• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.109.2-109.2
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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 IGCC나 CTL 공정에 적용하기 위한 SiC 캔들 필터 소재 개발을 위해 래밍성형 공정으로 1m급의 탄화규소 캔들 필터 시작품을 제작하여 SiC 출발입자 크기와 무기계 결합재인 스트론튬 카보네이트의 첨가량 변화에 따른 필터 소재의 특성 평가를 수행하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.844-847
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• 2009

진공압출성형 공정을 이용하여 한쪽 끝단이 막힌 다공질 탄화규소 캔들 필터를 단일공정으로 제조하는 기술을 확립하였다. 캔들 필터 지지층의 특성 최적화를 위해 탄화규소 출발입자와 무기바인더의 첨가량 변화를 통해 기계적 특성과 기공크기 등의 분석을 수행하여 상용 캔들 필터의 수준에 대응할 수 있는 조합을 도출하였다. Mullite와 clay를 소결조제로 사용하고, $30{\mu}m$ 입도의 탄화규소 입자로 지지층을 제조한 경우, 30% 이상의 기공율을 보유하면서 50 MPa 이상의 상온 3점 굽힘강도를 나타낼 수 있는 조건이 확립됨에 따라 $125{\mu}m$ 입도의 탄화규소와 bi-modal로 사용할 경우, 상용제품의 특성을 상회하는 탄화규소 캔들 필터가 제조될 수 있음을 확인하였다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 2003년도 추계학술대회 논문집
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• pp.481-482
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• 2003

세라믹캔들필터 집진장치의 형상 설계 시 장치내의 유동장의 균일도와 필터 표면으로의 입자 부하 현상이 중요한 설계 요소로 다루어지고 있다. 장치 내부의 유동 조건을 조절하여 필터 표면상에 도달하는 입자의 농도를 낮추거나 균일하게 유지시킬 경우, 부착된 입자층 두께의 성장으로 인한 압력손실의 증가율을 줄일 수 있고 이로 인하여 탈진 주기 또한 감소시킬 수 있다. 탈진 조작의 저감으로 인하여 필터의 수명 증대로 필터의 교체 시기를 연장시킬 수 있으므로 세라믹캔들필터 집진장치의 운전 및 유지보수비의 저감을 이룰 수 있다. (중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.246-249
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• 2008

IGCC (석탄가스화 복합발전) 시스템 공정 중 가스화기에서 발생되는 합성가스 내에는 높은 농도의 분진들이 함유되어 있기 때문에 하부 공정들을 보호하기 위해서는 가스화기 후단에 집진장치가 필히 설치되어야 한다. 집진장치의 설계 제작 운전에 있어서 점착성 분진층 부착,분진 브리징, 필터 파손 현상 등과 같은 다양한 문제점들로 인하여 고온의 합성가스를 처리하는 데는 아직 기술적 한계들이 산재해 있는 상황이다. 이와 같은 문제점들은 필터에 부착된 분진층의 탈진성능을 향상시키거나, 필터의 열피로를 줄일 수 있도록 필터 재생을 위한 탈진의 횟수를 줄이는 방법을 통하여 해결될 수 있다. 본 연구에서는 파일롯 규모의 IGCC용 세라믹캔들필터 집진장치에서의 가스 유입 및 탈진 조건에 따른 집진장치의 차압 특성 변화를 수치해석과 실험을 통하여 분석함으로써 탈진성능을 향상시킬 수 있는 조건과 탈진 횟수를 최소화시킬 수 있는 방안을 도출하고자 하였다.

• 에너지공학
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• 제10권2호
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• pp.120-131
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• 2001

최근 세라믹 필터에 대한 연구는 열악한 환경 및 산성가스에 대한 저항성으로 인해 고온 가스 여과에서 가장 전망 있는 기술로 부각되는 시점에 있다. 본 연구의 목적은 탄화규소(SiC) 세라믹 캔들 필터를 사용하여 IGCC와 PFBC의 새로운 전력생산 공정에서 배출되는 먼지를 제거하기 위한 필터성능을 조사하기 위함이다. 필터의 성능 평가는 고온.고압.고온.상압 조건에서 이루어졌으며 필터의 압력강하, 먼지 제거효율, 저항 계수, 그리고 열적.기계적 저항성 등을 파악하였다. 길이 30cm, 60cm 필터에 2종류의 먼지(코크스와 물유리 공정)를 이용하여 나타난 먼지 제거효율은 99.9% 이상을 보였으며 필터의 평균 기공 크기가 감소함에 따라 압력강하가 증가함을 확인하였다. 또한 탄화규소 세라믹 필터의 성능은 내부압력이 증가할수록 압력강하가 감소하고 유량이 증가할수록 압력강하가 증가함과 특히 유체에 대한 압력강하 변화는 온도의 영향보다는 상대적으로 내부압력에 더 많은 영향을 받음을 확인하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1996년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.167-170
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• 1996

석탄의 고압 유동층연소는 기존의 PC 보일러보다는 저온 연소로써 NOx의 발생이 억제되며 탈황제를 동시에 주입하여 SOx 발생을 줄일 수 있는 것이 큰 잇점으로서 석탄 신에너지 개발에 유력한 시스템이다. 본 시스템에서 집진은 연소가스 중의 입자가 고온고압에서 고속으로 터빈에서 충돌될 때 일어나는 터빈의 마모, 침식, 및 부식 등을 방지하기 위하여 필수적이다. PFBC 연소기에서 연소된 가스가 정제후에 바로 가스터빈에 주입되기 때문에 PFBC의 집진은 매우 가혹한 조건이다. 뿐만 아니라 차세대에 더욱 높은 열효율 향상과 가스터빈의 수명 연장을 위하여 집진조건이 더욱 가혹해지고 엄격해질 전망이다. 그 동안 PFBC 집진의 연구가 다방면으로 진행되고 있으나 상용화를 위한 준비가 아직 갖추어지지 않았으며 모든 집진 시스템이 잠정적인 문제점을 갖고 있다. 그 중에서도 세라믹 캔들 필터는 성능이 우수하고 가장 많은 운전경험을 갖고 있기 때문에 가장 가까운 시기에 상용화에 성공할 수 있는 집진 시스템이다. 본 고에서는 세라믹 캔들필터 개발의 현황과 핵심 개발과제에 대하여 논의코자 했다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1995년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.146-149
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• 1995

석탄 가스화 복합발전 시스템(IGCC)에서 집진은 가스 터빈의 입자에 의한 마모와 침식으로부터의 보호와 분진 배출의 환경 규제를 만족하기 위한 필수 공정이다. 특히 고온고압에서 집진이 수행되면 시스템의 열효율 향상은 물론 가스정제 시스템을 간단히 함으로써 건설비와 운전비의 절감에도 큰 효과를 거둘 수 있다. 석탄 가스화 공정에서 평균 입경이 2 - 3$\mu\textrm{m}$의 입자가 10g/m이상으로 발생되는 농도를 10mg/m이하로 처리하기 위하여 많은 집진 시스템이 제안되고 있지만 IGCC에 도입하기 위한 집진시스템으로서 세라믹 캔들 필터가 제일 타당하다. 세라믹 캔들 필터로 절데 집진 일경이 5$\mu\textrm{m}$이하이고 전체 집진 효율을 99.6% 이상 수행할 수 있다. 세라믹 필터를 이용한 상용화 개발 현황은 현재 세계적으로 bench급, pilot급, 그리고 상용화급 IGCC공정에 도입되어 그 성능이 검정되고 있으며 본 시스템의 내구성과 안정성이 상용화에 충족한 것으로 판명되고 있다. 본 연구에서는 고온고압용 세라믹 필터 집진시스템을 개발하기 위하여 제작된 bench급 집진 공정 및 세라믹 필터설계의 기술적 문제점을 소개하였다.

• 청정기술
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• 제5권1호
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• pp.30-41
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• 1999

본 연구는 독일 Schumacher사의 1m 크기의 세라믹 캔들 필터가 1개 설치된 실험장치를 구성하여 집진시 단일 필터 주위에서의 분진 속도분포를 PDPA를 이용하여 측정하고, 분진층의 유무와 분진 투입 위치에 따른 분진 속도분포의 변화를 관찰하였다. 측정 결과 집진이 계속되어 필터 표면에 분진층이 발달함에 따라 집진 속도가 감소됨을 알 수 있었다. 특히, 투입구가 위치하는 필터표면에서 집중적으로 분진층이 발달하여 이곳에서의 분진 속도 감소가 크게 나타났다. 그리고 필터 내부와 압력용기부사이의 압력 차에 의한 필터 표면에서의 분진 속도 평균값은 0.28m/sec 이었다. 또한 분진 투입을 압력용기부 하단에 위치한 투입구로 투입하였을 때 필터 주위의 분진의 고른 속도분포를 관찰할 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제19권5호
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• pp.31-43
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• 2010

석탄가스화 복합발전 시스템의 집진설비용 다공성 탄화수소 캔들 필터 제조를 위해 래밍성형과 진공 압출성형 공정에 외해 캔들필터 성형체를 제조하였다. 다양한 입도를 갖는 탄화규소 분말을 출발원료로 하였으며, 비점토계 무기 소결조제로 뮬라이트와 칼슘 카보네이트 분말을 사용하였다. 래밍성형과 진공 압출성형에 의한 캔들 필터 성형체들은 대기 분위기 $1400^{\circ}C$에서 2시간 소성하여 제조하였다. 캔들 필터 성형공정과 출발원료 입도가 소결된 다공성 캔들 필터 지지층의 기공율, 밀도, 강도 (굽힘강도, 압축강도)와 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 래밍성형 공정에 외한 제조원 다공성 탄화규소 캔들 필터 소결체가 압출성형된 필터에 비해 높은 밀도 및 강도를 나타내고 있었으며, 그 최고 값은 각각 $2.0\;g/cm^3$과 45 MPa이었다. 한편 캔들 필터 지지층의 장기 내식성 평가 예측을 위하여 소결된 시편에 대해 석탄가스화 복합발전 $600^{\circ}C$의 모사 합성가스 분위기에서 2400시간 부식실험을 수행하였다.