• 한국분무공학회지
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• 제27권4호
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• pp.195-202
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• 2022

Recently, the global automobile market is rapidly changing from internal combustion engine vehicles to eco-friendly vehicles including electric vehicles. Among eco-friendly vehicles, LPG vehicles are low in fine dust and are suggested as a realistic way to replace diesel vehicles. In addition, it is more economical than gasoline in its class, showing a cost-saving effect. In Korea, the business of converting gasoline into LPG is active. Research is being conducted to apply this to hybrid vehicles. In this study, the difference in energy consumption efficiency was analyzed when LPG fuel was applied by selecting a 2-liter GDI hybrid electric vehicle. The operation of the hybrid system according to various driving characteristics was confirmed by selecting the WLTC mode. As a result, it was confirmed that the BSFC was about 5% lower than that of gasoline fuel when using LPG fuel. This is due to the active operation of the motor while driving. Optimization is required as battery consumption increases from an energy perspective.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.338-338
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• 2022

2050년까지 탄소중립 사회구현을 위한 방안을 모색하기 위한 논의가 활발히 이루어지고 있으며, 이에 수소도시 실현을 통한 화석연료와 탄소배출을 줄이는 방법들이 주목받고 있다. 그린수소가스의 생산 및 운송, 저장과 가스형태의 수소를 액화 수소로 압축시키는데 드는 막대한 에너지가 소비되는 문제점에 대한 대안책으로 암모니아를 캐리어로 이용하여 운송 및 저장하고 수소를 생산하는 방식이 널리 이용되고 있으며, 효율 향상을 위한 추가 연구들이 진행되고 있다. 또한, 중국에 대한 우리나라의 요소수 수입 의존도가 높음에 따라 요소수 주요성분인 암모니아와 탄산가스를 합성한 요소수 생산 방식에 대한 연구가 이루어지고 있다. 하지만, 현재 산업계에서 석탄과 같은 석유자원에서부터 암모니아를 추출하는 방식이 가장 널리 적용되고 있다. 이와 같은 암모니아 생산에 대한 석유자원 의존도를 낮추기 위한 방안에 대한 도출 및 연구가 필요한 실정이다. 이와 같은 상황에 맞춰 본 연구에서는 생활하수로부터 암모니아를 추출하는 방법으로서 통합형 막증류 시스템에 연구하고자 한다. 분뇨, 음식물 폐기물 침출수 등 유기성 폐기물의 수집, 운송 및 처리에서 발생되는 생활하수에는 암모니아성 질소 및 탄소가 다량 포함되어 있어 이를 추출하여 순수한 암모니아 생산에 대해 석유자원을 대체할 수 있는 대안으로서의 효용성을 갖고 있다. 하지만, 이와같은 생활하수는 암모니아성 질소 이외 성분들이 고농도로 포함되어 있어 암모니아 생산에 대한 원료만을 선택적으로 분리하는데 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 생활하수에서 암모니아를 선택적으로 분리하는 방법으로서 막증류(Membrane Distillation, MD) 기반의 통합 암모니아 분리기술을 개발하고 이에 대한 적용 가능성과 효율 향상에 대해 평가 하였다. 또한, 암모니아와 탄산가스 합성을 통한 요소수 생산 방법에 대한 연구를 진행하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권6호
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• pp.483-491
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• 2014

본 연구에서는 현열 형태의 저온 열원과 LNG의 냉열을 이용하는 복합 동력 생산시스템에 대한 열역학적 성능 해석을 수행하였다. 시스템의 작동유체로서 암모니아-물의 비공비 혼합물을 고려하였으며 재생기가 없는 기본 사이클과 있는 재생 사이클의 경우를 비교 해석하였다. 작동유체의 암모니아 농도나 응축 온도에 따라 시스템의 순생산일, 엑서지 파괴, 열효율이나 엑서지 효율 등에 미치는 다양한 영향에 대해 분석하고 논의하였다. 해석 결과는 시스템의 성능 특성이 작동유체의 암모니아 농도나 응축 온도에 따라 민감하게 변화하며, 열원유체 단위질량당 순생산일은 기본 사이클이 유리하나 열효율이나 엑서지 효율은 재생 사이클이 유리하다는 사실을 보여준다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.161.1-161.1
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• 2010

대표적인 에너지원인 석유는 매장량 및 매장지역이 한정되어 있으며, 환경오염, 연료공급 등의 문제를 안고 있다. 에너지의 대부분을 수입하고 있는 우리나라는 경제성장 및 소득수준 향상으로 에너지 소비량이 증가하면서, 국제유가 상승은 국가 경제에도 큰 악영향을 미치고 있다. 이러한 상황에서 화석연료인 석유를 대체하기 위하여 최근 차세대 대체에너지에 대한 관심이 높아지면서 청정연료인 디메틸에테르(Dimethyl Ether : DME)의 사용방안에 대한 기술개발이 활발히 진행되고 있다. 정부(지식경제부)에서는 DME 보급을 위한 기본계획에서 3단계의 보급계획에 따라 2013년까지 DME를 상용화하겠다는 목표를 발표한바 있다. 그래서 2007년부터 2009년까지 2년간 정부 주관 하에 한국가스공사 등이 1단계 DME 보급을 위한 실증연구를 수행하였다. 1단계 실증연구를 통해 DME-LPG 혼합연료에 대한 품질 및 안전기준을 마련하였으며, DME를 일반 가정 및 상업용으로 시범보급 할 수 있는 특례고시가 2009년 11월에 제정되었다. 현재 제정된 DME-LPG 시범보급 특례고시에 따라 2009년 12월부터 2011년 11월까지 2년간 2단계 시범보급 연구가 진행되고 있다. 2단계 시범보급연구에서는 한국가스공사외 3개 기관이 함께 참여하여 연구를 수행하고 있다. 시범보급에서는 DME-LPG 혼합연료를 일반 가정 및 상업용으로 직접 소비자에게 시범적으로 보급하는 만큼, DME-LPG 혼합연료가 LPG 연료에 비해서 연소효율이 어느 정도 수준인지를 비교하는 것이 매우 중요한 사항이므로 본 실험에서는 가정 및 상업용으로 사용되는 연소기기를 대상으로 LPG 및 DME-LPG 혼합연료에 대해 연소효율을 측정하는 실험을 수행하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제38권5호
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• pp.451-456
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• 2014

본 연구에서는 유입수의 변동이 심하고 전문가가 부재한 환경인 선박에서 발생하는 오수의 효과적인 처리를 위하여 RCM공법을 선박오수처리장치에 적용하는 실험실 규모의 실험을 수행하였다. 질소 인의 고도처리 효율과 선박이라는 특수환경과의 접목성을 검토한 결과 RCM공정에 유효미생물을 주입하는 방법은 선박환경에 적합한 것으로 평가되었다. 또한 RCM공정은 활성슬러지 공정에서 배출되는 슬러지는 배출시키지 않고 슬러지액화분해조(SDC)에서 재분해하여 순환함으로써, 최근 해양투기가 금지됨으로 인해 문제가 되고 있는 슬러지의 발생량을 최소한으로 하여 친환경적인 수처리가 가능하다. 복합미생물제제 주입 후 미생물 관찰결과 고도처리에 유리한 미생물종의 출현을 확인하였으며 이들의 상호기작으로 질소 인의 처리에 도움을 주어 처리효율이 높은것이라 판단된다. 유기물 제거효율 실험결과 $BOD_5$, CODcr T-N, T-P의 처리효율이 각각 96, 97, 78, 81.68 %로 나타나 Membrane이나 Filter없이도 강화되어가는 해양오염기준을 충족시킬 수 있는 공정으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.76.2-76.2
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• 2011

석탄으로부터 합성석유를 생산하는 상용기술을 도입하여 건설하고 이와 더불어 원천기술 개발을 위한 국산화 기술 개발을 병행하여 향후 고유가 시대를 대비한 국가 에너지 안보 확립과 국내 기술 개발의 가속화를 추구해야 할 필요성이 대두되고 있다. 본 타당성 조사는 3종류의 석탄(호주 Wyong탄, 인도네시아 NTC탄, 인도네시아 KBB탄)으로부터 가스화에 의하여 합성석유스를 생산하는 공정에 대한 타당성 조사(Feasibility Study, FS)를 Class 5(하한 -50~-20%, 상한 30~100%)의 정확도로 수행하는 것을 내용으로 하고 있다. 플랜트의 규모는 합성석유 기준으로 20,000배럴/일이다. 플랜트의 건설을 위해서 광양제철소 슬래그처리장 내 12만평 부지에 조성 중인 포스코 SNG 생산공장 부지의 일부를 사용하는 것을 기준으로 하였다. 일반적으로 석탄의 종류에 따라서 가스화기의 종류 및 성능이 결정된다. 본 타당성 조사 연구에서 선정된 3종류의 석탄의 조성, 발열량, 회분 함량 등의 특성을 고려하여 각각의 석탄에 적합한 현존하는 상용급 가스화기를 선정하였다. 해당 석탄이 가스화기 종류에 따라 적절한 전처리 과정(건조, 분쇄, 슬러리화)을 거친 후 가스화기에 공급되는 것을 가정하여 석탄의 원소분석 조성, 발열량, 회분함량, 회분조성, 회 용융점 등의 변수에 따라서 각각 해당 가스화기에서 가스화되었을 때의 생성되는 합성가스의 조건을 시뮬레이션을 통하여 얻었다. 가스화기 시뮬레이션 결과를 토대로 합성석유 및 합성천연가스 생산을 위한 공정의 물질수지식 및 에너지수지식이 계산되었으며 이로부터 각 공정에서 발생되는 부생성물과 폐기물에 대한 양이 결정되고 이를 처리하는 방안 등도 제시되었다. 실증시설은 20,000배럴/일 규모의 CTL 및 전기 병산 시설이 적합하다. 더 큰 규모 공장은 투자비가 너무 커서 유가 또는 석탄가 변동에 따라 사업의 수익성이 크게 변하여 위험도가 큰 단점이 있기 때문이다. CTL 공장에 전기 병산이 추천되는 이유는 산소생산공장(APU), 압축 등 석탄전환공장에는 자체적인 전기수요가 막대하여 따로 스팀터빈용 발전소를 운영하므로 이를 효율적으로 대체하고자 하기 때문이다. 즉, 석탄가스화에 의해 기름을 최대한 만들고 미반응가스는 가스터빈 및 스팀터빈의 복합발전에 의해 고효율로 전기를 생산하면 최소의 비용으로 최대한 전기를 생산하여 자체소비 전력을 충당하고 남는 전기는 판매하여 수익률을 높일 수 있다.

• 플랜트 저널
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• 제9권3호
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• pp.38-42
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• 2013

지속적인 유가 상승과 환경규약 및 안전성, NIMBY현상 등의 문제로 해상 가스전에 대한 관심이 높아지고 있다. LNG-FPSO는 해양 가스전에서 채취된 천연가스의 불순물을 제거하고, condensate와 LPG를 회수하며, 정제된 가스를 이송 가능한 형태로 액화시키는 최첨단 해양플랜트이다. 반면 작업 시 해상 환경에 많은 영향을 받으므로 선체 운동을 고려한 전처리 공정 효율을 파악하고 설계에 반영해야 한다. 본 연구는 LNG-FPSO의 선체 운동 영향 및 제한된 선상 공간의 최적화를 고려한 해상 전처리 기술을 개발하기 위한 기초 연구이다. 이에 아민 흡수공정과 멤브레인 공정을 혼합한 hybrid 공정을 검토하였으며, 일반 아민흡수공정에 비하여 낮은 용매 순환량, 낮은 열용량, 작은 컬럼 크기가 요구되어 해상용 전처리 공정에 적합함을 확인하였다. 이것은 또한 6자유도 운동 실험 및 CFD 해석을 병행하여 시뮬레이션을 가시화함으로써 다양한 해상상태에 따른 LNG-FPSO의 공정 효율을 검토할 수 있다.

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.33-41
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• 2015

DME는 높은 세탄가와 낮은 배출가스로 인하여 청정 디젤엔진 대체연료로 사용될 수 있고, LPG와 물리적 특성이 유사하기 때문에 혼합사용이 가능하다. 본 연구에서는 DME-LPG 혼합연료를 LPG 차량 연료에 적용한 실증평가를 수행하였다. 평가 차량으로는 LPG 연료 공급방식별로 액상연료공급방식(LPLi), 기상연료공급방식(LPGi), 분배식펌프 방식(Mixer type)의 LPG 자동차를 선택하였다. 배출가스(CO, THC, $NO_X$)와 연료소비효율에 대한 영향을 비교하기 위하여 LPG와 DME-LPG 혼합연료에 대한 성능평가를 수행하였다. 차량의 주행거리가 증가함에 따라 DME-LPG 혼합연료를 사용한 차량의 배출가스와 연료소비효율은 LPG 연료를 사용한 경우와 비교해서 동등한 수준으로 평가되었다.

• 한국가스학회지
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• 제20권1호
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• pp.52-61
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• 2016

액화석유가스는 환경 친화적이며 에너지 효율성과 출력성능이 뛰어나 실용성이 높고, 경쟁연료에 비해 가격 경쟁력이 우수하기 때문에 촉망받는 대체연료 중 하나로 간주된다. 스파크점화 엔진에서 직분식 기술은 엔진 체적효율을 눈에 띄게 증가시키며, 상대적으로 더 높은 연소효율이 가능한 성층급기를 이용해 엔진을 작동시킨다. 본 연구에서는 가솔린직접분사 엔진의 원리를 적용하여 가시화 시스템을 장착한 연소실을 설계하였다. 이를 통해 스파크점화직분식 LPG의 점화성과 화염전파 과정을 디지털 방식으로 기록하고 분석하였다. 이러한 연구의 결과는 스파크점화직분식 LPG 엔진의 설계 및 최적화를 위한 광범위한 기초 자료로서 기여하고자 한다.

• 에너지공학
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• 제24권3호
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• pp.82-88
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• 2015

가열용 공업로는 설치 후에는 기본적인 로의 크기 및 열용량의 수정이 어려우므로 설계, 제작 설치 전 정확한 기본사양의 산출을 위한 통합적 설계 프로그램의 개발이 필요하다. 설계를 위한 프로그램을 개발하기에 앞서, 본 연구에서는 만족할 수 있는 연속식 가열로의 효율을 결정하기 위하여 로의 기본 사양에 의한 각 부의 손실열량을 계산하는 산술적 모듈을 제작하여 산소용 공업로에 적용하였다. 이를 통해 로의 설계 조건인 사용 연료 종류, 연소방식, 배기가스 재순환 유무에 따라 생산량이 110Ton/hour인 공업로의 효율 변화를 확인하였다. 순 산소 연소 조건에서는 공기 연소 조건보다 효율이 15% 이상 높아진 것을 확인하였다. COG(Coke Oven Gas)를 사용하였을 시, 천연가스를 연료로 할 때보다 상대적으로 효율이 상대적으로 높아졌다. 공기 연소에서는 예열 공기를 사용하였을 시 냉 공기보다 효율이 33% 정도 증가하였으나, 순 산소 조건에서는 배기가스 양이 감소하여 효율이 7% 상승하였다.