• The Magazine for Energy Service Companies
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• s.46
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• pp.64-65
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• 2007

고등기술연구원 플랜트엔지니어링센터에서는 10년이상 축적된 기반기술과 연구 설비를 환경 및 에너지 분야의 다양한 플랜트에 적용하고 있으며, 고부가가치 창출물 목표로 대기업 및 중소기업을 지원하고 있다. 석탄과 중질잔사유 등 다양한 원료의 가스화와 액화기술 개발 및 열분해/가스화 용융기술의 광범위한 적용을 통하여 생활/산업 폐기물을 환경에 적합하게 처리할 수 있는 공정기술 개발을 하고 있다. 또한 플랜트의 설계/건설/시운전까지 종합한 turn-key서비스를 제공하고 있다. 뿐만 아니라 차세대에너지원인 수소제조를 위한 고온 수전해 전극개발 및 지구온난화 가스를 저감하는 촉매와 공정기술계발, 환경에너지 분야에 대한중소기업 기술지원에도 중점을 두고 있다. 고온고압의 석탄가스화 연구로부터 축적된 가스화용융에 대한 기반기술을 하수슬러지 및 생활폐기물 처리에 성공적으로 적용하여,2003년 1뭘과 12월에 환경부 신기술을 각각 지정 받은 바 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.74.1-74.1
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• 2011

As a demand for energy, many studies are increasing about energy resource. One of these resources is coal which reserves of underground. A lot of research to use coal is going on as method of IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle). In addition, SNG(Substitute Natural Gas) and IGFC (Integrated Gasification Fuel Cell) are also being developed for fuel & electricity. This technology which uses synthesis gas after gasification is to produce electricity from the Fuel Cell. At this point, important thing is the components of synthesis gas. The main objective is to increase the proportion of methane and hydrogen in synthesis gas. The catalytic gasification is suitable to enhance the composition of methane and hydrogen. In this study, Exxon Predevelopment catalyst gasification study was served as a good reference and then catalytic gasification simulation process is conducting using Aspen Plus in this research. For this modelling, kinetic value should be calculated from Exxon's report which is used for modeling catalytic gasification. Catalytic gasification model was performed by following above method and was analyzed by thermodynamic method through simulation results.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.55 no.1
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• pp.99-106
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• 2017

In this study, mixed catalytic char gasification of Indonesia low-rank coal Kideco was investigated under nitrogen atmosphere and isothermal conditions at a fixed reactor. The effects of the temperature were investigated at various temperature (700, 750, 800, $850^{\circ}C$). The effects of blend ratio of catalysts ($K_2CO_3$, Ni) were investigated with different blend ratios (1:9, 3:7, 5:5, 7:3 and 9:1). The sample was prepared by mixing with $K_2CO_3$ physically and by ionexchange method with Ni. The data from thermogravimetric analyzer and gas chromatography were applied to four gassolid reaction kinetic models including shrinking core model, volumetric reaction model, random pore model and modified volumetric reaction model.

• Clean Technology
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• v.19 no.3
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• pp.333-341
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• 2013

This paper presents results on $CO_2$ gasification of 17 raw coals containing a wide range of volatile matter (21-57 wt%). The gasification is performed using a TGA under $CO_2$ and also under $N_2$ atmosphere. An amount of weight loss with increasing temperature is proportional to that of volatile matter in a coal under $N_2$ atmosphere. Reactivity of $CO_2$ gasification also increases with a content of volatile matter. However, the correlation is a little scattered. Oxygenated functional groups in a coal are generally reactive and therefore, an increase in O/C ratio leads to enhanced reactivity. However, $CO_2$ reactivity is affected by neither H/C ratio nor a content of ashes that possibly activate the gasification reaction. These findings are also applicable to steam coal gasification and the reactivity series are confirmed in the test at a fixed bed reactor.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.816-819
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• 2007

국내에서 IGCC 플랜트의 복합발전시스템의 평가는 여러 분야별로 진행되어 왔다. 크게 살펴보면 다음과 같다. 첫 번째는 가스터빈 쪽의 기술이다. 즉, 기존 천연가스를 이용하는 가스터빈을 어떻게 하면 석탄가스를 사용하는 IGCC 플랜트에 적합하게 맞출 것인가 하는 문제이다. 두 번째는 효율을 어떻게 하면 높일 수 있는가의 문제로서 석탄의 종류, 가스화 방법을 효율적으로 선택, HRSG(heat recovery steam generator)를 효율적으로 설계, 그리고 정제공정에서의 에너지 소비를 줄이는 분야였다. 세 번째는 어떻게 하면 오염을 줄일까의 문제로서 질소나 스팀 분사를 연계하여 NOx를 감소시키고 정제 공정에 사용되는 촉매를 개발한다던지 공정을 발달시키는 분야였다. 이 외에도 여러 종류의 연구가 이 분야에서 있었으나 주로 설계 분야의 연구가 주되였다. 이것은 발전소의 건설을 위한 초기 단계로서 당연한 결과일 수 있다. 그러나, 지금 IGCC 플랜트가 건설되는 과정에 있으므로 우리나라 전력계통 연계와의 문제도 생각해보아야 한다고 생각한다. 따라서 이번 연구에서는 IGCC 플랜트 운영의 불확실성이 약간이라도 존재하기에 이 플랜트가 기저발전 보다는 첨두발전 쪽이나 태양열/광발전, 풍력발전 등 다른 신재생에너지 자원처럼 독립된 전력 시스템으로 운영될 것이라 생각하고 이렇게 운영될 때는 발전소의 부하률의 변화가 심할 수 있다는 가정하에 플랜트의 부하률에 따른 석탄의 합성가스, 연료가스 전환량 및 전환효율 및 발전량 및 발전효율을 전산모사를 통해 예측해보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.73.2-73.2
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• 2011

합성천연가스(SNG: Synthetic Natural Gas)를 얻기 위해, 석탄 가스화로부터 얻은 합성가스는 일반적으로 수소와 일산화탄소의 비가 3.0($H_2$/CO)이 되도록 수성가스전환(WGS)반응을 거친 후 메탄화반응기로 유입되며, 가능하면 낮은 온도에서 메탄 전환율이 높은 메탄화 반응의 특성상 강한 발열반응이 수반되므로 이를 낮추는 것이 중요하다. 또한, 최종생성물내의 메탄 농도를 높이기 위해 WGS 이후 탈황과 동시에 이산화탄소를 제거하기 위한 공정이 요구된다. 본 연구에서는 정제된 합성가스의 WGS와 이산화탄소 제거가 생략된 공정을 개발하기 위해, 상업용 촉매에 대하여 수소의 농도가 낮은 합성가스를 이용하여 스팀과 이산화탄소에 대한 메탄화반응 특성을 평가하였다. 또한, 이산화탄소의 존재여부에 따라 스팀으로 메탄화반응과 WGS가 동시에 일어날 수 있는 최적의 운전조건을 얻고자 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.44 no.4
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• pp.356-362
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• 2006

The $SO_2$ reduction using CO and $H_2$ over Sn-Zr based catalysts was performed in this study. Sn-Zr based catalysts with Sn/Zr molar ratio (0/1, 1/4, 1/1, 2/1, 3/1, 1/0) were prepared by the precipitation and co-precipitation method. The effect of the temperature on the reaction characteristics of the $SO_2$ reduction with a reducing agent such as $H_2$ and CO was investigated under the conditions of space velocity of $10,000ml/g_{-cat.}h$, $([CO(or\;H_2)]/[SO_2])$ of 2.0. As a result, the activity of Sn-Zr based catalysts were higher than $SnO_2$ and $ZrO_2$. The reactivity for the $SO_2$ reduction with CO was higher than that with $H_2$, and sulfur yield in the $SO_2$ reduction by $H_2$ was higher than that by CO. The reactivity for the $SO_2$ reduction with $H_2$ was increased with the reaction temperature regardless of Sn-Zr based catalyst with a Sn/Zr molar ratio. $SnO_2-ZrO_2$ (Sn/Zr=1/4) had highest activity at $550^{\circ}C$, in the $SO_2$ reduction with $H_2$ and $SO_2$ conversion of 94.4％ and sulfur yield of 66.4％ were obtained at $550^{\circ}C$. On the other hand, in the $SO_2$ reduction by CO, the reactivity was decreased with the increase over $325^{\circ}C$. At the optimal temperature of $325^{\circ}C$, $SO_2$ conversion and sulfur yield were about 100％ and 99.5％, respectively, in the $SO_2$ reduction over $SnO_2-ZrO_2$ (Sn/Zr=3/1). Also, the $SO_2$ reduction using syngas with $CO/H_2$ ratio over $SnO_2-ZrO_2$ (Sn/Zr=2/1) was performed in order to investigate the application possibility of the simulated coal gas as the reductant in DSRP. As a result, the reactivity of the $SO_2$ reduction using syngas with $CO/H_2$ ratio was increased with increasing the CO content of syngas. Therefore, it could be known that DSRP using the simulated coal gas over Sn-Zr based catalyst is possible to be realized in IGCC system

• Journal of Energy Engineering
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• v.23 no.1
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• pp.58-66
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• 2014

Catalytic gasification of a low rank coal- Inner Mongolian lignite has been carried out with carbon dioxide. The gasification reactions were performed in a thermogravimetric analyzer at temperatures of $600^{\circ}C$ to $900^{\circ}C$. The kinetic parameters were evaluated using three different gas-solids reaction models and the prediction ability of each model were compared. Among the models evaluated, the modified volumetric model was found to correlate best both the non-catalytic and catalytic gasification reactions. The theoretical models, homogeneous and shrinking-core models, were found to satisfactorily correlate gasification reactions for the non-catalytic and $FeSO_4$-catalyzed reactions. In case of alkali metal catalysts, the catalytic activity was mostly pronounced at a low temperature of $600^{\circ}C$ and observed to decrease by 50% as the temperature was increased to $700^{\circ}C$, and it remained nearly constant at temperature over $800^{\circ}C$. The order of catalytic activity was found to be: $K_2CO_3$ > $Na_2CO_3$ > $K_2SO_4$ > $FeSO_4$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.231-231
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• 2010

아직까지 국내에서 사용하는 대부분의 에너지는 화석연료에 의존하고 있다. 지하자원에서 나오는 석탄, 석유와 같은 화석연료는 다른 에너지원에 비해 운송이 간편하고 쉽게 이용할 수 있는 장점이 있지만, 환경오염의 문제성과 오일가상승, 자원의양 및 저장장소가 한정되어 있다는 단점을 가지고 있다. 이에 따라 수소와 같은 대체에너지를 이용하여 환경오염을 예방하고 무한히 사용할 수 있는 에너지원을 개발하기 위한 대체 방안들이 연구되고 있다. 폐기물 가스화시 발생되는 합성가스(CO, $CO_2$, $CH_4$, $H_2$) 내 일차로 생성된 일산화탄소는 수증기와 반응함으로써 이산화탄소로 전환이 가능하다. 잔류 메탄은 이산화탄소를 이용하여 개질함으로써 합성가스내 수소농도를 높일 수 있다. 전환된 잔류가스(CO, $CO_2$, $H_2$)내 일산화탄소는 산소를 이용하여 이산화탄소로 산화시킬 수 있으며, 산화된 이산화탄소는 흡착제를 이용하여 제거가 가능하다. 본 연구에서는 실제 가스화시 발생되는 합성가스를 이용하기 위하여, RPF가스화시 발생되는 합성가스를 직접 포집하여 실험을 진행하였다. 합성가스내 소량의 메탄은 니켈촉매를 이용하여 수소로 전화시켰으며, 잔류하는 일산화탄소는 백금촉매, 이산화탄소는 탄산나트륨 흡착제를 이용하여 연속적으로 제거함으로써 순수한 수소를 제공하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2005.11a
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• pp.51-59
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• 2005

수소 분리막의 적용 분야는 석탄가스, 천연가스, 메탄가스 혼합기체이며, 고온/고압 및 수소농도가 낮은 혼합기체에서 고순도의 수소를 제조하는 곳이다. 특히 치밀질 세라믹 멤브레인은 고온에서 가스화한 석탄가스나 차세대의 쓰레기 처리 기술인 가스화 용융처리에서 생긴 고온가스로부터 고순도의 수소를 분리할 수 있다. 분리한 수소는 고온을 유지하기 때문에 연료전지 발전에 최적이다. 종래의 연료전지는 발전을 위해서 수소의 가열이 필요했으나 이것이 불필요하게 되어 발전 전체의 효율이 향상된다. 석유화학 산업에서 발생하는 혼합기체에서 수소를 분리하여 사용하고 남은 기체는 연료로 재사용할 수 있다. 분리막의 재질로는 고분자계가 개발되고 있으며 고분자 지지체에 백금이나 로듐과 같은 촉매를 코팅하는 방법이다. 이는 기공의 제어가 용이하고 대량생산이 가능한 장점이 있지만 고온에서 사용이 불가능하고 입자상 물질에 의해 분리막의 손상이 문제가 되고 있다. 이에 비해 치밀질 세라믹 멤브레인은 세라믹의 특성에 의해 고온 및 고압에서도 적용이 가능하며, 실온이나 저압의 조건에서도 적용이 가능한 특징을 가진다. $900^{\circ}C$의 고온에서 적용시 세라믹 멤브레인에는 특성열화가 없어 수명이 긴 장점을 가지게 된다. 수소가 포함되어 있는 기체에서 수소 만을 분리하는 방법은 흡착이나 분리막을 이용하는 방법이 일반적이며 흡착에 의한 방법은 일부 실용화가 진행되고 있다. 고효율의 수소를 분리하는 방법으로 분리막을 이용하는 방법이 있다. 현재 치밀질 수소 분리막의 연구는 외국(미국, 일본 등)에서도 초기 연구 단계이다. 국내에서도 이런 연구가 선행되어 외국과의 기술 격차를 줄이고 에너지 자원에 대한 확보가 필요하기 때문에 이 연구가 수행되었다. 치밀질 멤브레인의 소재로는 proton 및 전자전도가 가능한 소재로서 Ba-Ce-Y계를 기본조성으로 하여 내구성과 전기전도도를 향상시키기 위해 Ca, La, In, Yb를 치환하였다. 제조한 재료의 물리화학적 특성을 평가하였고, 수소여과 장치를 이용하여 여과 효율을 평가하였다.