대하여 활성화에너지와 빈도인자를 도출하고 수증기 분압의 영향을 살펴보았다. 가스화와 동시에 수성가스화 변환반응이 진행되어 생성기체의 $H_2$ 농도가 CO에 비하여 2배 정도 높은 값을 나타내었다.

• 한국연소학회지
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• 제22권4호
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• pp.19-26
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• 2017

This study investigates the gasification of coal char by $CO_2$ under high pressures in a drop tube furnace(DTF). The rate constants are derived for the shrinking core model using the conventional method based on the set reactor conditions. The computational fluid dynamic(CFD) simulations adopting the rate constants revealed that the carbon conversion was much slower than the experimental results, especially under high temperature and high partial pressure of reactants. Three reasons were identified for the discrepancy: i) shorter reaction time because of the entry region for heating, ii) lower particle temperature by the endothermic reaction, and iii) lower partial pressure of $CO_2$ by its consumption. Therefore, the rate constants were corrected based on the actual reaction conditions of the char. The CFD results updated using the corrected rate constants well matched with the measured values. Such correction of reaction conditions in a DTF is essential in deriving rate constants for any char conversion models by $H_2O$ and $O_2$ as well as $CO_2$.

• 에너지공학
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• 제24권3호
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• pp.150-163
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• 2015

가스화 기술은 석탄, 중질잔사유, 펫코크, 등의 저급 화석연료를 고효율 및 고청정으로 활용할 수 있는 대표적인 차세대 화석연료 활용기술로서 관련 시장은 지속적으로 그리고 급속도로 팽창하고 있다. 수년전만 하더라도 기존 미분탄 활용 기술에 비하여 대용량화 및 이용률 등의 한계가 지적되어 왔으나 최근에는 이러한 한계들이 대부분 극복되고 있으며, 미래에는 가스터빈 또는 산소제조를 위한 이온전달 멤브레인 등의 관련 기술의 지속적인 발전으로 인하여 보다 경쟁력이 있는 기술이 될 것으로 예상된다. 초기에는 미국과 유럽에서 기술 개발 및 시장을 주도하여 왔으며 최근에는 중국이 매우 빠른 속도로 대용량화 기술 개발을 완료하여 자국에서 시장 확대 및 외국으로의 진출을 노리고 있다. 특히 석탄가스화 기술은 이산화탄소 포집 기술을 포함할 경우 매우 매력적인 기술이며, 우리나라와 같이 천연가스 가격이 비싼 나라에서는 석탄가스화에 의한 천연가스 생산 플랜트가 지금도 충분한 경제성을 가진다는 점 등을 고려하면 석탄가스화 기술은 지속적으로 관심을 가져야 하는 기술이다. 이에 본고에서는 가스화 기술에 관한 세계 최대의 컨퍼런스인 2014 가스화 기술 컨퍼런스에서의 자료와 최신 자료들을 활용하여 주요 기술 보유 업체들의 최근의 기술개발 및 상업화 동향을 살펴보았다.