• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.763-768
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• 2011

최근 대두되고 있는 바이오가스(Biogas)를 이중 희박 예혼합 가스터빈 연소기에 적용하기 위한 연구로써, 기존 개발된 실물형 이중 희박 예혼합 연소기 버너헤드에 바이오가스 조성을 모사한 $CO_2$ 희석 연료를 사용하여, 가스터빈 연소기의 연소불안정에 미치는 영향을 연구하였다. 이중 스월이 적용된 이중화염에서 연료분배율(Pilot fuel mass fraction)에 따라 화염구조가 상이하며 이에 따라 연소장의 온도분포와 연소불안정 특성이 결정된다. 동압신호와 phase-resolved $OH^*$ 이미지를 통해 연료분배율 변화와 $CO_2$ 희석률 증가에 따른 연소불안정 크기 감소와 그 경향을 알 수 있었다. $CO_2$ 희석에 의해 열방출 섭동의 크기가 감소하고 화염속도가 감소하며 이에 따라 화염면의 팽창 즉, 체적의 증가로 인해 연소불안정이 감소되는 것을 실험을 통해 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제15권5호
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• pp.25-30
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• 2011

바이오가스는 Biomass, 유기성 폐기물 등의 혐기소화 공정을 통해 얻을 수 있는 대표적인 신재생연료로 저발열량에도 불구하고 탄소중립적인 특성이 있기 때문에 이를 엔진에 적용하여 에너지를 생산하고자 하는 노력이 계속되어왔다. 바이오가스는 원료의 종류 및 혐기소화 공정 조건에 따라 그 연료 조성이 달라질 수 있는데, 이러한 조성 변화는 엔진 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 이번 연구에서는 다양한 발열량을 갖는 바이오가스를 연료 내 불활성가스 비율을 변화시켜 모사하고 이를 이용하여 바이오가스 내 불활성가스 비율의 변화, 즉 발열량의 변화가 엔진 성능 및 배기 특성에 주는 영향을 파악하였다. 실험결과로 각 불활성가스 함량에 따른 최적 점화시기를 결정하였으며, 발열량 변화가 엔진 출력, 효율, 배기 성능에 미치는 영향을 제시하였다.

• 공업화학
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• 제26권2호
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• pp.184-192
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• 2015

석유 코크스, 바이오매스, 혼합연료들의 이산화탄소 가스화 반응성을 측정하고 비교하기 위해서 TGA (Thermogravimetric analyzer)를 이용하여 $1,100{\sim}1,400^{\circ}C$의 char-$CO_2$ 가스화 반응을 조사하였다. 기-고체반응속도 모델들에 적용하여 $1,100{\sim}1,400^{\circ}C$의 온도 영역에서의 반응 속도 상수를 구하였다. 또한 반응 속도 상수와 온도와의 관계를 Arrhenius 식에 적용하여 각 모델에서의 활성화에너지(Ea) 및 빈도 인자($K_0$)를 구하고 이를 실험값과 비교하여 석유 코크스, 바이오매스, 혼합 연료들의 이산화탄소 가스화 반응을 잘 모사하는 반응 속도식을 제시하였다. 반응온도가 증가할수록 이산화탄소 가스화에 소요되는 반응시간은 감축되었다. 또한 바이오매스와의 혼합이 증가할수록 활성화 에너지의 감소를 보여 바이오매스의 혼합이 석유 코크스의 이산화탄소 가스화 반응에 시너지 효과를 가져옴을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.100-108
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• 2011

The use of biogas as an energy source reduces the chance of possible emission of two greenhouse gases, $CH_4$ and $CO_2$, into the atmosphere at the same time. Its nature of being a reproducible energy source makes its use even more attractive. This research if for the hydrogen production through the steam reforming of the biogas. The biogas utilized 3D-IR matrix burner in which the surface combustion is applied. The nickel catalyst was used inside a reformer. Parametric screening studies were achieved as Steam/Carbon ratio, biogas component ratio, Space velocity and Reformer temperature. When the condition of Steam/Carbon ratio, $CH_4/CO_2$ ratio, Space velocity and Refomer temperature were 3.25, 60%:40%, 19.32L/$g{\cdot}hr$ and $700^{\circ}C$ respectively, the hydrogen concentration and methane conversion rate were showed maximum values. Under the condition mentioned above, $H_2$ concentration was 73.9% and methane conversion rate was 98.9%.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권6호
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• pp.772-779
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• 2011

New type of syngas generator based on the partial oxidation of biogas in volumetric permeable matrix reformers was suggested as an effective, adaptable and relatively simple way of syngas and hydrogen production for various low-scale applications. The use of biogas as an energy source reduces the chance of possible emission of two greenhouse gases, $CH_4$ and $CO_2$, into the atmosphere at the same time. Its nature of being a reproducible energy source makes its use even more attractive. Parametric screening studies were achieved as air ratio, biogas component ratio, input gas temperature, Steam/Carbon ratio. As the air ratio was low, the production of the hydrogen and carbon monoxide increased in the condition that 3D matrix reformer maintains the stable driving. As it was the simulation biogas in which the carbon dioxide content is high, the flammable range became narrow. And the flammable range was extended if the injected gas was preheated. The stable driving was possible in the low air ratio. The amount of hydrogen production was increased as S/C ratio increased.

• 한국가스학회지
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• 제17권6호
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• pp.27-32
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• 2013

바이오가스, 매립가스와 같은 신재생 가스 연료는 Biomass, 유기성 폐기물 등으로부터 얻을 수 있기 때문에 대기 중의 이산화탄소를 증가시키지 않고 재순환시키는 탄소중립적인 특성이 있어 지구온난화에 대응할 수 있는 장점이 있다. 따라서 다량의 불활성가스로 인한 저발열량, 원료 및 공정에 따른 연료조성 변화 등의 단점에도 불구하고 이를 엔진에 적용하여 에너지를 생산하고자 하는 노력이 계속되어왔다. 이중에서도 연료조성의 변화는 엔진 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 이번 연구에서는 신재생가스연료에 포함된 불활성가스의 양을 변화시켜 연료 조성 변화를 모사하고 이를 엔진의 연료로 사용함으로써 연료 조성의 변화가 엔진 성능 및 배기배출 특성에 주는 영향을 파악하였다. 또한 엔진 효율 및 배기 성능을 향상시키기 위한 방안에 하나로 보다 긴 전극을 갖는 스파크 플러그를 적용하였으며 그 결과를 기존의 Base 스파크 플러그 시험 결과와 비교하였다.

• 멤브레인
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• 제21권2호
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• pp.177-192
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• 2011

바이오 가스의 분리와 정제를 위해 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA) 고분자를 이용하여 중공사형 기체분리막을 상분리법에 의해 제조하고, 제조된 기체분리막을 사용하여 유효 막면적이 0.17 $m^2$인 중공사형 기체분리막 모듈을 제조하였다. 제조된 기체분리막 모듈의 순수 기체투과도틀 메탄, 산소, 이산화탄소에 대하여 측정하였다. 메탄의 투과도는 평균 0.46 GPU를 나타내었으며, 이산화탄소의 투과도는 평균 18.52 GPU였으며 이때 ${\alpha}CO_2$/$CH_4=40.4$를 나타내어 매우 높은 선택도를 나타내었다. 순수 가스 투과 테스트 후 혼합 가스에 대한 분리 정제 테스트를 4가지 모사가스에 대하여 진행하였으며 1 stage, 2 stage, 3 stage로 기체분리막 모듈을 구성하여 stage cut의 변화에 따른 각 부분에서 발생되는 기체의 농도 및 유량을 측정하였다. 1 stage에서는 stage cut이 상승함에 따라 메탄의 농도가 상승하는 것을 알 수 있었으며, 메탄 회수 효율은 떨어지는 것을 알 수 있었다. 2 stage 테스트에서는 1 stage와 유사한 거동을 보이는 것을 알 수 있었으며 메탄의 회수 효율은 1 stage보다 상승하는 것을 알 수 있었다. 바이오 가스 내에 존재하는 메탄의 손실을 줄이기 위해 3 stage 테스트를 진행하였으며, 그 결과 메탄가스의 손실율을 5% 이내로 줄일 수 있는 모듈의 배열을 찾아내었다.

• 신재생에너지
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• 제3권4호
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• pp.98-103
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• 2007

국제 원유가의 지속적인 상승에 따라 화석연료 고갈을 대비한 대체에너지 및 온실가스배출 감소를 위하여 바이오연료의 시용 및 상용보급은 전세계적인 추세이다. 우리나라의 경우 바이오디젤은 2002년부터 시범보급사업(Demonstration & disseminatio을 거쳐 2000년 7월부터 전국주유소를 통하여 경유 중에 바이오디젤 0.5%를 혼합한 BD0.5를 수송용 연료로 도입하여 아시아 최초로 상용보급화를 시행하고 있다. 또한 휘발유 중 바이오에탄올 혼합 연료유 도입을 위한 실증평가연구를 2006년 8월부터 2008년 7월까지 수행중이다. 자동차용 휘발유의 옥탄가 향상을 위해 함산소 기재로 사용되는 MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)를 바이오에탄올로 대체한 바이오에탄올 혼합연료유는 수분 혼입에 의한 상 분리(Phase separation)와 금속에 대한 부식성 문제를 야기 시킬 수 있다. 바이오에탄올을 서브옥란가솔린(Sub-octane gasoline)에 혼합하여 상 분리 모사실험, 금속류 부식시험, 고무류 침지실험 등 다양한 품질특성평가를 수행하였으며, 이런 결과들을 바탕으로 국내실정에 알맞은 최적의 혼합량(E3, E5)을 도출하였다. 또한 전국에 4개 시범주유소를 운영하여 바이오에탄올 혼합 연료유의 유통 및 보급을 통해 최적의 유통인프라(Distribution infrastructure) 보완 및 구축 방안을 도출 하고자 한다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.649-653
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• 2007

국제 원유가의 지속적인 상승에 따라 화석연료 고갈을 대비한 대체에너지 빛 온실가스배출감소를 위하여 바이오연료의 사용 및 상용보급은 전세계적인 추세이다. 우리나라의 경우 바이오디젤은 2002년부터 시범보급사업(Demonstration & dissemination)을 거쳐 2006년 7월부터 전국주유소를 통하여 경유 중에 바이오디젤 0.5%를 혼합한 BDO.5를 수송용 연료로 도입하여 아시아 최초로 상용보급화를 시행하고 있다. 또한 휘발유 중 바이오에탄올 혼합 연료유 도입을 위한 실증평가연구를 2006년 8월부터 2008년 7월까지 수행중이다. 자동차용 휘발유의 옥탄가 향상을 위해 함산소 기재로 사용되는 MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)를 바이오에탄올로 대체한 바이오에탄올 혼합연료유는 수분 혼입에 의한 상 분리(Phase separation)와 금속에 대한 부식성 문제를 야기 시킬 수 있다. 바이오에탄올을 서브옥탄가솔린(Sub-octane gasoline)에 혼합하여 상 분리 모사실험, 금속류 부식시험, 고무류 침지실험 등 다양한 품질특성평가를 수행하였으며, 이런 결과들을 바탕으로 국내실정에 알맞은 최적의 혼합량(E3, E5)을 도출하였다. 또한 전국에 4개 시범주유소를 운영하여 바이오에탄올 혼합 연료유의 유통 및 보급을 통해 최적의 유통인프라(Distribution infrastructure) 보완 및 구축 방안을 도출 하고자 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.699-706
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• 2022

Recently, hydrogen production is attracting attention. In this study, a process simulation was conducted on the gasification reaction to produce hydrogen using rice husks, which are produced as by-products of rice. For this purpose, Chuchung, Odae, and Dongjin rice, which are rice varieties produced in Korea, were compared with the literature. The Korean rice contained more hydrogen and less oxygen compared to the literature. As a result of the simulation, large amounts of H₂ and CH₄ and small amounts of CO₂ and CO were produced accordingly. The conditions to maximize hydrogen production were a gasification reaction temperature of 700℃ and an Steam-to-Biomass (S/B) ratio of 0.4-0.6. However, because the S/B ratio is related to the gasification catalyst degradation, the model needs to be improved through additional experiments in the future. This study showed the possibility of hydrogen production using Korean rice husks, which had not been reported.