• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.129.1-129.1
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• 2010

석탄가스화로부터 얻어진 합성가스는 CO, $H_2$가 주성분으로, 그 자체를 연료로 사용하여 발전을 하거나 또는 적절한 정제, 분리 및 합성을 통해 다양한 원료물질을 생산할 수 있다. 이러한 석탄의 청정 사용 기술은 최근의 에너지 분야에서 많은 관심을 불러일으키고 있는 고유가 현상 및 석유자원 고갈에 대비할 수 있는 현실적인 방법의 하나로 여겨지고 있다. 석유를 대체할 에너지원으로서 석탄을 이용하는 다양한 응용 방법 중의 하나로 가스화 반응을 통해 발생하는 합성가스를 이용한 SNG 제조 공정을 들 수 있는데, 이는 석탄 등의 고체 시료를 이용하여 메탄이 주성분인 연료가스를 생산하는 것이다. SNG(Synthesis Natural Gas 또는Substitute Natural Gas)는 합성천연가스 또는 대체천연가스로 불리어지는데 주로 석탄의 가스화를 통해 얻어진 합성가스(syngas 또는 synthesis gas)인 CO, $H_2$를 촉매에 의한 합성반응을 통해 얻을 수 있다. SNG 합성 반응(메탄화 반응)은 보통 수성가스 전환 공정과 가스 정제 공정을 거친 합성가스를 $CH_4$로 전환하는 것으로 석탄을 이용한 SNG 제조 공정에서 가장 핵심 공정인 메탄화 반응은 높은 발열반응으로 주로 니켈 촉매를 사용하며 $250{\sim}400^{\circ}C$에서 반응이 이루어진다. SNG 합성 반응은 공급되는 합성가스의 조성($H_2$/CO 비), 공급되는 합성가스의 유량과 반응기에 충진된 촉매의 부피와의 관계를 나타낸 공간속도, 반응온도 등의 조건에 따라 반응 특성이 달라질 수 있다. 가스화 반응을 통해 생성되는 합성가스를 이용한 SNG 합성반응(메탄화 반응)의 특성을 파악하기 위하여 Lab-scale 규모의 고정층 반응기를 이용하여 Ni 함량이 다른 2종류의 촉매를 대상으로 반응온도 및 압력에 따른 CO 전환율, $CH_4$ 선택도, $CH_4$ 생산성 변화를 파악하였다. 실험 결과 반응기의 온도가 350도 이상의 조건에서 CO 전환율은 99.8%이상, $CH_4$ 선택도는 90.7%이상으로 나타났으며, 공간속도가 2,000 1/h 이상의 조건에서는 $CH_4$ 생산성이 500 ml/g-cat, h을 만족하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1994년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.64-77
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• 1994

현재 건설중인 3톤/일 규모의 석탄가스화기 운전제어를 위한 콘트롤시스템은 각종 하드웨어와 소프트웨어로 구성된다. 하드웨어는 운전자가 접하게되는 컴퓨터 화면(Operator Console), 운전 제어용 판넬(Hardwired Console), 본 시스템의 핵심인 콘트롤러(PLC; Programmable Logic Controller), 폭발성가스와 분진이 있는 환경하에서의 안전운전을 위한 본질안전 장벽(Intrinsic Safety Barrier) 및 운전정보 수집과 운전 제어를 위한 각종 전/계장품(Field Instrument) 등으로 구성된다. 본 시스템에 포함되는 소프트웨어에는 운전자와 콘트롤러간의 통신을 위한 운전제어화면(GUI;Graphical User Interface), 전체적인 제어를 위한 콘트롤로직(Control Logic)등이있다. 한편 각종 펌프 및 보일러 등 보조설비로의 전기공급을 위한 MCC(Motor Control Center)도 하나의 구성원이 된다. 본 논문은 석탄가스화 반응기의 운전에 관한 전반적인 검토와 콘트롤시스템을 구성하는 각 요소와 각각의 특징 및 그 개발 현황에 대한 검토를 그 내용으로 한다. 본 연구과제를 통해 제작, 설치될 석탄가스화기는 차세대 발전 시스템으로 주목을 받고있는 석탄가스화 복합발전시스템의 핵심부분으로, 본 반응장치의 제어에 관한 경험은 상용 규모의 석탄가스화 반응기에도 유사하게 적용될 것으로 기대된다.

• 자원리싸이클링
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• 제6권3호
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• pp.15-21
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• 1997

석탄 화력 발전소에서 발생하는 석탄회는 년간 약 300만톤이며 대부분 매립하여 발전소 주변 환경오염, 민원발생, 회처리장 부족 등의 문제점이 있다. 석탄회를 콘크리느의 혼화재로 사용하며 강도 증가, 부식방지, 비용절감 등의 큰 이점을 갖고 있다. 그러나 석탄회에 함유된 미연탄소분은 콘크리트의 강도를 저하시켜 석탄회 재활용에 어려움이 있다. 본 연구는 석탄회 재활용을 위해 석탄회 내의 미연탄소분을 분리하는 마찰대전 정전분리장치에 관한 것이다. 석탄회를 구리 표면에 마찰시키면, 미연탄소분과 석탄회 성분의 작용함수가 구리 표면의 작용함수와 차이를 가지므로 미연탄소분과 석탄회는 각각 양극과 음극으로 대전되며, 대전된 미연탄소분과 석탄회를 외부 전기장에 통과시켜 분리하는 것이다. 마찰대전 정전분리장치는 석탄회를 공급하는 스크류 피더, 마찰 대전기, 수직형 구리판, 전원 공급 장치, 유량계, 그리고 모터 팬으로 구성되어 진다. 분리 효율과 석탄회 회수율에 미치는 중요한 인자는 마찰 대전 구조, 전계 강도, 석탄회 입도 크기이었다. 최적 분리 조건은 입도 크기 125$mu\;extrm{m}$ 이하, 전계 강도 200kV/m이었으며, 미연탄소함량이 7%인 원시료에서 미연탄소함량이 3%이하인 정제 석탄회를 80%이상 회수하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.115.1-115.1
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• 2010

석탄 가스화기술은 기존의 연소 방식에서 발생하는 공해 물질은 줄이면서 발생되어지는 합성가스를 이용하여 직접 사용하거나, IGCC나 CTL 공정등에서 원료로서 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있어 석탄의 환경친화적인 이용을 위하여 오래전에 개발된 기술임에도 불구하고 최근 각광받고 있는 기술이다. 분류층 가스화기는 미분화된 석탄을 고온에서 가스화하는 방식으로 용량의 대형화가 가능하여 석탄가스화복합발전(IGCC)용으로 이용되고 있다. 석탄슬러리를 원료로 사용하는 습식 분류층 가스화기는 기술적으로 상당히 안정적이어서 가장 많이 보급되어진 가스화기 형태이다. 본 연구에서는 1.0T/D급 습식 분류상 가스화 장치의 가압 운전 특성 및 가스화 특성, 운전 조건을 파악하기 위하여 실험을 실시하였다. 실험에 사용된 반응기는 운전 압력 30bar로 설계되었으며, Fuel의 공급량은 50~70kg/hr로 공급하였으며, $O_2$/fuel Ratio를 0.7~1.1까지 변경하여 Fuel 주입량에 따른 내부온도 분포와 $O_2$/Fuel 비율에 따른 합성가스의 조성, 탄소 전환율, 냉가스효율 변화 특성을 알아보았다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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• pp.263-266
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• 2009

석탄광산의 선탄장(選炭場)에서 운용하는 장치들로부터 발생하는 석탄분진의 입도분포를 현장조사와 실내분석을 통하여 파악하였으며, 연구결과는 광해(鑛害)로서 작용하는 석탄분진을 포집하는 집진기(A Dust Collector)의 설계에 필요한 자료로 제시하고자 한다. 연구결과 TB업체의 분진 입도분포는 $1{\mu}m$이하의 미세(微細)입자와 $100{\mu}m$이상의 조대(粗大)입자가 차지하는 비중이 미약한 반면, 특히 $5{\mu}m{\sim}80{\mu}m$ 사이에 분포되는 분진들이 89.2%로 나타나 발생분진의 대부분을 차지하는 것으로 파악되었다. 이들 중 원심집진기에 포집된 분진은 $70{\mu}m$이하에서 89.5%인 반면 여과집진기에서 포집된 분진의 90.0%가 $20{\mu}m$이하인 것으로 나타났다. SD업체의 분진 또한 $1{\mu}m$이하와 $100{\mu}m$이상 입자는 적은 분포를 보인 반면, $5{\mu}m{\sim}70{\mu}m$사이에 분포되는 분진들이 89.6%로 나타나 발생분진의 대부분을 차지하는 것으로 파악되었다. 이들 중 여과집진기에 포집된 분진의 입도는 $30{\mu}m$이하에서 96.2%인 것으로 나타났다.

• 한국지구과학회지
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• 제22권6호
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• pp.558-570
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• 2001

강원도 태백시 일대에 분포하는 중기 석탄기의 만항층과 금천층은 사암과 셰일로 구성되며, 여러 매의 석회암이 협재되어 있다. 만항층과 금천층의 석회암에서는 코노돈트와 그 밖의 화석이 풍부하게 산출된다. 이 연구의 목적은 (1) 만항층과 금천층의 코노돈트 화석군을 조사하고, (2) 이를 근거로 코노돈트 생층서대를 확정하며, (3) 코노돈트 화석군과 생층서에 근거하여 만항층과 금천층의 지질시대를 보다 명확히 밝히는 데 있다. 만항층과 금천층의 석회암에서는 6속 11종의 코노돈트가 산출된다. 만항층의 석회암에서 산출되는 코노돈트는 Idiognathodus delicatus, Hindeodus minutus, Streptognathodus sp., Diplognathodus coloradoensis, N. bothrops 및 N. medexultimus이고, 이들 코노돈트에 근거하면 만항층의 코노돈트 생층서대는 Neognathodus bothrops 대로 지정될 수 있다. 만항층의 코노돈트와 Neognathodus bothrops 대에 근거하면 만항층의 지질시대는 북아메리카의 일리노이 분지에 분포하는 중기 석탄기의 아토칸조(Atokan stage)에 대비된다. 금천층 석회암에서 산출되는 코노돈트는 Idiognathodus delicatus, N. medexultimus, N. roundyi, N. dilatus, Diplognathodus edentulus, Hindeodus minutus, Streptognathodus elegantulus 및 Gondolella bella이고, 이들 코노돈트는 Neognathodus roundyi 대에서 산출되는 종들이다. EK라서 금천층의 코노돈트 생층서대는 Neognathodus roundyi 대로 지정될수있다. 이 생층서대와 금천층 코노돈트는 금천층의 지질시대가 북아메리카의 일리노이 분지에 분포하는 중기 석탄기의 더모이네시안 조(Desmoinesian stage)에 대비됨을 지시한다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1994년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.80-83
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• 1994

본 실험에서는 상압 유동층 반응기 (0.1 m-1.D x 1.6 m-high) 에서 호주탄의 가스화반응 특성을 공기와 스팀을 사용하여 살펴보았다. 유동화 속도 (2-5 u$_{mf}$), 공기/석탄비(1.6-3.2), 스팀/석탄비 (0.63-1.26), 그리고 반응 온도 (750 - 90$0^{\circ}C$) 가 생성 가스의 조성, 발열량, 수율 및 탄소 전환율에 미치는 영향을 고찰하였다. 입자 비산속도는 유동화 속도가 증가함에 따라 증가하였으나, 층온도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다. 생성가스의 발열량 및 탄소 전환율 그리고 가스 수율은 유동화 속도 및 층 온도가 증가함에 따라 증가하였으나, 발열량은 공기/석탄비가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1668_1669
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• 2009

보일러 연료제어의 근본 목적은 보일러 입력에너지와 출력에너지 간의 평형을 유지하는 것이다. 보일러 출력에너지는 유출증기가 가지고 나가는 총 에너지에 해당하고, 입력에너지는 보일러에 공급되는 연료의 연소에 의해 발생하는 열 에너지에 해당한다. 보일러 연료의 공급과 연소제어에는 여러 가지 변수가 상존하고 있으며, 이 변수들의 영향을 잘 반영하여 필요한 연료량을 실시간으로 정확히 제어하는 것이 결코 쉬운과제가 아니다. 석탄연소발전소의 주연료는 당연히 석탄이며 석탄을 입자가 매우 적은 미분탄으로 가공해서 연소하는 '미분탄 연소방식'을 많이 사용한다. 석탄의 공급과 연소에 영향을 미치는 인자로는 도입 탄종 변화에 따른 발열량, 수분함유량, 기타 성분의 변화가 있으며, 미분기 특성 및 성능변화, 연소용 공기 공급상태 변동에 따른 연소상태변화 등을 들 수 있다. 이 논문에서는 국내 석탄화력 발전소에서 가장 많이 사용하고 있는 전형적인 보일러 연료제어 전략과 알고리듬을 분석하였으며, 여기서 습득한 이론을 바탕으로 내년에는 실제 발전소에 적용할 연료제어로직을 설계할 예정이다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1993년도 추계학술발표회 초록집
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• pp.42-45
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• 1993

내경 0.1 m 의 draft tube 를 갖는 직경 0.3 m, 높이 2.7 m 인 내부순환유동층 가스화반응기에서 호주산 준 역청탄을 공기와 수증기를 사용하여 가스화 하였다. draft tube에 공기를 주입하여 연소반응, annulus 구역에 수증기를 주입하여 가스화하여 연소반응에서 생성된 열을 annulus 에 공급하였다. 반응기온도와 석탄주입량에 따라 H$_2$, CO 및 발열량이 증가하였으나 공기의 유량증가에 따른 H$_2$, CO는 감소하고 $CO_2$ 는 증가하였으며 발열량은 감소하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.73.1-73.1
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• 2011

석탄가스화 복합발전(IGCC) 시스템은 고온 고압으로 운전되는 가스화기에서 미분탄을 산소와 함께 가스화하여 주로 CO 및 $H_2$를 생성하고 이때 발생되는 먼지 및 황성분은 각각 집진기 및 탈황장치에서 제거되며, 석탄 회분은 고온에서 용융되어 슬래그의 형태로 배출되는 방식을 사용하고 있다. 본 연구에서는 석탄가스화 복합발전시스템 설계에 필요한 기본자료를 파악하기 위해서, 고온 고압의 운전조건에서 1일 3톤의 석탄을 처리할 수 있는 Bench Scale급 석탄가스화기를 이용하여 가스화에 사용된 원탄 및 가스화기 설비의 각 지점에서 샘플링한 고체 시료를 중심으로 열화학적 특성을 살펴보았다. 가스화 실험은 아역청탄 계열의 ABK 석탄을 대상으로 가스화기 내부의 온도와 압력을 $1400{\sim}1450^{\circ}C$, $7.5{\sim}7.6Kg/cm^2$로 유지시키면서 실시하였다. 실험에 사용된 석탄 시료의 기본적인 물성치를 조사하기 위하여 표준방법에 따라 석탄의 공업분석, 원소분석, 발열량분석 등을 실시하였다. 석탄가스화기에서 배출된 슬래그와 대상 석탄 회분의 특성을 파악하기 위해서 XRF를 이용한 회분의 성분분석, Heating Microscope를 이용한 회분의 용융점 분석, XRD를 이용한 회분과 슬래그내의 화합물의 형태 및 결정구조 파악, SEM을 이용한 슬래그의 형상 등을 분석하였다. 또한 석탄가스화기 시스템을 구성하는 각 설비의 특성을 파악하기 위해서 관련 설비의 특정 지점에서 채취한 시료의 입도분석, 원소분석, 촤 회분 무게비, 슬래그중의 잔존탄소함량, 슬래그와 슬래그로부터 제조된 용출수내의 중금속 함량분석 등을 실시하였다.