• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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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.

• KSBB Journal
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• v.11 no.2
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• pp.238-245
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• 1996

Microbial desulfurization characterlstics of a bituminous coal have been determined by using Thiobacillus ferrooxidans. The effects of process variables (such as coal pulp density, particle size and addition of surfactants) on pyrite removal have been investigated in both shake and airlift-bioreactor culture experiments. In shake experiments, pyrite could be removed over 78% for pulp densifies below 20% (w/v) and removed below 40% for pulp densities over 30% (w/v) in 8 days. Pyrite removal decreased with increasing pulp densities, and it also decreased sharply with increasing particle sizes. In airlift bioreactor experiments, pyrite at 50% (w/v) pulp density could be removed about 50%. Its value is much higher than 15% at the same pulp density in a shake experiment. With addition of surfactants, pyrite removal was enhanced in shake experiments significantly, whereas it was slightly decreased in an airlift bioreactor experiment.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.115.2-115.2
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• 2010

최근 유가 상승 및 에너지 확보, 경질 원유 생산량 및 부존량 감소로 인하여 대체 석유자원의 개발에 대한 연구 및 관심이 급증하고 있다. 기존의 연소 방식이 아닌 연료를 청정 가스로 전환하여 이용하는 가스화 기술 개발이 진행되고 있다. 석탄은 매장량이 세계적으로 풍부 할뿐만 아니라, 지역적으로도 편재되어 있지 않은 에너지원인 석탄을 활용하는 새로운 발전기술로 환경보전성이 우수하며, 효율이 기존의 발전 시스템보다 뛰어난 에너지 이용기술로 각광받는 분야이다. 석탄 슬러리는 분쇄한 석탄을 믹서를 사용하여 소량의 계면활성제를 첨가하여 제조한다. CWM 제조용 석탄은 대체로 고유수분 5%이하, 회분 10%이하의 석탄이 추천되고 있으며, 수분이나 회분량, 산소함량, 입자의 세공율이 증가할수록 고농도화에 불리한 것으로 나타나고 있다. 연료적 가치를 향상시키기 위해서는 물의 함량을 적게, 즉 석탄의 농도를 증가시키는 것이 중요하다. 일반적인 CWM 규격으로는 석탄농도 65% 이상이 바람직한 것으로 보고되고 있다. 석탄가스화에 연료로 사용되는 CWM의 연료성상 및 미립화 정도, 제조 조건 등에 따라 많은 차이가 발생한다. 본 실험에서는 1.0T/D급 습식 분류층가스화기에서 이용할 CWM의 제조를 위하여 소형 믹서를 이용하여 석탄의 농도에 따른 점도 변화와 석탄의 분쇄입자 크기에 따른 점도 변화, 계면활성제와 첨가제의 농도에 따른 점도 특성을 실험하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.52 no.5
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• pp.657-666
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• 2014

Coal gasification technology is considered as next generation clean coal technology even though it uses coal as fuel which releases huge amount of greenhouse gas because it has many advantages for carbon capture. Coal or pet-coke slurry gasification is very attractive technology at present and in the future because of its low construction cost and flexibility of slurry feeding system in spite of lower efficiency compared to dry feeding technology. In this study, we carried out gasification experiment using bituminous coal slurry sample by integrating coal slurry feeding facility and slurry burner into existing dry feeding compact gasifier. Especially, our experiment was conducted under fairly lower operation temperature than that of existing entrained-bed gasifier, resulting in partial slagging operation mode in which only part of ash was converted to slag and the rest of ash was released as fly ash. Carbon conversion rate was calculated from data analysis of collected slag and ash, and then cold gas efficiency, which is the most important indicator of gasifier performance, was estimated by carbon mass balance method. Fairly high performance considering pilot-scale experiment, 98.5% of carbon conversion and 60.4% of cold gas efficiency, was achieved. In addition, soundness of experimental result was verified from the comparison with chemical equilibrium composition and energy balance calculations.

• Journal of Energy Engineering
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• v.4 no.3
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• pp.379-386
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• 1995

0.5 T/D 용량의 슬러리를 이용한 분류층가스화기에서의 인도네시아 탄인 Roto탄을 이용한 가스화 실험을 통하여 개발된 가스화기의 성능과 석탄가스화 특성을 파악하였다. 200 mesh 이하로 분쇄된 미분탄을 62.5%(H2O/coal=0.6)로 물과 혼합된 슬러리를 0.5%의 유도화제와 화재의 20%의 CaO를 화재의 융점강하를 위하여 첨가시켰다. 화재의 융점이 1511$^{\circ}C$에서 130$0^{\circ}C$까지 떨어진 것이 관측되었다. 생성된 슬래그는 Quenching 부위에서 물에 의한 급랭으로 인한 열 충격으로 1~2 cm의 크기로 분쇄되었다. 실험결과 생성된 가스는 CO는 O2/coal의 비가 증가할수록 감소하였고, H2 및 CO2는 증가하는 것으로 관찰되었다. 생성된 가스의 발열량은 천연가스의(10,000 Kcal/Nm3)/약 1/8인 1700~1300 Kcal/Nm3로 측정되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.78.1-78.1
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• 2011

분포지역과 매장량이 한정되어 있는 석유에 비하여 석탄은 가채년수가 길고 세계 전역에 널리 분포되어 있으므로 향후 안정적인 에너지 공급으로 각광받고 있다. 석탄을 이용하여 CWM을 제조하는 기술은 석유에 비하여 저장, 수송, 분진 비산등의 문제점을 개선하여 위하여 1980년대부터 석탄 물 혼 합연료(Coal-Water Mixture)의 기술개발을 위한 연구가 진행되었다. 이는 미분탄(유연탄)에 30%정도의 물과 약간의 첨가제를 혼합하여 유체화하여 수송성은 액체연료와 같고 연소성은 석탄의 성상을 갖는 특징을 가지게 된다. 본 연구에서는 당센터에서 보유하고 있는 습식 분류층 가스화장치에 적용하기 위한 CWM(Coal Water Mixture)제조 특성을 연구하였다. 습식 석탄 가스화기에 사용되는 CWM은 미분되어진 석탄과 물, 첨가제를 일정비율로 혼합하여 사용하게 된다. 이때 공급되어지는 미분의 입도와 분쇄 형태에 따른 입자 형태, 입자의 분포에 따라서 CWM의 특성이 각각 다르게 나타나게 된다. 이때 만들어진 CWM의 농도와 점도 특성에 따라서 버너의 성능 및 가스화기 운전 조건등에 많은 영향을 미치게 된다. 습식 석탄 가스화에 적용된 예정인 대상탄을 대상으로 하여 석탄분쇄 형태에 따른 CWM의 제조 특성을 실험하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.788-791
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• 2007

기존의 미분탄 화력발전을 대체할 수 있는 차기 주자인 가스화복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle) 기술은 단순히 열과 전기를 얻는데 그치지 않고 $CO_2$ 저감뿐만 아니라 다양한 형태의 2차 에너지원과 화학원료를 생산할 수 있는 기술이다. 상용화 운전 중인 기존의 IGCC 플랜트는 석탄 공급에 있어 건조된 미분탄(dry pulverized coal) 형태로 공급하는 건식 형태와 석탄슬러리(Coal water slurry)의 액상으로 공급하는 습식 형태로 대별되고 있다. 본 연구에서는 ASPEN plus를 이용하여 상용화 IGCC 플랜트에 대한 기본 모델을 구축하였으며, 산지별로 대상 탄종을 illinois #6(미국), Shenhua(중국), Drayton(호주)로 선정하여 가스화공정에 대한 성능을 해석하였다. 동일한 발전 출력을 얻고자 하였을 때, 석탄의 공급방식에 따라 필요한 석탄과 유틸리티 공급량과 가스화기 전${\cdot}$후단에서의 운전특성과 생성되는 합성가스(syngas) 조성, 냉가스(cold gas) 효율 및 탄소 전환율을 통해 각 case에 대한 플랜트 특성을 비교하였다.

• NICE (News & Information for Chemical Engineers)
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• v.31 no.1
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• pp.48-57
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• 2013

석탄가스화 기술은 석탄의 에너지원으로서의 중요성에 더하여 고효율 고청정 에너지화 기술이라는 측면에서 많은 기술선진국에서 시장 선점을 위하여 다양한 석탄가스화 기술을 개발하고 있다. 초기에는 미국과 유럽을 중심으로 기술개발이 이루어졌으나 최근에는 일본과 중국에서도 상업화 기술을 보유하는 수준에 이르렀다. 특히 중국은 우리나라보다 뒤늦게 기술개발을 시작하여 2000년 이전에만 하여도 석탄가스화 기술의 후진국이었으나 최근에는 ECUST와 TPRI 등이 주도적으로 기술개발을 진행하고 집중적인 연구개발 지원에 힘입어 이제 2,000톤/일급 이상의 가스화기 개발을 완료하고 수십기의 상업용 실적을 보유하는 등으로 비약적인 발전을 이루었다. 반면에 우리나라는 중국보다 이른 시점인 1990년대 초반부터 가스화 기술개발을 시작하여 많은 기술축적을 이루어 미분탄 기류 수송, 슬러리 제조, 탈황 기술 등의 일부 요소기술에서는 세계 수준급의 기술을 확보하고 있으나 연구비의 제한적인 투자로 인하여 규모의 측면에서는 아직 수톤~수십톤/일급 가스화기의 운전 또는 설계 진행 수준에 머무르고 있다. 우리나라의 경우 에너지의 대부분을 수입한다는 측면을 고려할 때에 저가의 에너지원 확보 및 에너지원의 다양성 확보 측면에서 석탄에너지 활용은 필수적이므로 석탄 활용 기술, 특히 석탄가스화 기술 개발에 많은 관심을 기울일 필요성이 아주 강하다고 판단된다.

• The Korean Journal of Rheology
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• v.10 no.3
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• pp.131-136
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• 1998

아역청탄을 이용하여 제조된 CWM(Coal-Water Mixture)연료의 유변학적 특성을 측 정함으로써 음이온 계면활성제 Temol-N, 안정제 Xanthan 및 전해질 등의 첨가제에 대한 성능을 평가하고 최적첨가조성을 결정하였다. 계면확성제의 흡착으로 인해 석탄입자는 음전 하를 띠게 되었고 표면에 전기이중층이 생성되었다. 전기 이중층의 전기적 반발력이 입자의 응집을 막았고 CWA 슬러리의 점도를 감소시켰다. 또한 Xanthan과 NaOH의 첨가로 인해 분산안정성 및 침강안정성이 향상되는 것을 관찰하였다. CWM에서 석탄입자가 차지하는 부 피비를 무게비로 전환하여 표현하고 분산계에서 입자의 부피비에 따른 점도변화를 예측하는 실험식인 Krieger-Dougherty 식과 Frankel-Acrivos 식에 적용하였다. 점도 실험값을 가지 고 식의 변수들을 결정해 본결과 CWM이 나타내는 점도의 석탄함량에 따른 변화를 위 식 들이 비교적 정확시 나타내 주는 것을 확인하였다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.4
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• pp.553-559
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• 1999

This study has been implemented to investigate various characteristics of coals which are imported from abroad. KIER has developed 1 T/D bench-scale unit, entrained-flow coal-slurry gasification technology to investigate the followings: 1) to assess the appropriate foreign coals for gasification. 2) to establish the data base for gasification phenomena, 3) to minimize the technical risks prior to introduction of commercial scaled IGCC power plant, 4) to develop essential key technologies and to establish operational experiences for coal gasification. The foreign coals used in the gasification are Cyprus and Alaska coals from U. S. A. Cyprus coal(bituminous) and Alaska coal (lignite) were shown about 1.29$0^{\circ}C$. The concentrations of coal-slurry for Cyprus were maintained up to 58%, 62% and 65% in order to enable to feed satisfactorily it into the gasifier without any other problems at feeding systems. However, the Alaska coal was unable to maintain slurry concentration over the 60% due to its high viscosity. During the experiments, $O_2/coal$ ratios in both coals ere maintained from 0.6~1.2, but especially Alaska coal was required excessive oxygen feed due to its high ingerent moisture contents. During the experiments with two different coals, the concentrations of syngas $(H_2+CO)$ were shown as 40~62%, and the heating value of syngas were detected as 1,400~2,050 kcal/N㎥