• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.109.2-109.2
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• 2010

세라믹 필터는 여러 종류의 분진제거 시스템에서 연소 배가스 정제를 위한 가장 적절한 소재로 알려져 있다. 현재까지 다양한 형태의 세라믹 필터가 개발되고 있는데, 캔들 타입(candle type), 튜브 타입(tubular type), 평판 타입(parallel flow type) 등이 그 예이다. 통상적으로 세라믹 캔들 필터는 가압유동층복합발전(PFBC, Pressurize Fluidized-Bed Combustion), 석탄가스화복합발전(IGCC, Integrated coal Gasification Combined Cycle), 석탄가스화연료전지복합발전(IGFC, Integrated coal Gasification Fuel cell Combined cycle)에서 고온 배가스 정제용으로 사용되고 있다. 일반적으로 IGCC나 CTL 합성가스 정제시스템의 경우에는 높은 고압(약 25기압)과 미세분진이 함유되어 있는 분위기에서 운전된다. 그러므로 이때 사용되는 초청정용 세라믹 집진필터는 고온, 고압 및 부식 환경에서 50 MPa 이상을 갖는 높은 강도와 내식성을 갖도록 개발되어야 하기 때문에 SiC(Silicon Carbide)가 가장 적절한 캔들 필터 소재로 적용되고 있다. 이에 따라 집진용 SiC 세라믹 캔들 필터를 개발하기 위해서는 고온에서 내산화성이 우수하고, 부피팽창에 의한 균열이 발생하지 않는 무기결합재의 선정 및 이를 통한 소재의 특성 최적화가 가장 중요한 부분이라 할 수 있다. 본 연구에서는 IGCC나 CTL 공정에 적용하기 위한 SiC 캔들 필터 소재 개발을 위해 래밍성형 공정으로 1m급의 탄화규소 캔들 필터 시작품을 제작하여 SiC 출발입자 크기와 무기계 결합재인 스트론튬 카보네이트의 첨가량 변화에 따른 필터 소재의 특성 평가를 수행하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.110.2-110.2
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• 2010

현재 상용가능한 연소전 $CO_2$ 포집 기술은 습식 스크러빙 방식으로 고온의 합성가스를 상온 수준으로 온도를 낮춘 후 $CO_2$를 포집해야 하고 포집된 $CO_2$의 압력이 낮아 재압축하여 저장소로 보내야 함에 따라 큰 폭의 열효율 손실이 불가피하다. 고온 고압에서 이산화탄소를 포집할수 있는 고체 흡수제를 이용할 경우 이산화탄소 포집 치 저장 추가에 따른 시스템 효율 저하를 최소화할 수 있다. 고체 $CO_2$ 흡수제는 서로 연결된 두 개의 유동층 반응기를 순환하면서 흡수탑에서는 합성가스 중의 $CO_2$를 흡수하고 재생탑에서는 고온의 수증기와 접촉하여 흡수된 $CO_2$를 다시 배출함으로써 재생된다. 따라서 건식 재생 $CO_2$ 흡수제는 유동층 공정에 응용가능한 물성과 함께 높은 $CO_2$ 흡수능과 빠른 반응성이 요구된다. 본 연구에서는 유동층 공정에 적합한 물성을 가진 연소전 $CO_2$ 포집용 고체 흡수제를 분무건조법으로 제조하였으며, 모사 합성가스를 이용하여 열중량분석기와 기포유동층반응기를 이용하여 $200^{\circ}C$ 흡수, $400^{\circ}C$ 재생, 압력 20 bar 조건으로 반응성을 측정하였다. 개발된 고체 $CO_2$ 흡수제는 열중량분석기에서는 반응 후 10-13 wt%의 무게증가를 나타내었고 기포유동층반응기에서는 8-10 wt%의 $CO_2$ 흡수능을 보여주었다. 특히 수증기의 함량이 10% 이상에서 높은 흡수능을 나타내어 수증기가 반응에 크게 작용하고 있음을 알 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.5
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• pp.389-397
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• 2014

An absorption chiller-heater using only a natural refrigerant hardly causes any environmental pollution. In an absorption chiller-heater, the performance of its high-temperature generator, which uses exhaust gases, is essential to achieving superior system performance. To investigate the performance of such a high-temperature generator, a laboratory-scale high-temperature generator working with exhaust gases was designed and tested. Changes in the performance of the high-temperature generator as a function of inlet conditions of the absorbing solution, such as air inlet temperature and mass flow, were investigated. It was observed that when the air mass flow rate ratio was increased from 80% to 120%, the heat capacity was increased by 30%, 33%, 34%, and 37%, respectively. Additionally, when the air inlet temperature was elevated from $170^{\circ}C$ to $210^{\circ}C$ for absorption solution concentrations of 56%, 55%, 545, and 53%, the heat capacity increased by 140%, 160%, 220%, and 224%, respectively.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07c
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• pp.2369-2371
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• 2005

MEMS 기술을 이용하여 마이크로 $H_2$ 가스센서를 제작하고 마이크로 히터의 열적 특성과 $H_2$ 가스 농도 변화에 따를 마이크로 가스센서에 대한 감도를 분석하였다. 마이크로 가스센서의 전압 인가에 따른 히터의 온도는 1.0V에서 $250-280^{\circ}C$의 고온 특성을 보였으며, 동작온도 $250^{\circ}C$에서 $H_2$ 가스는 $SnO_2/V_2O_5/Pd$의 감응물질을 도포한 센서의 반응이 우수한 특성을 확인하였다. 동작 온도 $250^{\circ}C$ $H_2$ 농도 5000ppm의 조건에서 $SnO_2/V_2O_5/Pd$의 감응물질을 도포한 가스센서에서 $H_2$ 흡착 반응 시간은 3sec이 탈착 반응 시간은 8-10sec의 결과를 보였다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2002.05a
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• pp.187-191
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• 2002

현재 석탄의 액화 및 가스화에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며 경제성과 환경문제에 우수한 성능을 보이는 석탄가스화 복합발전 시스템(PFBC, Pressurized Fluidized-Bed Combustion)이 부각되고 있다. 가압유동층 복합발전 시스템은 약 6~10기압 및 석탄 연소열에 의한 750~90$0^{\circ}C$의 고온고압의 연소기체를 가스터빈에 사용하여 증기터빈과 함께 복합발전을 한다.(중략)

• Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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• 2002.11a
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• pp.172-177
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• 2002

가스폭발 시 폭발 압력에 의해 건물의 일부 또는 전체적인 파괴와 함께 외부에 영향을 미치는 영향은 주로 폭풍파의 압력과 고온의 화염이다. 그 중에서도 폭풍압은 건물에서의 가스폭발 시 파열면을 통과한 급격한 압력 방출에 의해 생겨나는 물리적인 현상으로 그 충격은 때에 따라서 구조물을 붕괴시킬 만큼 크다. 폭발에 의해 발생되는 폭풍압에 의한 피해가 크기 때문에 과거부터 폭풍압에 대한 연구가 계속되어 왔다.(중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.06a
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• pp.264-267
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• 2005

수소의 소규모 분산 생산 기술은 본격적 인 수소 인프라가 도입되기 전에 연료전지 자동차의 수소 충 전용이나 분산 발전형 연료전지의 수소 공급을 위해 필요하다. 생산 용량은 수소 기준으로 $10\~100 Nm^3/hr$ 정도로 현재로선 천연가스의 수증기 개질법이 가장 경제적인 공정으로 알려져 있다. 소규모 생산에 따른 열효율 저하를 줄이 기 위해 단위 공정들이 통합된 컴팩트 개질 시스템의 개발이 필요하다. 핵심 기술인 컴팩트 리포머의 국산화 기술 확보를 위하여 $20 Nm^3/hr$용량의 동심관형 리포머를 설계, 제작하였다. 내부구조는 제작의 단순화를 고려하여 중첩된 동심관이 배열되었고 압력 손실과 열웅력 발생을 억제하도록 유로를 배치하였다. 수증기개질 반응에 필요한 반응열은 리포머 본체에 부착된 버너를 이용하여 공급하였다. 성능 측정을 위한 부속 기기로 상온 흡착식 탈황기, 폐열 회수형 수증기 발생기, 반응물 예열을 위한 열교환기, 생성 가스 응축기를 설계 제작하여 전체 리포밍 시스템을 구성하였다. 반응 온도 $680\~720^{\circ}C$, 탄소 대 수중기 비(S/C ratio) $2.7\~3.2$ 조건에서 수증기 개질 반응을 수행하였다. 해당 반응 조건에서 메탄 전환율 $89\%$ 이상, 저위 발열량 기준 개질 열효율 $70\%$ 이상을 달성하였고 개질 생성가스 내 수소의 최대 유량은 $23.4Nm^3/h$였다. 개발된 리포밍 시스템은 고순도 수소 생산이 필요한 경우, 수소 수율 향상을 위한 고온 수성 가스 전화 반응기를 통합 가능하도록 열교환기 구성을 조정할 수 있으며 용융 탄산염 연료전지와 같이 고온형 연료전지의 경우 $550^{\circ}C$ 이상으로 개질 생성 가스를 공급하도록 구성할 수도 있다. 향후 리포머 본체의 개질 효율 향상 및 장치 소형화, 부속 기기의 최적화를 통한 전체 리포밍 시스템 개선, 스케일 업 설계를 위한 엔지니어링 설계 패키지 구성을 계획하고 있다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.19 no.4
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• pp.240-245
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• 2010

In this study, characteristics of wood pellet gasification was studied using a Two Stage Gasifier which is consisted of pyrolysis reactor and ultra high temperature reformer. The average yields of $H_2$, $CH_4$, CO, $CO_2$ were 16.7, 11.3, 37.2, 26.6 L/mim, conversion rate from biomass to gas was 65% in pyrolysis reactor and gas yields in reformer were 55.4, 0.8, 120.8, 56.8 L/mim, respectively. The hydrogen flow rate from reformer is obtained 360.1 L/hr. The most of $CH_4$ was decomposed from 12.3 to 0.3 vol.% while $H_2$ is from 18.2 to 23.7 vol.% in reformer by methane dry reforming, Boudouard reaction, oxidation and/or steam reforming. The amount of $H_2O$ generated by hydration reaction from reformer was 1111.8 g, its accelerated conversion of $CH_4$ to other products. The conversion rate from $CH_4$ to other Compounds was 97.2%. Cold gas efficiency was 53.2%.

• Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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• 1999.10a
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• pp.267-271
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• 1999

연료를 작동 유체의 내부 또는 외부에서 연소시켜서 발생된 고온 고압의 가스를 터빈에 공급하여 회전력을 발생시키는 원동기를 가스터빈이라 하며, 가스터빈을 이용한 발전기와 달리 기동 및 정지 시간이 대단히 짧고, 부하 변화에 대한 속응성이 뛰어나기 때문에 전력계통 운영상 양수 발전기나 수력 발전기와 더불어 첨두 부하용으로 주로 사용된다. 본 고에서는 전력 계통에 병렬 운전 중인 가스터빈 발전기의 부하가 탈락되어 입력 에너지가 과잉으로 되었을 때, 제어 시스템의 중요한 파라미터인 연료량과 가스터빈 속도 및 배기가스의 온도가 비상 정지 수준에 도달하지 않고 안전하게 운전될 수 있는지의 여부, 즉 안정성을 판별하기 위하여 수행한 모의 시험에 대하여 기술하였다. 또, 부하가 탈락되지 않고 입력되는 연료량이 크게 변동하는 경우, 즉 큰 부하 변동을 모의 시험한 내용에 대하여 기술하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.35 no.11
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• pp.1499-1506
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• 2011

The IHX (intermediate heat exchanger) is a key component of nuclear hydrogen systems for the production of massive amounts hydrogen. The IHX transfers the $950^{\circ}C$ heat generated by the VHTR (very high temperature reactor) to a hydrogen production plant. The Korea Atomic Energy Research Institute established a small-scale gas loop to test the performance of key VHTR components and manufactured a small-scale PCHE (printed circuit heat exchanger) prototype, which is being considered as a candidate for the IHX, for testing in the small-scale gas loop. In this study, as a part of the high-temperature structural integrity evaluation of the small-scale PCHE prototype, we carried out high-temperature structural analysis modeling and macroscopic thermal and structural analysis for the small-scale PCHE prototype under the small-scale gas loop test conditions. This analysis serves as a precedent study to scheduled PCHE performance test in the small-scale gas loop. The results obtained in this study will be compared with the test results for the small-scale PCHE and then used to design the medium-scale PCHE prototype.