• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.353-355
• /
• 2008

최근 석탄 가스화 기술은 화석연료인 석탄을 기존의 공해물질 발생을 90%이상 줄이면서 고효율로 활용할 수 있는 방법으로 각광받고 있다. 본 연구는 습식 석탄 가스화기에서 가스화의 핵심적인 요소인 버너의 분무 관계 분야에 대한 분무 특성 및 무화성능을 높일 수 있는 분무기의 구조 및 운전 조건 등을 제시 할 목적으로 분무 시 내부를 관찰 할 수 있는 아크릴을 이용하여 내부 혼합식 버너를 제작하였다. 미립화 특성을 파악하기 위하여 $O_2$/Fuel Ratio 및 버너의 내부 혼합 방식, 분사각도, 각 분사 높이에 따른 미립화 특성을 관찰하였으며, 입도 분석은 심파텍사의 입도 분석기를 이용하여 측정하였다. 내부 혼합식 버너의 입도는 분사 각도와 $O_2$/Fuel Ratio에 따라서 변화하는 경향을 나타냈으며, 공급되어지는 Fuel은 석탄 슬러리와 물을 이용하여 각각의 입도를 측정하였다. slurry의 공급량이 고정된 상태에서 산소 공급량이 증가함에 따라 미립화도는 증가하는 경향을 나타내었으며, 슬러리 공급량과 산소 공급량이 동일한 경우 버너의 분사 각도에 따라 미립화도가 다르게 나타나는 특성을 관찰하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.627-632
• /
• 2007

폐기물의 플라즈마를 이용한 열분해-가스화-용융 처리공정은 청정연료 형태로 정화된 합성가스를 얻을 수 있고, 이 합성가스를 WGS 반응과 PSA 공법을 이용하면 고순도 수소로의 전환 및 회수가 가능하다. (주)애드플라텍에서는 자체 보유하고 있는 3톤/일급 플라즈마 폐기물 처리설비와 수소 정제/회수시스템을 연계하여, 폐기물로부터 고순도 수소 생산 ($20Nm^3/h$ 이상)을 위한 플라즈마 폐기물 처리 수소 생산 통합시스템 개발을 진행하고 있다. 합성가스 내 질소 농도를 낮추기 위해 산소를 매질로 하는 100kW급 산소 플라즈마 토치를 제작 하였다. 수소 정제/회수 시스템은 폐기물의 플라즈마 처리 후의 합성가스 생성량과 조성의 변화에 대응할 수 있도록 하였으며 WGS 반응기로 들어가는 합성가스를 가스 컴프레서를 통하여 최대 10기압으로 승압시키고, 고농도 일산화탄소의 효과적인 제거 및 열 회수 극대화가 이루어질 수 있는 최적의 가스처리 시스템으로 구현되도록 하였다. 설치 완료된 WGS 반응기의 성능시험이 플라즈마 처리설비와 연계하여 수행되었으며 WGS 반응기를 거친 일산화탄소의 농도는 1.5% 미만으로 분석되었다. 차기 년도에 설치/가동 예정인 수소 생산용 PSA는 최대 10기압 운전 및 상압재생 방식으로 운전되며 생산된 수소는 최소 99.99%이상의 고순도를 유지할 것으로 기대된다.

• 에너지공학
• /
• 제20권2호
• /
• pp.123-142
• /
• 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
• /
• 제52권6호
• /
• pp.821-825
• /
• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제46권3호
• /
• pp.561-566
• /
• 2008

석유코크스의 연료적 가치에 대한 관심이 증가하여, 세계적으로 정유공정이나 발전용으로 석유코크스 가스화 플랜트 적용 사례가 증가하고 있다. 본 연구에서는 1톤/일 규모의 석탄가스화 시스템을 활용하여 석유코크스 가스화를 위한 요소기술을 개발하고자 하였다. 석유코크스는 반응성이 낮아 가스화를 위한 산소소모량이 석탄보다 많이 소요되었으며, 석유코크스와 석탄을 각각 50%로 혼합한 연료의 경우, 합성가스 발열량은 $6.7{\sim}7.2MJ/Nm^3$ 수준을 보였다. 가스화 성능 면에서 전환율은 산소량 증가에 따라 92%이상까지 도달할 수 있었지만, 냉가스효율은 석탄보다 낮은 수준의 결과를 보였다. 이는 반응성이 낮은 석유코크스의 경우 가스화 성능 향상을 위해 버너 노즐부위에 대한 미립화 설계 보완이 필요한 것으로 파악되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.433-436
• /
• 2007

가스화기술은 화석연료에 의한 기존의 화력발전기술을 대체할 수 있는 차세대 발전기술로 여겨지고 있어 전 세계적으로 기술개발은 물론 상용 플랜트를 앞 다투어 도입 건설 중에 있다. 현재 국내에서도 2014년까지 실증플랜트 완공에 매진을 가하고 있는 실정이다. 가스화기술은 온실가스인 이산화탄소를 동시에 감축하면서 전력뿐만 아니라 수소, DME, 화학원료와 같은 2차 고급 에너지원을 생산할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이 연구에서는 ASPEN plus를 이용하여 다양한 원료 공급에 따른 300 MW급 IGCC 플랜트에 대한 운전 특성을 알아보고자 하였다. 가스화기에 공급되는 원료는 석탄(역청탄), 중질유(납사, 벙커C유) 등으로 구분해 고려하였으며, 가스화 플랜트 해석모델에 대한 성능을 평가하기 위하여 해외에서 운전 중인 상용 IGCC 플랜트에 대한 운전자료와 상대오차로 비교 산출해 검증하였다. 그 다음으로 가스화(gasification)공정, 산가스 제거(acid gas removal)공정, 복합발전 공정(combined cycle)등과 같은 IGCC 플랜트를 구성하고 있는 각각의 단위공정에 대한 운전 특성에 대한 해석결과를 확인하였다. 해석 결과를 바탕으로 가스화기의 냉가스 효율(cold gas efficiency)과 탄소 전환율(carbon conversion), 산가스 제거공정에 대한 이산화탄소 포획 성능과 복합발전에 따른 플랜트 발전량 및 발전 효율(plant net efficiency)을 예측하였다.

• 공업화학
• /
• 제34권3호
• /
• pp.291-298
• /
• 2023

본 연구는 가축분뇨를 가스화 하여 연료 가스를 생산하는 공정의 경제성과 탄소배출 관점에서의 지속가능성을 평가하였다. 본 연구에서 고려한 가스화 공정은 가스화 시설, 연료가스 정제 시설 및 생산 가스를 수요처를 수송하기 위한 파이프 라인의 설치까지 전체 시설을 고려하여 해당 기술의 현실적인 타당성을 평가하였다. 해당 연구는 실험 결과를 반영하는 ASPEN PLUS 시뮬레이션을 토대로 도출되었다. 경제성 및 CO₂ 전 주기 평가 결과, 축분 가스화를 통해 얻어진 연로가스는 발열량은 낮지만, 높은 수소 함량으로 천연가스와 가격적으로 경쟁력이 있다는 결과를 확인하였다. 특히, 탄소 배출 측면에서 높은 수소 함량으로 연료를 연소하였을 때 발열량당 배출되는 이산화탄소의 양이 천연가스에 비해 낮아 탄소 배출량 감축에 기여할 수 있다는 점을 확인하였다. 또한 다양한 시나리오 분석을 통해 외부 요인 및 정책적 요인에 따른 경제성을 확인하였고, 재무 재표 분석을 통해 해당 기술을 실질적인 사업화 가능성을 평가하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
• /
• 한국에너지공학회 1996년도 춘계학술발표회 초록집
• /
• pp.49-52
• /
• 1996

3톤/일 미분탄 처리 용량을 갖는 석탄 가스화기에 대한 운전 조건 및 특성을 조사하기 위하여 먼저 ASPEN 모사를 통하여 얻은 최적 가스화 조건을 3톤/일 석탄 가스화기 초기 운전 조건으로 결정하였다. 모사 결과에서 산소/석탄의 무게비가 가스화기 운전에 중요한 변수임을 알 수 있었다. 모사 결과를 기초로 운전한 결과 산소/석탄의 무게비가 0.7 근처에서 일산화탄소 및 수소의 생성율이 최대임을 알 수 있었고 생성 가스의 발열량은 2500kcal/N㎥ 정도임을 알 수 있었다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
• /
• 한국에너지공학회 1995년도 추계학술발표회 초록집
• /
• pp.27-32
• /
• 1995

석탄가스화 복합발전은 최소 14기압이상의 가압상태에서 석탄을 가스화시킨다. 이에 따른 가압상태의 석탄가스화반응을 규명하기 위하여 고압 Thermogravimetry를 사용하여 열분해특성을 측정하였고, 생성물질은 on-line으로 연결한 Gas Chromatography/Mass Spectrometry로 분석하였다. 가압상태에 따른 열분해특성은 char 분해반응 단계에서 현격한 차이를 나타내었고, 수증기 주입에 따른 가스화반응에 의하여 80$0^{\circ}C$이상에서 큰 질량변화 차이를 보여줌을 확인하였다. 또한, Pittsburgh탄에서는 가압의 조건이 bitumen의 열분해시작을 늦추고 스팀은 전 열분해반응에서 방출되는 나프탈렌의 양을 증가시킨다. 유시 벨리탄에서는 char의 가스화에 의하여 나프탈렌 및 벤젠류의 발생이 스팀이 없는 상태에 비해 지연되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.179.2-179.2
• /
• 2011

바이오매스 가스화 프로세스 개발에 있어서 가장 기본적인 해결과제는 고발열량의 합성가스 제조, 냉가스 효율의 향상, 타르 발생량 저감 및 제거이다. 가스화 효율 향상에 대한 연구는 국내외 적으로 많이 이루어지고 있으나, 타르 발생량 저감에 대한 연구는 많이 이루어져 있지 않다. 타르는 분자량이 큰 방향적 탄화수소로 응축되면 점성이 높아 배관폐쇄, 정제설비의 압력손실 증가로 인해 운전정지 및 가스화율 저하의 원인이 된다. 가스화로에서 타르 발생량을 저감시키는 방법 중에는 Ni계 촉매를 이용하는 방법이 있으나, 카본 누적에 의한 활성저하, 알칼리금속에 의한 응집 등의 문제가 발생할 수 있다. 한편 철산화물은 합성가스 중의 C2-C3계의 타르를 분해하는데 효과가 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 적벽돌, 염색슬러지 회재 등에는 철산화물이 다량 함유되어 있는 것에 착안하여 폐기물중의 폐금속을 이용한 바이오매스 가스화에 대한 연구를 수행하였다. 점토광물계 폐기물인 적벽돌 파쇄물($SiO_2$ 67.2%, $Al_2O_3$ 19.7%, $Fe_2O_3$ 8.7%, $K_2O$ 2.0%, $TiO_2$ 1.2%, MgO 0.7%)을 전처리 한 후 유동매체로하여 우드펠렛을 가스화한 결과, 가스 생성량이 증가하고, 타르 및 탄화수소류가 감소하는 경향을 나타내었다. 특히 타르는 후단의 타르 트랩에서 타르가 거의 검출이 되지 않았다. 전처리를 하지 않은 적벽돌 파쇄물은 반응시간이 경과한 후에 가스화율이 증가함에 따라 철화합이 가스화로내에서 환원되어 타르를 분해하는데에는 어느 정도의 반응시간이 필요한 것을 확인하였다.