• Journal of Energy Engineering
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• v.16 no.1 s.49
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• pp.32-39
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• 2007

Coal pyrolysis processes vary with the origin and rank of coal. It is difficult to generalize the characteristics of coal pyrolysis reaction because the process consists of numerous reactions including pyrolysis, gasification, and combustion. To find out the optimum process condition it is necessary to determine the condition fur each coal from the smatter scale experiment. In this study pressurized ($2kg_{f}/cm^{2}$) fluidized bed, low temperature ($735{\sim}831^{\circ}C$) gasification using Kideco coal was performed. The reaction condition and product gas composition were determined from the variables including steam flow rate, coal feed rate and air flow rate. Optimum reaction condition was determined from the concentrations of $H_{2}$, and CO in the product gas. The ratio of air/coal was 4.45 and that of steam/coal was 0.21 respectively. The concentrations of CO and $H_{2}$ decreased with the increase of $CO_{2}$. It is important to control the feed rates of coal and steam because the reaction temperature rapidly increased when the combustion reaction dominates over the gasification reaction. The concentrations of CO and $H_{2}$ were 18%, 17% respectively from the continuous operating condition.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.1
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• pp.8-18
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• 2023

Increasing of energy demand due to the rapid growth of global population and the development of world economy has inevitably resulted in the continuously increase of fossil fuel usage in the world. However, highly dependence on fossil fuels has necessarily brought about critical environmental issues and challenges such as severe air pollutions and rapid global warming. In order to settle these environmental and energy problems, clean energy generations in the conventional combustion processes have widely adapted in the world. In particular, novel thermochemical conversion processes such as pyrolysis and gasification have rapidly been applied for generating clean energy. Fluidized bed technologies having advantages such as various fuel use, easy continuous operation, high heat and material transfer, isothermal operation, and lower operation temperature are widely adopted and used because they are suitable for thermochemical energy conversion. The latest research trends and important findings in the thermo-chemical conversion process with fluidized bed technologies are summarized in this review. Also, the need for research such as layered materials and substances to reduce fine dust (biomass, natural resource waste, etc.) was suggested. Through this, it is intended to increase interest and understanding in fluidized bed technology and to present directions for solving future challenges in fluidized bed process technology development.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.259-260
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• 2012

산업화가 발달됨에 따라 대기 오염 물질은 점차 증가하고 있는 추세에 있고 특히 기름 및 석탄 연소 보일러, 자동차, 제철, 시멘트 플렌트, 소각로 등은 미세 분진을 발생시키는 주원인이 되어 왔다. 최근 대기환경법은 오염 분진의 중량 규제로부터 $10{\mu}m$ 미만의 PM10에서 $2.5{\mu}m$ 미만의 PM2.5의 미세 분진에 대한 규제로 점차 심화되고 있으나, 이러한 미세분진은 고전적인 제거 방법으로는 매우 어려우며 고가의 HEPA 필터를 사용하여야 한다. 한편 코로나 방전을 이용하는 전기 집진은 미세 먼지 제거에 매우 효율적이어서 $1{\mu}m$ 미만의 미세 분지도 99%까지 제거가 가능하다는 장점이 있지만 입자크기가 클 경우에는 효율이 떨어지는 단점이 있다. 한편 사이클론 집진기는 매우 오래전부터 개발되어 사용되어 왔는데 가격이 저렴하고 운영비가 적게 들며 $10{\mu}m$ 이상의 먼지는 99% 이상 제거가 가능하여 산업현장에서 오랜 기간 사용되어 왔지만 입자크기가 $10{\mu}m$ 미만으로 가면 집진율이 급격히 떨어지는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 기존의 사이클론 집진기의 구조를 기본으로하여 사이클론 집진기 내부에 플라즈마 방전을 설치하여 원심력에 의한 집진과 코로나 방전에 의한 전기 집진을 동시에 수행할 수 있도록 하이브리드 사이클론 집진기를 제작하였다. 제작된 사이클론 집진기는 직경 30 cm 높이 120 cm의 사이클론 구조를 가지고 있으며 1 hp의 터보송풍기를 장착하여 $20m^3$/min 이상의 유량을 처리할 수 있도록 설계 제작되었다. 제작된 하이브리드 사이클론 집진기의 성능을 평가하기 위하여 $10m^3$의 체적을 가지는 테스트 챔버 내부에 사이클론 집진기를 설치하고 향을 태워 미세 먼지를 발생시킨 후 다양한 조건에서 집진 성능을 측정하여 보았다. 미세 먼지의 경우 사이클론을 작동시키지 않아도 테스트 챔버 벽면에 흡착되어 초기에는 급격히 감소하는 경향을 보여주나 일정 시간이 경과한 후에는 매우 느리게 감소하는 현상이 관찰 되었다. 코로나 방전을 하지 않고 오존 파괴기에 활성탄만 충진한 상태에서 사이크론을 작동시킬 경우 지속적으로 천천히 감소하는 경향을 보여주었으며, 코로나 플라즈마를 방전시킨 경우 미세 먼지는 HEPA filter를 장착한 것보다도 조금 빠르게 미세먼지를 제거하였다. 챔버 내부의 미세먼지가 초기 값의 1/10에 도달하는 시간은 코로나 방전 전류가 증가할수록 짧아지는 경향을 보여주었으며 최적 조건에서 100초 이내에 90% 이상 제거가 가능하였다. 하이브리드 사이클론 집진기는 집진 뿐 만 아리라 VOC 성분도 분해가 가능하여 유해물질을 제거하는 능력이 있다. 유해 가스 제거 능력을 실험하기 위하여 분진제거 실험에 사용된 챔버 안에 아세톤을 증발시켜 50 ppm이 되도록 한 후 다양한 조건에서 유해물질 제거 실험을 수행하였다. 미세먼지와는 달리 장비를 작동하지 않을 경우 매우 느리게 아세톤 농도가 감소하였다. 이는 미세 먼지와는 달리 흡착이 발생하지 않고, 측정 챔버 자체가 완전한 밀폐가 이루어지지 않아 자연적으로 조금씩 외부로 누출되기 때문으로 판단된다. 코로나 플라즈마만 방전시켰을 경우 초기 농도의 80%가 제거되는데 걸리는 시간은 약 28분 정도로 코로나 플라즈마가 VOC 제거에 효과가 있음은 확인하였으나 제거율이 그리 높지 않음을 알 수 있었다. 한편 오존 파괴를 위해 활성탄으로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우는 약 12분 경과 후 80%가 제거됨을 확인할 수 있었으나 그 이후에는 VOC의 감소가 매우 느리게 진행됨을 알 수 있었다. 한편 활성탄 대신 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과한 경우 약 3분 정도 경과 후 80%의 아세톤이 제거됨을 관찰할 수 있었으며 코로나 플라즈마를 작동시키면서 $MnO_2$ 복합촉매로 충진 된 오존파괴기를 통과시킨 경우 약 2분 정도 경과 80% 이상의 아세톤이 제거되어 코로나 플라즈마와 복합촉매를 사용할 경우 VOC 성분이 효과적으로 제거됨을 알 수 있었다.

• Fire Science and Engineering
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• v.13 no.1
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• pp.37-47
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• 1999

The spreading fire of very small floating particles after they are ignited is fast and t therefore dangerous. The research on this area has been limited to experiments and global simulations which treat them as dusts or gaseous fuel with certain concentration well m mixed with air. This research attempted micro-scale analysis of ignition of those particles modeling them as liquid droplets. For the beginning, the in-line array of fuel droplets is modeled by two-dimensional, unsteady conservation equations for mass, momentum, energy and species transport in the gas phase and an unsteady energy equation in the liquid phase. They are solved numerically in a generalized non-orthogonal coordinate. The single step chemical reaction with reaction rate controlled by Arrhenius’ law is assumed to a assess chemical reaction numerically. The calculated results show the variation of temperature and the concentration profile with time during evaporation and ignition process. Surrounding oxygen starts to mix with evaporating fuel vapor from the droplet. When the ignition condition is met, the exothermic reactions of the premixed gas initiate a and burn intensely. The maximum temperature position gradually approaches the droplet surface and maximum temperature increases rapidly following the ignition. The fuel and oxygen concentration distributions have minimum points near the peak temperature position. Therefore the moment of ignition seems to have a premixed-flame aspect. After this very short transient period minimum points are observed in the oxygen and fuel d distributions and the diffusion flame is established. The distance between droplets is an important parameter. Starting from far-away apart, when the distance between droplets decreases, the ignition-delay time decreases meaning faster ignition. When they are close and after the ignition, the maximum temperature moves away from the center line of the in-line array. It means that the oxygen at the center line is consumed rapidly and further supply is blocked by the flame. The study helped the understanding of the ignition of d droplet array and opened the possibility of further research.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.206.2-206.2
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• 2010

현재 RPF 생산공정에서 생산된 RPF는 약 7,500~8,500kcal/kg 의 높은 열량을 지니고 있다. 이러한 특성으로 연소시 소각로 내부의 온도가 부분적으로 급격히 상승하여 적정온도조절이 어렵고, 로내 장치들의 내구성이 저하되는 등 문제가 발생하고 있다. 또한, RPF에 포함된 비교적 높은 농도의 염소 함량(0.8~1.8% wt)으로 인해 다량의 대기오염물질이 발생되는 단점이 나타나고 있다. 따라서, 이러한 문제점들을 개선하기 위해 RPF의 개질이 필요하며 본 연구에서는 슬러지와 RPF를 혼합하여 열량, 성형성, 염소함량등을 고려하여 최적의 혼합비율을 선정하였다. J하수처리장에서 발생하는 하수슬러지를 이용하여 5, 15, 25, 30, 35%를 RPF 성형공정에 혼합하여 실험하였다. 5% 혼합시 발열량은 약 6,300~6,800kcal/kg, 염소농도는 0.8~1.6%(wt), 15% 혼합시 발열량은 5,500~6,000kcal/kg, 염소농도는 0.7~1.4%(wt), 25% 혼합시 발열량은 5,200~5,900kcal/kg, 염소농도는 0.6~1.1%(wt), 30% 혼합시 발열량은 5,000~5,700kcal/kg, 염소농도는 0.6~1.0%(wt), 35% 혼합시 발열량은 4,800~5,200kcal/kg, 염소농도는 0.4~0.6%(wt)으로 나타났다. 각 혼합비율에서 관찰된 성형성은 5~25% 혼합까지는 성형된 RPF와 유사하게 일정한 크기 및 강도를 유지 할 수 있었으나, 25% 이상 혼합시 분말형태의 가루가 많이 발생되며 강도가 약해져 쉽게 부스러지는 문제점등이 나타났다. 연료의 개질 형태나 성형성등을 고려하였을 때 슬러지 혼합비율이 약 15~25% 정도가 최적 혼합비율인 것으로 나타났다.

• Fire Science and Engineering
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• v.34 no.2
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• pp.7-13
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• 2020

In this study, water glass was applied as a coating material to a rigid polyurethane foam to improve the flame-retardant properties of the foam. The heat release rate of the cone calorimeter of the urethane foam, in which the inorganic water-glass coating layer was applied, decreased rapidly. The water glass coated on the polyurethane surface formed a glassy foam by foaming with water, which did not escape during the vitrification reaction when the foam or glass was heated. The glassy foam formed on the polyurethane foam became a fire-resistant insulation layer that inhibited the combustion of the polyurethane foam for more than 10 min. Water glass was found to improve the flame-retardant properties of the rigid polyurethane foam.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.20 no.7
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• pp.2267-2276
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• 1996

Twin-fluid atomization has been widely used in combustors and process industries because of its high performance and simple structure. Flow visualization and pressure measurements were conducted to investigate the effects of gas flow in twin-fluid atomization. Schlieren photographs showed that changes in atomizing gas pressure, altered the wave patterns, and the lengths of both recitrculating toroid (impinging stangnation point) nad supersonic flow region in the jet. A longer supersonic wave pattern like net-shape wqas observed as atomizing gas pressure increased. The disintegration phenomenon of liquid delivery tube. The variation of spray angles with gas pressures were obtained by visualization using laser sheet beam. Suction pressuresat the nozzle orifice exit and recirculating region are shown to be used to estimate the stable atomization condition of a twin-fluid atomizer.

• Journal of Energy Engineering
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• v.21 no.4
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• pp.427-434
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• 2012

The fuel characteristics and combustion behaviors of bituminous (Anglo) and sub-bituminous (Tanito) coals used in 500MW coal fired power plant have been investigated. With ashes of those coals, the ash fusibility is characterized with thermo mechanical analyzer, and the advanced ash slagging propensity, BHEL index, has been obtained. The melting-down of tanito coal ash happened in the temperature range of 1,200 to $1,250^{\circ}C$, and for anglo coal ash it occurred near $1,550^{\circ}C$. BHEL indices for two coals gives the high slagging propensity, and these are compared with the existing traditional indices which give different tendencies.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2012.05a
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• pp.356-359
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• 2012

SNCR 기술은 SCR에 비해 탈질 효율은 떨어지지만 촉매없이 고온 배출가스에 NH3 또는 요소수를 직접 분사하여 질소와 물로 환원시키는 방법이므로 초기 투자비 및 운영비가 적어 최근 국내 대다수의 소각장, 산업용 보일러 등에 널리 적용되고 있다. 단, SNCR 기술은 급격한 온도 강하나 접근의 불용이성, 불균일한 혼합, 액적의 증발시간 지연, 불균일한 운전 조건 등의 영향을 크게 받으며, 특히 반응 온도가 가장 중요한 변수로서 최적 반응 온도 영역대가 약 800~$1,000^{\circ}C$라는 점에서 이상적인 반응 온도 조건을 찾아서 환원제를 분무하는 것이 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 열유동 전산해석을 통해 스토커식 소각로의 폐기물 성상별 화염 온도 분포를 예측하고 적정 반응 온도 영역을 확인하여 요소수 주입 고도를 선정, 폐기물 성상별 분무 조건을 확립하고자 수치 해석적 연구를 수행하였다. 폐기물 성상(고질/중질/저질 폐기물)별로 화염 온도를 예측한 결과, 최적 반응 온도 영역대가 약 800~$1,000^{\circ}C$, 폐기물 성상의 심한 변화 때문에 소각로의 효율적인 연소 조건 제어에 어려움 등을 고려하여 약 700~$1,000^{\circ}C$ 온도 영역대를 환원제 분무 온도로 선정하였다. 폐기물별로 발열량에 따른 화염 온도가 모두 다르기 때문에 환원제 분무 위치를 3지점으로 선정하여 각 지점별로 분무 운전 조건을 확립하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.12 no.2
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• pp.74-80
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• 2008

The feasibility study into the development of turbine spinners, which start up the turbo-pump, has been carried out and the design requirements and parameters ranges have been presented. Turbine spinners use the solid propellant as such composite propellant based AN compound with high energy plasticizers, coolants, and phase stabilizer which relieves a sensible volume change due to the phase transformation of AN near room temperature. Propellants which have a homing rate of $0.2{\sim}0.3\;mm/s$ and pressure exponent ranged from 0.3 to 0.6, showed stable burn-out in the standard motor tests. Both the magnitude of ignition energy and its thermal transfer mechanism have been proved to have a tangible effect on the ignition of the pyre starter, and the results of this study showed that a flame temperature of 1400K would be quite adequate to get a stable ignition for the AN composite propellant.