• Journal of Energy Engineering
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• v.22 no.2
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• pp.169-174
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• 2013

An experimental study has been conducted for the design of the regenerative oxy-fuel combustion system with ceramic ball. Various design parameters are considered such as ball size, regenerator weight, and combustion load. Regenerative system with a pair of oxygen burners and regenerators is set up and the temperature of oxygen and exhaust gas passing through ball regenerator is measured. It is shown that the temperature distributions with time are affected by ball diameter and regenerator weight, and the significant temperature change is observed by combustion load. As the ball size decreases and the regenerator weight increases, the regenerating temperature efficiency increases. It is found that the heat recovery ratio is low despites of high regeneration temperature efficiency.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.22 no.1
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• pp.169-178
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• 2000

Perovskite oxide catalysts doped on porous alumina beads are prepared in a citric acid solution. To investigate the applicability of the catalysts to the hot gas cleanup, a series of experiments on the reduction characteristics of $NO_x$ by CO as a reducing agent are carried out in a packed bed reactor containing the catalysts. Parameters tested are the operating temperature and $CO/NO_x$ molar ratio. It is found that mixed complex oxides of $La_{0.5}Sr_{0.5}CoO_3$, $SrAl_{12}O_{19}$ and $LaAl_{11}O_{18}$ are uniformly distributed on the alumina beads. The conversion efficiency of $NO_x$ by CO sharply increases with the operating temperature up to $700^{\circ}C$ and then approaches 100% when $CO/NO_x$ molar ratio is greater than 1.0. The conversion efficiency of $NO_x$ is maintained by over 98% during a continuous operation for 23 hours at $800^{\circ}C$ and space velocity of $10700hr^{-1}$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.113.2-113.2
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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 래밍성형 공정을 적용하여 1m급 탄화규소 세라믹 캔들 필터 시작품을 제조하였으며, 래밍성형 공정 이외에 정수압가압성형, 진공압출성형으로 제조되고 있는 세라믹 캔들 필터의 국내외 시장 및 그 전망을 분석하였다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.7 no.2
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• pp.269-279
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• 1996

The porous armophous catalysts, composed of $SiO_2-TiO_2-V_2O_5$ were prepared through SOL-GEL process by differing the preparation parameters. Selected the optimum SOL-GEL catalyst which has the best NO removal activity through the screening test, and repeated coating it on the cordierite monolith which is the freely through and inert. And examined the NOx, SOx simultaneous removal effect under S. C. R. condition. In addition to its characterization performances by the DTA, TGA, BET, $NH_3$ and NO TPD, ESCA, XRD etc.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.47 no.4
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• pp.512-517
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• 2009

$SO_2$ concentrations in oxy-fuel combustion flue gases increases about three times as high as that of conventional air combustion system owing to the flue gas recirculation for the control of combustion temperature. So the desulfurization reaction is different from that of the conventional air combustion system due to exceptionally high $CO_2$ and $SO_2$ concentration. In this study, drop tube furnace(DTF) system was used to investigate the desulfurization characteristics of limestone in oxy-fuel combustion furnace. The experiments were performed under $O_2/CO_2$ atmosphere to examine the effect of operating variables such as reaction temperatures, Ca/S ratios and inlet $SO_2$ concentrations on the $SO_2$ removal efficiencies. $SO_2$ removal efficiency increased with reaction temperature, Ca/S ratio and inlet $SO_2$ concentration. And the addition of water vapor resulted in about 4~6% of increase in $SO_2$ removal efficiency.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.22 no.5
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• pp.25-40
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• 2019

전 세계적으로 환경문제를 해결하기 위한 방안으로 환경규제를 강화시키며 특히 다양한 대기오염 물질 중 최근 큰 이슈인 초미세먼지 저감을 위해 전구물질로 알려진 질소산화물을 제어하기 위한 다양한 기술개발이 가속화되고 있다. 특히, 다양한 처리기술 중에 기술적·경제적인 이점을 갖춘 선택적 촉매환원법(selective catalytic reduction, SCR) 기술을 통하여 질소산화물 제거를 위해 암모니아를 환원제로 반응에 참여시켜 인체에 무해한 H₂O, N₂로 전환하는 기술이 대표적이다. 최근 전 세계적으로 다양한 산업군에서 질소산화물이 배출되고 있으며, 점오염원뿐만이 아니라 비점오염원(mobile sources)에 대한 규제가 강화되고 있다. 디젤엔진이 장착된 선박 배가스 처리장치 내 SCR 기술이 주목을 받고 있으며, NH₃-SCR에 사용되는 촉매는 주로 VO_x/TiO₂, VO_x/W/TiO₂ 촉매가 대표적이다. 한편 선박 디젤엔진에 사용되는 연료에 따라 연소배가스 특성이 다르다. 이러한 연료가 연소됨에 따라 SO₂, SO₃가 발생되고 환원제인 NH₃와 결합하여 황산암모늄염((NH₄)₂SO₄), ABS (ammonium bisulfate, NH₄HSO₄)과 같은 염을 형성시켜 탈질촉매의 비활성화 문제가 발생된다. 이러한 비활성화 물질이 침적된 탈질촉매를 재활성화 시키기 위하여 열 산화를 통해 재생시키고 있다. 이처럼 선박용 SCR 촉매는 강화되는 배출규제 및 엔진기술의 발달로 저감되는 운전 온도에 대비하여 저온 활성 재생이 가능한 고활성, 고내구성 촉매기술 개발이 필요하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.132.1-132.1
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• 2010

Anode off-gas of high temperature fuel cells such as MCFC still contain combustible components such as hydrogen, carbon monoxide and hydrocarbon. Thus, it's very important to fully burn anode off-gas and use the generated heat in order to increase system efficiency. In the present study, catalytic combustors have been applied to high temperature MCFC system so that the combustion of anode-off gas can be boosted up. Since the performance of catalytic combustor directly depends on the combustion catalyst, this study has been focused on the experimental investigation on the combustion characteristics of multiple commercial catalysts having different structures and compositions. In order to determine the design conditions of the catalytic combustor, parameters such as inlet temperature, space velocity and excess air ratio have been varied and optimized for combustor design. Results show that $H_2$ in off-gas assists $CH_4$ combustion in a way that it decreases minimum inlet temperature limit and increases maximum space velocity while keeping high fuel conversion efficiency.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.207.2-207.2
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• 2010

자원자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률에 폐기물 고형연료에 관한 조항 등 폐기물 고형연료에 관한 제반 규정이 도임된 2006년 이후 폐기물 고형연료 에너지화에 대한 관심이 크게 대두되고 정부 및 산업계의 사업추진이 활발하게 진행되어 오고 있다. 본 연구는 국내에서 최초로 RDF를 전용으로 연소하는 pilot plant급 순환유동층 보일러를 제작 건설하고 RDF 연료를 연소하여 성능특성과 운전특성을 연구 분석한 것이다. 연구 과정에서 8ton/h급 순환유동층 보일러를 독자적으로 설계하고 건설하였으며, 건설 전 과정을 연구진이 감리하고 관리하였다. 보일러의 스팀사양은 $450^{\circ}C$와 38ata로 하였다. 또한 시운전 및 정상운전을 위한 운전체계를 자체적으로 수립하였다. 설치된 보일러는 장시간의 운전과 반복 실험을 통해 상용 규모 보일러의 설계 자료를 확보하였다. 운전특성을 파악하기 위하여 국내에서 생산되는 RPF와 RDF 각 일종을 입수하여 연소실험을 수행하고 그 특성 자료를 비교하였다. 폐기물 고형연료는 순환유동층 보일러에서 뛰어난 연소 특성을 나타내었으며 배연특성도 양호하였다. 성형된 RDF는 장기간의 운전에서도 안정적인 연소특성을 나타내었다. 다만 HCl의 배출 특성은 환경 규제치를 넘어 섰으며 별도의 배가스 처리기술을 적용하여 환경기준을 맞출 수 있었다. 본 연구 결과를 토대로 60ton/h급 상용규모 RDF 전용 순환유동층 보일러를 설계하였다. 보일러의 용량은 10MWe 발전과 12ton/h 증기 공급에 적합한 규모로 산업체나 지역난방용 열병합 보일러에 적합한 사양이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.54 no.6
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• pp.838-846
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• 2016

Most of combustion processess used in industries require recovering or removing flue gas components. Recently a new MBA (moving bed adsorption) process for recovering $CO_2$ using zeolite 13X was developed. In this study, adsorption experiments for carbon dioxide, nitrogen, sulfur dioxide, and water vapor on zeolite 13X were carried out. Adsorption equilibrium and adsorption rate into solid particle were investigated. Langmuir, Toth, and Freundlich isotherm parameters were calculated from the experiment data at various temperatures. Experimental results were consistent with the theoretically predicted values. Also $CO_2$ adsorption amount was measured under the conditions with impurities such as $SO_2$ and $H_2O$. Binary adsorption data were well fitted to the extended Langmuir isotherm using parameters obtained from pure component experiment. However, $H_2O$ impurity less than, roughly, ${\sim}10^{-5}H_2O\;mol/g$ zeolite 13X enhanced slightly $CO_2$ adsorption. Spherical particle diffusion model well described experimentally measured adsorption rate. Diffusion coefficients and activation energies of $CO_2$, $SO_2$, $N_2$, $H_2O$ were obtained. Diffusion coefficients of $CO_2$ and $SO_2$ decreased with small amount of preadsorbed impurity. Parameter values from this study will be helpful to design of real commercial adsorption process.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.186.2-186.2
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• 2011

RDF 연료의 열이용은 2003 폐플라스틱 고형연료 사용에 관한 고시가 나온이후 생산과 이용이 꾸준히 증가하는 추세이며 최근에는 원주, 대구, 부산 등 각 지역의 RDF 생산시설 구축 및 열병합 보일러 건설사업의 추진으로 더욱 활발하게 진행되고 있다. 본 연구는 순환유동층 시범 연소로에서 RDF를 전용으로 연소하여 그 연소특성을 고찰하고 상용 보일러 설계를 위한 연소자료를 축적하는 데 있다. 본 연구는 실험을 위하여 자체로 건설한 순환유동층 보일러에서 수행하였다. 연소 연구에서는 연소특성과 더불어, 환경기술과 연소로의 부식방지에 관한 기술을 고찰하였다. 보일러의 스팀사양은 $300^{\circ}C$와 15ata 이상으로 하였다. 설치된 보일러는 장시간의 운전과 반복 실험을 통해 상용 규모 보일러의 설계에 적용할 연소자료를 확보하였다. 또한 연료특성을 파악하기 위하여 국내에서 생산되는 RPF와 RDF 각 일종을 입수하여 성분을 분석하고 그 특성 자료를 비교하였다. RDF는 순환유동층 보일러에서 뛰어난 연소 효율을 나타내었으며 배연특성도 연소하는 동안 일정하게 배출되었다. 온도나 압력등 연소 변수는 RDF는 연소실험 동한 안정적인 값을 나타내었다. 대부분의 배연물질은 환경기준을 충족할 수 있었다. 다만 HCl의 배출 특성은 환경 규제치를 넘어 섰으며 별도의 배가스 처리기술을 적용하여 환경기준을 맞출 수 있었다.