• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.518-521
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• 2008

수소에너지는 다양한 원료로부터의 수소생산을 위한 반응기술 및 생산물로부터 수소 정제를 위한 분리기술의 확립과 더불어, 대형화 시스템부터 소형 시스템에 이르는 공정기술을 확보하는 것이 다가오는 청정 대체에너지 체제에 대비하기 위하여 필요하다. 이를 위해서는 생산된 수소 혼합물에서부터 수소를 분리 정제하는pressure swing adsorption (PSA) 의 개발이 필수적이다. 이 기술은 이미 다양한 분야에 성공적으로 상용화 적용되어 기술의 타당성을 제시하고 있으나, 국내의 경우 수입에 의존하고 있어 이를 설계 할 수 있는 공정모사기 (simulator)의 개발이 우선되어야 한다. 따라서 효율적으로 PSA 공정 및 scale-up기술을 확보하기 위해서는 전산모사기 개발의 선행이 필수적이다. PSA 공정의 전산모사기는 물질수지, 에너지수지, 모멘텀수지와 더불어 흡착평형과 속도식이 결합되어 개발되어야 한다. 특히 공정에 다양한 단계가 적용되기 때문에 복잡한 boundary condition이 적용되며, 연속순환공정이라 하더라도 각 단계가 discrete 하게 해석되어야 한다. 따라서 공정모사는dynamic simulator로 개발되어야 정확도를 확보할 수 있다. 본 연구에서는 제철소에서 발생하는 수소혼합물이 WGSR 반응기를 거쳐 수소의 농도를 향상 시키고, 이를 유입가스로 사용하는 $H_2$ PSA 공정 모사기를 개발하고자 한다. 수소 생산을 위한 PSA 공정 모사기 개발을 통하여 95% $H_2$ 순도와 90% 회수율 규모의 수소를 생산할 수 있는 PSA 공정의 설계 기술기반을 확보하고자 한다.

• Membrane Journal
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• v.12 no.4
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• pp.226-239
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• 2002

A process simulation model of pervaporation process has been developed as a design tool to analyse and optimize the dehyhration of organic solvents through a commercial scale of pervaporative plate-and-frame modules that contain a stack of membrane sheets. In the simulation model, the mass balance, the heat balance and the concentration balance are integrated in a finite elements-in-succession method to simulate the overall process. In the integration method, a feed channel between membrane sheets in the modules was taken as differential unit element volume to simplify calculation procedure and shorten computing time. Some of permeation parameters used in the simulation model, were quantified directly from the dehydration experiment of ethanol through $AzeoSep^{TM}$-2002 membrane which is a commercial pervaporation membrane. The simulation model was verified by comparing the simulated values with experimental data. Using the model, continuous and batch pervaporation processes were simulated, respectively, to acquire basic data for analysing and optimizing in the dehydration of ethanol through the membrane. Based on the simulation results, a comparison between the continuous and the batch pervaporation processes would be discussed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.45 no.1
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• pp.1-11
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• 2007

Using strong cation exchange simulated moving bed (SMB) chromatography, a nitrogen-phosphate-potassium (NPK) fertilizer is produced in a cost-effective manner. The SMB process operated in a non-traditional way is divided into production and regeneration sections for exclusion of undesirable ions, and composed of six zones including two wash-water zones. This paper addresses modeling and simulation studies on the ion-exchange SMB process, comparing simulation results with experimental data obtained both from a pilot plant and an industrial plant. The simulation results show a good agreement with in situ experimental data obtained in the two plants. The model equation validated by the experiments will be applicable for optimization problems to obtain optimum operating conditions of the process.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2009.12a
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• pp.1046-1049
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• 2009

최근 화석에너지 고갈 문제와 폐기물의 지속적인 발생량 증가로 인해 폐기물을 이용한 열에너지 회수가 이슈화 되고 있다. 폐기물처리를 통한 에너지 회수 공정 가운데 소각이 가장 많이 이용되고 있으나 소각시 발생하는 대기오염 물질을 처리하기 위한 설계 및 설치비용에 많이 소요 된다. 본 연구에서는 화학공정 모사기인 Aspen plus를 이용해 소각공정 및 배가스 처리 공정모사를 실시하였다. 폐기물 소각 공정으로는 1 2차 연소실과 NO2를 환원하는 SNCR공정, 산성가스(HCl, SO2)를 제거하는 SDA공정, 입자상 물질을 처리 하는 bag filter공정을 모사하였다. 공정모사 결과 실제 산업폐기물 소각로의 처리효율과 일치 하였고 이를 바탕으로 동일한 공정 및 조건하에 소각로에 투입되는 폐기물의 조성비를 달리하여 공정 모사한 결과 오염물질의 배출량을 예측할 수 있었다. 이러한 오염물질 발생량 예측은 소각장의 폐기물 투입이 일정하지 않을 경우 조업 조건의 변경에 도움 뿐만아니라 공정개선의 효과적일 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.6
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• pp.1087-1094
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• 2008

This article presents a multi-scale simulation approach starting from the molecular level for the adsorption process development, specifically, in n-hexane adsorption on activated carbon. A grand canonical Monte-Carlo(GCMC) method is used for the prediction of adsorption isotherms of n-hexane on activated carbon at the molecular level. Geometric effects and hydrodynamic properties of the adsorption column are examined by means of the two dimensional CFD(computational fluid dynamics) simulation. The adsorption isotherms from the molecular simulation and the axial diffusivity from the CFD simulation are exploited for the process simulation where the elution curve of n-hexane is obtained. For the first moment(mean residence time) of the pulse-response with respect to temperature and flowrate, the process simulation results obtained from this three-steps multiscale simulation approach show a good agreement with experimental data within 20% of maximum difference. The multi-scale simulation approach addressed in this study will be useful to accelerate the adsorption process development, while reducing the number of experiments required.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.15 no.7
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• pp.4698-4706
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• 2014

In this study, the simulation was performed for the CO removal process using a composite membrane in DME production. The composite membrane, PEI-PDMS (polyetherimide- polydimethyl siloxane) manufactured by Airrane Co. Ltd., was used in the modeling through a commercial simulation design program, PRO/II with PROVISION 9.2 by Invensys. To simulate the process, the permeability constants of each of the pure component from Airrane Co. Ltd. were determined by regression analysis from the experimental data. The required separation membrane area and utility cost in the CO removal process were obtained using a chemical process simulator and composite membrane with a compatible permeability constant.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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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.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2002.11a
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• pp.147-152
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• 2002

본 연구에서는 검증된 Bench급 석탄 가스화 공정에 대하여 개발된 동적모사 프로그램을 중잔유 가스화 공정 모델에 적용하여 가스화 성능에 크게 영향을 미치는 주요변수, 즉 시료 투입비, 산소 공급비, steam 공급비 및 압력조절밸브 열림궤도의 영향을 파악하고, 공정변수들의 동특성을 해석하였다. 가스화기의 부하변동에 따른 주요 공정 변수들의 변동경향 및 시상수에 대한 신뢰성 있는 모사결과를 얻을 수 있었으며, 개발된 모델을 사용하여 중잔유 가스화 공정설계를 위한 기초 자료를 마련하였다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1998.10a
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• pp.90-95
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• 1998

본 연구에서는 현재 운용되고 있는 bench급 석탄가스화공정 전체에 대하여 개발된 동적모델을 사용하여, 대상공정에 포함된 조작변수들의 변동에 따른 주요 공정변수들의 동특성 해석 및 대상공정의 제어로직 설계에 활용된 결과를 설명하였다. 가스화기의 부하변동에 따른 주요 공정변수들의 변동경향 및 시상수에 대한 신뢰성 있는 모사결과를 얻을 수 있었으며, 개발된 모델을 사용하여 cascade 및 ratio 방식의 온도제어로직을 설계하였고, 실공정 적용실험을 통하여 모사결과 및 안정된 운전특성을 검증할 수 있었다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 1989.10a
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• pp.348-353
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• 1989

화학공정 비정상상태 모사에 있어서 계산상 불리한 특성인 불연속성과 stiff한 성질에 대처할 수 있도록 sequential-clustered구조를 기본으로 하는 모사기에 불연속 처리 루틴을, 구현하였고, stiff성질의 완화를 위해 공정의 동특성 차이에 기인하는 latency를 이용하여 적절한 clustering기법으로 cluster크기를 결정하는 pre-processor를 개발하였다.