• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.138-138
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• 2011

GTL(Gas to Liquid) 합성유 생산 공정은 크게 합성가스 개질공정(reformer), FT 반응공정, upgrading 공정으로 구성된다. 본 연구에서는 FT 반응기에 유입되는 합성가스의 생산공정인 개질공정 최적화 시뮬레이션을 수행하였다. 기존에 HYSYS 공정 모사 tool로 구현한 개질공정 모델에 dynamic simulation을 적용하여 공정 운전 시간 변화에 따른 온도/압력/조성의 일정범위 별 생산 가스의 성분비를 모사하고자 한다. Dynamic 공정 시뮬레이션은 모사 대상 공정의 운전 시간 별 결과값 변화를 산출할 수 있는 방법으로 기존 정상상태(steady-state) 시뮬레이션에 비해 현실 공정의 운전 변수를 보다 더 정확하게 반영할 수 있는 장점이 있다. 본 시뮬레이션은 1bpd급 GTL 파일럿 플랜트의 설계 자료를 근거로 수행되었으며, 향후 운전 데이터를 feedback하여 최적의 운전 매뉴얼 도출자료로 활용코자 한다. 아울러, 다음의 시간 변화별 모사 결과 데이터들을 산출하고 공정의 최적운전 조건을 분석하고자 한다. - 시간에 따른 공정의 온도/압력 변화, 이에 연동되는 반응기 출구의 1) $H_2$/CO 비율, 2) $CH_4$ conversion, 3) $CO_2$ conversion 본 연구의 결과 데이터를 1bpd급 GTL 플랜트 내 합성가스 개질공정의 운전조건 최적화에 적용코자 하며, 이는 개질반응기의 안정적인 연속운전을 통한 GTL 통합공정의 운전 효율향상에 기여 가능하리라 기대된다. 향후 개질공정의 후단공정인 FT 합성공정 시뮬레이션 과업과 연계하여 GTL 통합공정 시뮬레이션 및 최적화에 따른 실증 규모의 스케일업 기반 데이터를 마련할 수 있을 것이다.

• 공업화학
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• 제21권2호
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• pp.195-199
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• 2010

이산화탄소 포집을 위해 가장 일반적으로 이용되고 있는 방법은 알카놀아민인 모노에탄올아민(MEA) 용매를 이용한 가역적 화학흡수이다. 이러한 MEA 용매는 $CO_{2}$와 반응성이 우수한 반면 다른 흡수제에 비해 연소배가스에 포함되어 있는 이산화탄소, 산소 및 기타 산성가스들에 의한 흡수제의 성능저하, 부식 및 열화현상을 유발하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 정유공정의 스팀 리포밍공정으로부터 열화된 MEA 시료를 이용하여 연구되었다. 일반적으로 사용되는 흡수제인 MEA 용매와 열화된 용매의 성능을 비교 분석하였다. MEA 30 wt% 흡수제와 열화물(DP) 20 wt% + PZ 10 wt% 흡수제의 경우 흡수용량이 각각 $0.5365mol_{CO2}/mol_{absorbent}$와 $0.5939mol_{CO2}/mol_{absorbent}$로 증진제(PZ)에 의해 흡수능이 향상되었음을 확인하였다. 반면 흡수속도는 MEA 30 wt% 흡수제가 $1.1610kg_{f}/cm^2{\cdot}min$로 열화물(DP) 20 wt% + PZ 10 wt% 흡수제의 $0.5310kg_{f}/cm^2{\cdot}min$보다 높게 나타났으나, 열화물 30 wt% 단독으로 사용하였을 때 $0.3525kg_{f}/cm^2{\cdot}min$보다는 향상되었다. 따라서 적합한 증진제의 선정을 통해 열화물도 $CO_{2}$ 흡수제로서 재사용할 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.293-300
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• 2006

KIER has been developing a Ru-based preferential oxidation catalysts and a novel fuel processing system to provide hydrogen rich gas to residential PEMFCs system. The catalytic activity of Ru-based catalysts was investigated at different Ru loading amount and different support structure. The obtained result indicated that 2 wt% loaded Ru-based catalyst supported on ${\alpha}-Al_2O_3$ showed high activity in low temperature range and suppressed the methanation reaction. The developed prototype fuel processor showed thermal efficiency of 78% as a HHV basis with methane conversion of 92%. CO concentration below 10 ppm in the produced gas is achieved with separate preferential oxidation unit under the condition of $[O_2]/[CO]=2.0$. The partial load operation have been carried out to test the performance of fuel processor from 40% to 80% load, showing stable methane conversion and CO concentration below 10 ppm. The durability test for the daily start-stop and 8 h operation procedure is under investigation and shows no deterioration of its performance after 50 start-stop cycles. In addition to the system design and development.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권4호
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• pp.340-344
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• 2007

MCM-41 촉매를 이용하여 일본 낙엽송의 열분해 바이오 오일의 촉매 개질 반응을 수행하였다. MCM-41 촉매는 바이오 오일의 불안정성의 원인중 하나인 산소를 $H_2O$, CO, $CO_2$의 형태로 제거하여 개질 전의 오일보다 더 안정한 오일을 생성하였다. MCM-41 촉매는 무촉매 반응에 비해 경제적 가치가 높은 페놀류 화합물의 생성량을 증가시켰다. 특히 Si-MCM-41 촉매에 비해 산점의 양이 많은 Al-MCM-41의 경우 촉매 활성이 더 우수하였다. 또한 촉매와 일본 낙엽송을 직접 혼합한 것보다, 바이오 오일이 촉매층을 통과했을 때 더 나은 개질 결과를 얻을 수 있었다.

• 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.

• 공업화학
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• 제3권4호
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• pp.535-546
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• 1992

The molten carbonate fuel cell(MCFC) has been under Intensive development for the last decade as a second generation fuel cell. The advantages of the MCFC over the phophoric acid fuel cell are higher efficiency, its ability to accept CO and $H_2$ as a fuel, lower material costs, and high operating temperature making internal reforming possible. These features, along with low atmospheric emissions, will open up a significant market as an attractive means of developing highly efficient power plant. This article reviews a status of the MCFC research and development, a principle of the MCFC, and cell and stack technology including the status of electrodes, matrices and electrolytes. Several technical difficulties which must be resolved to be commercialized art mainly focused.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제18권1호
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• pp.23-30
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• 2010

Trends of the automotive market require the application of new engine technologies, which allows for the use of different types of fuel. Since ethanol is a renewable source of energy and it contributes to lower $CO_2$ emissions, ethanol produced from biomass is expected to increase in use as an alternative fuel. It is recognized that for spark ignition (SI) engines ethanol has advantages of high octane number and high combustion speed. In spite of the advantages of ethanol, fuel supply system might be affected by fuel blends with ethanol like a wear and corrosion of electric fuel pumps. So the on-board hydrogen production out of ethanol reforming can be considered as an alternative plan. This paper investigates the influence of ethanol fuel on SI engine performance, thermal efficiency and emissions. The results obtained from experiments have shown that specific fuel consumption has increased by increasing ethanol amount in the blend whereas decreased by the use of hydrogen-enriched gas. The combustion characteristics with hydrogen-enriched gaseous fuel from ethanol reforming are also examined.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.660-673
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• 2022

In achieving carbon neutrality and the hydrogen economy, the estimation of H₂ cost is critical in terms of CCU technologies. This study analyzes LCOH of hydrogen produced by the carbon utilization unit with methane reforming and CO₂ from thermal power plant. LCOH for H₂ made with CO is estimated in three ways of Joint Cost Allocations with financial performance risk assessment. Regarding cost analysis, the zero value of LCOH is $6,003/ton. We found that the CCU technology has economic feasibility in terms of profitability. The sensitivity analysis result shows that the input ratio is more influential to the LCOH than other variables. Risk analysis presents the baseline price of zero value of LCOH - $8,408/ton, which is higher than the cost analysis - $6,003/ton. Mainly, the price variability of natural gas primarily affects the LCOH. The study has significant value in analyzing the financial performance risks as well as the cost of H₂ produced by a Plasma-based CCU system.

• 공업화학
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• 제8권3호
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• pp.543-549
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• 1997

니켈(Ni)이 담지된 촉매상에서 이산화탄소와 부탄의 직접반응에 의한 합성가스와 탄화수소화합물의 생성을 검토하였다. $CO_2$와 $C_4H_{10}$의 반응에서 니켈 담지촉매는 백금 담지촉매와 유사한 활성을 나타내었으며, 부탄의 탈수소에 따큰 코크의 누적이 현저하게 나타났다. 담체로 알루미나나 Y형 제올라이트를 사용하면 일산화탄소와 수소가 주생성물이었다. 반면에 니켈을 ZSM-5형 제올라이트에 담지한 경우에는 생성물 중에 다량의 방향족화합물이 얻어졌다. Ni/ZSM-5, Ni/NaY 및 Ni/알루미나 촉매상에서 반응물 중의 이산화탄소/부탄 몰비의 증가와 함께이산화탄소의 전환율도 증가하다가 2이상에서 다시 감소하였다. 담체로 ZSM-5를 사용하고 이에 담지되는 니켈의 양을 다르게 하였을 때, 반응물의 전환율은 니켈금속의 담지량이 5wt% 부근에서 가장 높았다. 코크가 누적된 촉매상에 $CO_2$ 가스나 수증기를 흘리면 코크의 양은 감소하였다. 촉매상에 누적된 코크는 활성이 높은 상태로 결합되어 있으며, 표면의 활성탄소는 반응의 중요한 중간체로 작용하는 것으로 해석된다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2007년도 제34회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.187-190
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• 2007

A combined hydrogen generator of plasma and catalytic reformers has been developed, and has been applied to stabilize unstable flame of 200,000 Kcal/hr LPG combustor. The role of the plasma reformer is to generate hydrogen in a short period and to heat-up the catalytic reformer during the start-up time. After the start-up period, the catalytic reformer generates hydrogen through steam reforming with oxygen (SRO) reactions. The maximum capacity of the hydrogen generator is 100 lpm that is sufficient to be used to stabilize the flame of the present combustor. In order to reduce NOx and CO emissions simultaneously, 1) FGR (Flue Gas Recirculation) technique has been adopted and 2) the hydrogen has been added into the fuel supplied to the combustor. Test results shows that 25 % addition of hydrogen and 30 % FGR rate lead to simultaneous decrease of CO and NOx emissions. The technique proposed in the present study shows good potential to replace $NH_3$ SCR technique, especially in the case of small-scale combustor applications.