• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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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.

• 멤브레인
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• 제12권4호
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• pp.226-239
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• 2002

유기용매의 탈수화 공정의 거동을 예측할 수 있는 투과증발 판틀형 모듈에 대한 전산모사 모델을 확립하였는데 이는 공정의 분석 및 최적화의 도구로 사용할 수 있다. 확립한 모델은 물질, 열 및 농도 수지식으로 이루어졌으며 유한요소법의 수치해석을 사용하여 각 투과 특성들은 계산하였다. 본 전산모사에서는 모듈내 각 두개의 막 사이에 있는 단일 공급유로를 기본 미분단위부피로 사용함으로써 계산과정을 단순화하초 계산시간을 단축할 수가 있었다. 또한 모델식에 각 파라메타들을 실제 공정에서 직접 구하여 사용함으로써 공정모사의 정확성을 얻을 수가 있었다. 모사모델의 타당성을 화인하기 위해서 에탄올/물 혼합물을 모델 혼합물로 선정하여 상업 투과막인 $AzeoSep^{TM}$-2002를 통한 투과실험을 행하여 각 투과 특성들을 얻었으며 얻은 이들 값들과 모사 모델식으로부터 계산된 값들과 비교한 결과 서로 잘 일치함을 보여 본 모사모델의 타당성을 입증하였다. 또한 모사모델을 사용하여 연속식 및 회분식 투과공정에서의 에탄을 탈수 공정을 모사하였는데 모사 결과들은 공정 분석 및 최적화를 위한 기본자료로 활용할 수 있다. 본 연구에서는 모사결과를 토대로 회분식 공정과 연속식 공정을 비교 분석하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권1호
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• pp.1-11
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• 2007

본 연구는 NPK(질소-인-칼슘) 비료 생산을 위하여 강양이온 이온교환수지를 사용하는 모사이동층(SMB; simulated moving bed) 흡착 공정의 모델링과 모사에 관하여 다룬다. 이 공정은 생산부와 재생부로 크게 나뉘며, 원하지 않는 이온을 제외시키기 위한 2개의 세척 구역을 포함하여 6개의 구역으로 구성되어있다. 따라서 전통적인 4구역 모사이동층 공정보다 좀 더 복잡한 운전 조건을 갖는다. 이러한 6구역 모사이동층 공정의 모델링과 모사를 통하여 얻은 결과는 파일럿규모의 공정과 상용화 공정에서 얻은 실험 결과와 유사함을 보여주었다. 실험 결과로부터 확인된 이 모델식은 최적 운전 조건을 얻기 위한 최적화 문제에 적용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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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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• 제46권6호
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• pp.1087-1094
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• 2008

본 연구는 활성탄을 사용한 n-hexane의 흡착공정에 있어서 분자수준에서 시작하여 공정단계에 이르는 다중규모 모사에 관하여 기술한다. 분자모사에서는 GCMC(Grand Canonical Monte Carlo) 방법을 이용하여 활성탄에서 n-hexane의 등온흡착식을 예측하고, 2차원 전산유체역학(CFD; Computational fluid dynamics) 모사를 통하여 흡착컬럼 내 유체흐름에 대한 수력학적 특성을 파악한다. 공정모사단계에서는 분자모사 및 유체역학 모사에서 각각 얻은 등온흡착식과 축방향 확산계수값을 이용하여 n-hexane의 용출곡선을 얻는다. 이러한 3단계 다중규모 모사기법을 활용하여 얻은 공정모사 결과는 펄스응답의 실험결과와 비교해볼 때, 온도와 유량변화에 따른 1차 모멘트(평균 체류시간)에 관하여 약 20% 미만의 오차범위에서 일치함을 확인할 수 있다. 이 결과로부터 분자수준에서 시작하는 다중규모 모사는 필요한 실험횟수를 줄이면서 흡착공정 개발을 가속화할 수 있는 가능성을 보여준다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권7호
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• pp.4698-4706
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• 2014

본 연구에서는 디메틸에테르(dimethyl ether) 생산 공정에 포함된 이산화탄소 제거공정에서 이산화탄소 제거 방법으로 복합막(composite membrane)을 사용하는 공정에 대해 공정구성과 모사를 수행하였다. 복합막은 (주)에어레인에서 제조한 PEI-PDMS(polyetherimide-polydimethyl siloxane) 복합막을 대상으로 하였으며 복합막 공정을 모델링하기 위해서 상용성 화학공정 모사기인 Invensys 사의 PRO/II with PROVISION 9.2를 사용하였다. 그리고 복합막 공정을 모사하기 위해 필요한 각 순수성분들의 투과도 상수는 (주)에어레인에서 수행한 실험 데이터를 회귀분석 하여 새롭게 결정 하였다. 결국 실험을 통해 얻은 투과도 상수와 상용성 화학공정 모사기를 활용하여 이산화탄소를 제거하기 위한 복합막 공정을 구성하고 제거에 필요한 분리막 면적과 Utility 비용을 도출하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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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.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2002년도 추계 학술발표회 논문집
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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.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1998년도 추계 학술발표회 논문집
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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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• 제어로봇시스템학회 1989년도 한국자동제어학술회의논문집; Seoul, Korea; 27-28 Oct. 1989
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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.