• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.62-73
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• 2014

본 연구는 혐기성소화조에서 발생된 바이오가스로부터 바이오메탄을 생산하기 위한 고질화 공정의 운전조건을 최적화하기 위하여 반응표면 분석모델을 적용하였다. 반응표면 분석법의 하나인 Box-Behnken 설계법을 이용하였으며 바이오가스 고질화 공정의 메탄농도와 메탄회수율을 극대화하기 위한 수학적인 최적운전조건을 도출하였다. 도출된 반응표면모델의 적합성을 검증한 결과 각 모델의 p Value가 0.05 이하로서 유의성이 매우 높게 나타났으며, 결정계수($R^2$)는 각각 0.9788, 0.9710 이었다. 그리고 이산화탄소/메탄분리공정에서 메탄농도에 대해 운전압력이 가장 크게 영향을 미치고 다음으로 바이오메탄 생산량, PSA 회전밸브 속도의 순이다. 메탄회수율에 대해서는 PSA 회전밸브 속도가 가장 크게 영향을 미치고 있으며, 바이오메탄 생산량, 운전압력의 순으로 나타났다. 액체바이오 메탄 생산량이 $100Nm^3/hr$일 때의 최적 운전조건을 도출한 결과, 운전압력이 8.0bar 그리고 PSA 회전 밸브 속도가 31.55RPM일 때 바이오메탄의 메탄농도와 메탄회수율을 최대화할 수 있었고, 이때의 바이오메탄의 메탄농도는 97.13%이고, 메탄회수율은 75.89%이었다.

• 공업화학
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• 제22권3호
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• pp.286-290
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• 2011

본 연구에서는 W시에서 운영하는 RDF 생산시설의 펠렛 RDF를 이용하여 RDF의 가스화 반응으로 합성가스를 생산하였다. 생산된 RDF 촤를 소각로에 투입하여 연소과정에서 발생되는 열을 가스화로의 간접열원으로 이용하는 2단 가스화시스템 공정을 개발하였다. RDF의 가스화 반응 시간에 따른 합성가스 발생 비율과 잔재물(촤)의 발열량 분석 등을 통하여 2단 가스화시스템 공정에서의 합성가스 생산 최적 운전조건을 연구하였다. 가스화로의 외부 열원 공급에 필요한 에너지 비용 저감을 위해 최적의 촤 체류시간을 도출하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.76.1-76.1
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• 2011

석탄 가스화기 내에서 슬래그의 축적에 의한 막힘 현상 등으로 발생 가능한 조업중단을 예방하기 위해 탄의 종류에 따른 슬래그의 유동을 정확히 예측하는 것은 중요하다. 슬래그의 유동은 원료인 석탄의 회 성분 조성 그리고 가스화기 온도의 영향을 크게 받는다. 회가 용융된 형태인 슬래그의 융점 특성을 파악하여 슬래그 거동을 예측하기 위해서는 회를 조성하고 있는 주성분의 비율 뿐 아니라 소량의 성분들도 고려하여야 한다. 또한, 가스화기 조업 조건 중 수증기 분압이 슬래그 점도에 미치는 변화를 파악하여 공정 조건 확립 및 슬래그 계통 제어 로직에 반영 할 수 있다. 따라서, 대표적 열화학 평형계산 프로그램인 Factsage를 이용하여 슬래그 성분의 액상선 온도를 예측해보았다. 슬래그는 회 성분의 조성에 따라 결정 슬래그와 유리 슬래그로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 결정 슬래그로는 Alaska Usibelli 탄을, 유리 슬래그로는 Kideco 탄의 조성을 사용하여, 가스화기 조업 조건 중 수증기의 분압에 따라 석탄 슬래그의 형성 및 점도 변화에 직접적인 영향을 미치는 결정 형성에 대한 상관관계를 예측해 보았다. 또한, 슬래그 유동에 영향을 줄 수 있는 요인으로써, 석탄의 품질을 결정하는 인자인 Base/Acid Ratio, Iron in Ash, Calcium in Ash, Silica-to-Alumina Ratio, Inron-to-Calcium Ratio를 달리 변화시켜가며 슬래그 점도 변화에 직접적인 영향을 미치는 결정 형성을 예측하였다. 이 예측결과는 향후 실험 데이터와 비교하여, 슬래그 처리 부분의 모니터링에 기초 자료로 활용될 뿐 아니라, 슬래그점도 측정 시스템의 운전 파라미터를 도출하는데 이용 가능할 것이다.

• 에너지공학
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• 제8권2호
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• pp.309-316
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• 1999

본 연구에서는 오리멀젼을 연료로 하는 가스화기를 대상으로 전산유체역학 방법론을 적용하여 연료의 가스화 반응 특성을 파악하고자 하였다. 특히, 산화제의 양에 따른 가스화기내 생성 가스의 농도 분포를 예측해 보고, 분무되는 오리멀젼 액적의 직경 및 분사 각도, 그리고 연료 주입구에서의 유입 속도 변화등 연료의 유입 조건에 따른 반응장의 유동 특성을 고찰해 보았다. 본 연구에서는 산화제와 오리멀젼의 비가 0.88일 때 가스화 반응이 가장 활발히 진행되어 연료로서 효용 가치가 있는 CO, H$_2$의 농도가 출구에서 높게 나타났으며, 오리멀젼 액적의 직경이 작을수록 반응성이 좋았고, 분무 각도가 45$^{\circ}$로 유입될때 혼합 효과가 증대되었다. 따라서, 액적을 연료로하는 가스화기 운전시 유입되는 액적의 직경은 수십$\mu\textrm{m}$로 무화시켜 반응시키고, 벽면쪽으로 액적이 치우치지 않도록 적절한 각도로 분무시켜주는 것이 전체시스템의 효율을 항상시킬 수 있는 방안이라고 판단되었다. 또한 선행된 해석 결과를 토대로 100톤/일급 고온.고압 플랜트에 대한 해석을 수행하여 봄으로써 적절한 오리멀젼 가스화기 운전 조건의 기본 자료를 확보하고자 하였다.

• 기계와재료
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• 제22권2호
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• pp.20-30
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• 2010

석탄화력발전소의 효율향상은 스팀온도 및 압력의 증가를 통해 꾸준하게 이루어지고 있으며, 이러한 고효율의 화력발전은 사용 연료의 감소 뿐 아니라 $SO_x$, $NO_x$, $CO_2$ 등의 환경 가스배출을 감소시키는 효과도 있다. 이에 따라 운전조건을 고온, 고압화하려는 노력이 전 세계적으로 꾸준히 전개되고 있으며, 경제성 있고 높은 고온특성을 갖는 터빈 및 보일러 소재확보 여부가 발전소 건설 가능성을 결정하는 가장 주요한 요소 중 하나로 작용하고 있다. 본 고에서는 USC(Ultra Super Critical) 조건에 사용하기 위한 소재의 개발과정과 현대 사용되고 있는 다양한 발전용 고온소재의 특징에 대해 기술하고자 한다.

• 에너지공학
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• 제11권2호
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• pp.149-159
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• 2002

분류층 가스화기에서 슬래그의 점도 변화는 가스화기 운전조건을 결정하는 중요한 요소이다. 본 논문에서는 국내 가스화 대상탄으로 선정된 9개 탄의 슬래그 점도를 가스화 조건에서 측정하였고 점도 변화에 영향을 미치는 슬래그내의 결정체의 크기와 종류를 관찰하였다. 시료는 고둥기술원 건식 가스화기에서 배출된 슬래그 시료를 사용하였다. 9개탄 중 Alaska Usibelli, Curragh, Drayton, Adaro, Baiduri탄 슬래그는 결정슬래그의 경향을 보여주었고, Datong탄과 Cypurus탄 슬래그는 유리슬래그이였다. 결정슬래그외 경우 $T_{cv}$ +$50^{\circ}C$를, 유리슬래그의 경우 $T_{1000}$poise/+$50^{\circ}C$를 가스화기의 최저운전온도로 정의하였을 때 Denisovsky 탄이 가장 높은 온도를, Drayton탄이 가장 낮은 온도를 필요로 하였다. 모든 슬래그가 가스화기 내화물성분인 C $r_2$ $O_3$를 포함하고 있었고, 132$0^{\circ}C$ 주위에서 $T_{cv}$ 를 갖는 결정슬래그의 경우(Alaska Usibeli, Curragh, Adaro탄) 냉각중에 형성됨을 나타내는 커다란 anorthite이 주 결정상으로 나타나 anorthite의 형성이 점도의 급격한 상승의 원인이 됨을 확인하였다. 또한 기포를 갖고 있는 Denisovsky탄의 경우 기포가 산화철의 환원에 의해 형성됨을 추정할 수 있었다..

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.152.2-152.2
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• 2010

LFG는 매립된 폐기물 중 유기성분이 혐기성조건에서 미생물에 의해 분해가 되면서 발생하며, 이러한 매립지가스는 주변 지역의 자연 및 생활환경에 악영향을 미치기 때문에 소각 등의 방법으로 LFG를 처리하고 있다. 일반적으로 매립지로부터 발생하는 가스의 량은 폐기물 1톤 당 $150{\sim}250m^3$로서 매립 후 2~3년 후에 최대량이 발생하며 매립 후 20~30년 후까지 지속적으로 발생함으로 안정적인 LFG의 공급이 가능하며, 메탄함량이 50%인 경우 약 $5,000kcal/m^3$의 높은 발열량을 가지므로 대체에너지원으로 이용할 경우 환경적인 문제 해결 및 신재생에너지원으로 활용할 수 있다. LFG 자원화 할 경우 가장 안정적인 방안으로 발전 및 중질가스로 활용하는 것이나, 발전의 경우 최소 200만톤 이상의 매립용량을 갖추어야 경제적인 사업성을 확보할 수 있으며, 중질가스로 활용하는 경우 인근에 가스 수요처를 확보해야 하는 어려움이 있다. 만약 중 소규모의 매립장에서 발생하는 LFG를 안전하고 경제적인 조건으로 저장 및 수송할 수 있다면 중 소규모의 매립지에서 발생하는 LFG도 활용할 수 있을 것으로 기대되며, 안전하고 경제적인 저장과 수송기술을 통하여 발전이 아닌 중질가스로의 활용도 가능하게 될 것이다. 또한 여러 곳의 매립장에서 발생한 LFG를 한 곳으로 집중시켜 고질가스로 전환하는 설비비용을 절감할 수 있으며, 정제된 고질가스를 이용하여 발전보다 경제적인 자동차 연료나 도시가스로 활용할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 LFG의 저장과 수송기술 중 GTS 기술을 통하여 저장과 수송에 제약이 크고 많은 비용이 소비되는 기체 상태의 에너지원을 하이드레이트화 시킴으로서 중 소규모 매립지에서 상대적으로 적은 비용으로 가스저장과 지상수송이 가능하게 할 수 있다. 본 연구의 결과로 LFG 에너지화 실증화 플랜트를 설계/제작 하였으며, 메탄+이산화탄소+물 하이드레이트 형성 실험 결과 4.56 Mpa, 277.2 K 조건에서 3시간을 한 사이클로 하는 공정운전을 가지는 것을 확인하였다. 이때 생성된 슬러리상의 하이드레이트를 고압으로 배출하여 펠릿으로 형성시켰으며, 형성된 하이드레이트 펠릿의 경우 92.27%의 메탄을 포함하는 것을 확인하였다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 2000년도 추계학술대회 논문집
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• pp.207-209
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• 2000

GDI(Gasoline Direct Injection) 기관은 전체적으로 희박한 영역에서 작동되기 때문에 저연비, 고출력화 및 배기유해가스 저감에 매우 유리하다. GDI 기관에 있어서 희박연소를 실현하고자 한 연구는 공기유동 강화방식, 연소실 형상의 최적화, 부실식 연소, 분사된 연료의 미립화, 흡기포트의 형상 변화, 운전조건 변화에 따른 분사전략의 변화 등 그 방식도 다양하며,$^{<1-5>}$ 최근엔 이러한 각 방식들의 장점들을 적절히 활용하고 이에 따라 각기 고유한 모델을 채택하여 접근하려는 시도를 하고 있다$^{<6>}$ . (중략)

• 청정기술
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• 제24권2호
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• pp.99-104
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• 2018

본 연구에서는 합성천연가스(synthetic natural gas, SNG)를 생산하기 위한 공정 개발을 위해 RIST-IAE에서 제안한 공정의 4차 반응기에 대하여 합성가스($H_2/CO_2$)를 이용하여 메탄화 반응을 수행하였다. 실험의 조건은 온도, 압력, 공간속도 등을 변화시켰으며, 이때 $CO_2$ 전환율, $CH_4$ 선택도, 반응 후 $H_2$의 농도에 대해 고찰하였다. 그 결과 $CO_2$ 메탄화반응에 의한 $CH_4$의 선택도는 공간속도가 낮을수록, 그리고 압력이 높을수록 증가하였다. 한편, 온도의 경우에는 $320^{\circ}C$에서 최대 값을 보였다. 이러한 결과로부터 SNG 공정에 적합한 4차반응기의 최적 조건을 얻을 수 있었다.

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