• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2009.06a
• /
• pp.698-698
• /
• 2009

화력발전이 많은 비중을 차지하는 전력생산 산업은 온실가스($CO_2$)의 최대 배출 원으로 알려져 있으며 증가하는 전력 수요 뿐 만 아니라 다가오는 기후변화협약에 대응하기 위하여 $CO_2$ 회수 및 공정 개선에 관한 연구가 많이 수행되고 있다. 특히 현재 연구되고 있는 전력분야의 대표적인 $CO_2$ 회수기술은 연소 후 포집(Post-combustion capture), 순산소 연소(Oxy-fuel combustion), 연소전 탈탄소화(Pre-combustion) 3가지로 구분된다. 이중 연소전 탈탄소화 기술은 석탄가스화복합발전(IGCC) 기술과 연계하여 $CO_2$를 회수할 수 있는 방법으로 가스화 된 석탄가스에 Water-Gas Shift 반응과, $CO_2$ 분리로 얻어진 탈 탄소 연료를 통해서 전력을 생산한다. 이 기술의 핵심은 생성된 $CO_2/H_2$ 복합가스로부터 $CO_2$를 분리하는 공정으로 차세대 회수 기술로는 Membrance Reactor, SOFC, Oxygen Ion Transfer Membrane(OTM), 그리고 가스 하이드레이트가 있다. 이중 가스 하이드레이트는 $CO_2$의 회수 뿐 만 아니라 처리 기술에도 적용 가능하지만 우리나라에는 이에 관한 기술이 전무한 형편이다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성원리를 이용하여 정온 정압 조건에서 $CO_2/H_2$ 하이드레이트를 제조하였으며 특히, 하이드레이트 형성 촉진제인 THF(Tetrahydrofuran)를 첨가하여 THF 농도에 따른 상평형 및 속도론 실험을 수행 하였다. 이러한 연구는 연소전 탄소화 기술에서의 $CO_2$ 회수 분리에 대한 핵심 연구임과 동시에 탄소배출권 규제에 실질적인 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.21 no.10
• /
• pp.317-324
• /
• 2020

Combined cycle power plants (CCPP) that use natural gas as fuel are easier to start and stop, and have lower pollutant emissions, so their share of domestic power generation facilities is steadily increasing. However, CCPP have a high concentration of nitrogen dioxide (NO2) emission in the initial start-up and low-load operation region, which causes yellow plume and civil complaints. As a control technology, the yellow plume reduction system was developed and operated from the mid-2000s. However, this technology was unable to control the phenomenon due to insufficient preheating of the vaporization system for 10 to 20 minutes of the initial start-up. In this study, CFD analysis and demonstration tests were performed to derive a control technology by injecting a reducing agent directly into the gas turbine exhaust duct. CFD analysis was performed by classifying into 5 cases according to the exhaust gas condition. The RMS values of all cases were less than 15%, showing a good mixing. Based on this, the installation and testing of the demonstration facilities facilitated complete control of the yellow plume phenomenon in the initial start-up.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.11a
• /
• pp.130.1-130.1
• /
• 2010

미국과 유럽에서는 이미 10여 년 전부터 250MW급 이상의 대용량 석탄IGCC 플랜트를 상업운전 하고 있으며, 일본과 중국을 비롯한 아시아에서도 대용량 플랜트를 시운전하고 있거나 건설 중에 있다. 한국에서는 제4차 전력수급계획에 의거 태안화력 부지 내에 300MW급 IGCC 플랜트 건설을 추진 중이며, 두산중공업은 '10년 상반기에 IGCC 가스화 플랜트에 대한 FEED 설계 (Front-Eng Engineering Design)를 완료하였다. 그 과정 중 설계조건에 의한 기본 엔지니어링 사항과 석탄 가스화 플랜트에 대한 성능예측 결과를 본 연구에서 소개한다. 가스화 플랜트의 엔지니어링은 가스화 블록과 가스정제 블록으로 구분하여 수행하였다. Process Data를 이용하여 PFD Development, P&ID Generation, Equipment Specification 개발, HAZOP 수행, Architecture Engineering 등의 순으로 FEED 설계를 진행하였다. BOD (Basis of Design)를 기준으로 운전조건별 Heat & Mass Balance와 Process Flow를 재검토하고 각 기기별 운전개념을 반영하여 P&ID를 개발하였다. 그리고 배관, 전기 및 제어에 대한 각종 Diagram 개발과 HSE (Health, Safety and Environment) 관련 설계를 수행하였다. IGCC 1호기의 엔지니어링 수행과 함께 Next 호기 자체설계 역량 확보를 위해 두산중공업은 'DIGITs'로 명명된 개념기본설계 Tool을 개발하고 있다. DIGITs는 공정모델링, 단위기기 개념설계, 공정구성 (Process Configuration) 및 종합 Database Package 형태로 구성된다. DIGITs에 의한 계산 결과 공정사 Process Data 기준시 가스화 블록 출구에서 Syngas HHV와 Syngas 현열은 각각 약 $636MW_{th}$와 약 $18MW_{th}$로, Plant 설계조건 $630MW_{th}$를 만족하는 것으로 예측되었다. 향후 DIGITs는 가스정제 블록 및 주변 BOP 설비 등과 연계한 종합 개념기본설계 Tool로써 개발 진행 중이다.

• Journal of Climate Change Research
• /
• v.4 no.4
• /
• pp.349-358
• /
• 2013

In this study, the newest technology available to reduce GHG emissions, which can be applicable in energy industries of the future that has large reduction obligations by energy target management and large intensity of GHG emissions, has been investigated by searching the technical characteristics of each technology. The newest technology to reduce GHG emissions in the field of power generation and energy can be mainly classified into the improvement of efficiency, CCS, and gas combined-cycle technology. In order to improve the reliability of the GHG emission factor obtained from the investigation process, it has been compared to the technology-specific GHG emission factor derived from the estimated amount of emissions. Then the GHG abatement measures, using the derived estimation of factor, by using the newest technology to reduce GHG emissions have been predicted. As a result, the GHG reduction rate by technology of CCS development has been expected to be the largest more than 30%, and the abatement rate by technology of coal gasified fuel cell and pressurized fluidized-bed thermal power generation has been showed more than 20%. If the effective introduction of the newest technology and the study of its characteristics is continued, and properly applied for future GHG emissions, it can be prospected that the national GHG reduction targets can be achieved in cost-efficient way.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
• /
• 1998.05a
• /
• pp.9-14
• /
• 1998

석탄가스화 복합발전시스템(Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC)은 기존의 미분탄 연소 발전 방식에 비해 발전효율이 5-10%이상 높고, 공해물질 배출 특성에 있어서도 SOx와 NOx를 각각 95% 및 75% 이상 감소시키고 재는 용응 슬러 형태로 처리하는 발전시스템이다. 이와 같은 고효율 및 환경 친화적인 특성으로 인하여 IGCC 시스템은 차세대 석탄화력 발전 방식으로서 각광받고 있으며, 이미 선진 공업국들은 70년대 석유파동 이후 IGCC 기술의 개발을 활발히 진행하여, 최근에는 250MW 이상 출력의 상용화급 플랜트를 가동 또는 건설 중에 있으며, 머지않아 상업화에 도달할 전망이다. 또한 국내에서도 최근 전력 수요의 급증과 전 세계적으로 확산되고 있는 환경 규제의 강화 등으로 우리의 실정에 맞는 IGCC 공정의 개발이 활발히 진행되고 있다. (중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2008.10a
• /
• pp.242-245
• /
• 2008

In the power generation industry, various efforts are needed to cope with tightening regulation on carbon dioxide emission. Integrated gasification combined cycle (IGCC) is a relatively environment friendly power generation method using coal. Moreover, pre-combustion $CO_2$ removal is possible in the IGCC system. Therefore, much effort is being made to develop advanced IGCC systems. However, removal of $CO_2$ may affect the system performance and operation through reduction of fuel gas supplied to the gas turbine. This study predicts system performance change due to $CO_2$ capture by pre-combustion process from the normal IGCC performance without $CO_2$ capture and presents results of design parametric analysis.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.29 no.1
• /
• pp.13-24
• /
• 2020

Many countries are actively engaging in the reduction of greenhouse gas emissions, and as part of this effort, gradually reducing the portion of coal power generation and instead increasing the portion of power generations from renewable energy sources and natural gas. Korea is taking a similar policy to expand LNG power generation for the next decade. There is a concern, though, about the policy not being aligned with the domestic industry development, since only a few products are being made in Korea along the LNG power generation industry value chain. Therefore in this paper, we first looked at the current status of the gas turbine and high temperature parts industry used for LNG power generation in Korea, and then looked into the industrial issues and challenges through the analysis of supply chains of the domestic gas turbine industry. Finally, we tried to propose strategies to revitalize and localize the domestic gas turbine and high temperature parts industry. The proposed strategies can be summarized as 1) creation of domestic gas turbine manufacturing ecosystem via construction of gas turbine alliance, 2) strategic R&D support for localization of gas turbine and high temperature parts, and 3) provision of domestic testbeds for technology evaluation and commercialization.

• Environmental and Resource Economics Review
• /
• v.20 no.4
• /
• pp.761-796
• /
• 2011

The purpose of this paper is to derive fuel mix of electricity generating system with the lowest cost considering energy security and climate change mitigations as the target of energy policy. Energy Security Price Index(ESPI), based on the measure of market concentration in fossil fuel market and political risk of exporting countries, is chosen to assess the level of energy security. The methodology of Energy Conservation Supply Curve(CSC) is applied to fuel mix to meet the carbon emission mitigation through increasing the alternatives participation and introduction of new technologies. These also represent an improvement on the level of energy security, having the complementarity between two objectives. The alternative measure for improving energy security is exploration and production(E&P) of fossil fuel for energy sufficiency. Fuel mix of electricity generating system to achieve certain objectives in 2020 can be derived with the lowest cost considering energy security and carbon emission mitigations.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2016.05a
• /
• pp.520-520
• /
• 2016

석유 화학공장에서 발생하는 spent sulfidic caustic (SSC) 폐수는 액화석유가스(LPG)나 천연가스(NG)의 정제과정에서 발생되는 것으로 고농도의 sulfide와 cresylic, phenolic 그리고 mercaptan 등이 포함된 독성과 냄새를 유발하는 물질이다. 이러한 물질들은 LPG나 NG의 정제과정에서 높은 산도를 가진 휘발성 황화합 물질들을 제거하기 위해 사용된 NaOH가 $H_2S$와 반응하여 발생하는 것이다. 진한 갈색 또는 검은색을 띄는 SSC 폐수는 12 이상의 높은 pH를 가지고 있으며 5~12 wt%의 높은 염분도를 가지고 있다. 또한 강한 부식성과 독성을 가진 황화합물의 농도가 1~4 wt%이며, 방향족 탄화수소 물질 (i.e. methanethiol, benzene, tolune and phenol)들도 다량 함유되어 있다. 따라서 이러한 유해 물질들은 기존의 하수처리 공정으로 방류하기 전에 완벽하게 처리해야만 하수처리 공정의 오염 부하량을 줄일 수 있다. 습식산화공정은 SSC 폐수를 처리하기 위해 흔히 사용되고 있는 물리-화학적 처리 공정이지만 고비용, 고에너지가 필요하며, 고온 및 고압에서만 작동되어 안전상의 문제점을 갖고 있다. 또한 습식산화공정을 거친 폐수는 배출허용기준을 만족하기 위해 생물학적 2차 처리가 반드시 필요하다. 철-과산화수소를 이용하는 펜톤산화 공정, 그리고 sulfide를 sulfate로 전환시키는 생물학적 처리 공정은 황화합물의 완전한 무기물화가 힘들며, 현장 적용 시 기술적 경제적 부담이 크다. 이러한 단점을 극복하고, SSC 폐수를 효과적으로 처리하기 위해 본 연구는, 높은 흡착력과 광산화력을 가진 흡착광산화 반응 시스템(Adsorption Photocatalysis System, APS)을 개발하였다. APS는 SSC 폐수를 시스템 내부로 유입하여 수중의 오염물질을 흡착광산화제로 구성된 반응구조체가 흡착하고, 흡착된 오염물질을 UV에너지와 이산화티타늄 광촉매의 광화학반응에 의해 최종적으로 무해한 물질로 환원시키는 폐수처리시스템이다. APS의 반응구조체는 태양에너지 및 인공에너지원에 의해 활용 가능하며, 난분해성 유기화합물질을 물과 이산화탄소로 분해할 수 있는 친환경적이고 경제적인 소재로서 널리 쓰이고 있는 이산화티타늄 광촉매와 화력발전소의 높은 소성온도에 의해 연소된 후 발생되는 bottom ash를 이산화티타늄의 지지체로 사용하여 높은 흡착력과 광촉매 산화력을 가진 복합물이다. 개발된 APS에 의해 SSC 폐수를 처리한 결과, COD 86.1%, 탁도 98.4%, sulfide 99.9%의 높은 처리효율을 보여주고 있다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 APS는 강한 부식성과 독성 그리고 높은 농도를 가지고 있는 SSC 폐수를 효과적으로 처리할 수 있다.

• Journal of Hydrogen and New Energy
• /
• v.23 no.3
• /
• pp.264-273
• /
• 2012

In this paper, two types of integrated gasification combined cycle (IGCC) plants using either an air separation unit (ASU) or an ion transport membrane (ITM), which provide the oxygen required in the gasification process, were simulated and their thermodynamic performance was compared. Also, the influence of adopting a pre-combustion $CO_2$ capture in the downstream of the gasification process on the performance of the two systems was examined. The system using the ITM exhibits greater net power output than the system using the ASU. However, its net plant efficiency is slightly lower because of the additional fuel consumption required to operate the ITM at an appropriate operating temperature. This efficiency comparison is based on the assumption of a moderately high purity (95%) of the oxygen generated from the ASU. However, if the oxygen purity of the ASU is to be comparable to that of the ITM, which is over 99%, the ASU based IGCC system would exhibit a lower net efficiency than the ITM based system.