• 해양환경안전학회지
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• 제21권1호
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• pp.103-108
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• 2015

최근 지구 온난화는 세계 경제발전으로 화석연료 사용이 주범으로 인식하고 있다. 이러한 화석연료를 감소하기 위한 연구는 여러 대체에너지 산업으로 발전하고 있으며, 그 중 우리나라에서 생산할 수 있는 연료는 바이오연료이다. 바이오연료는 화석연료에 의해서 발생하는 환경오염 문제를 줄이면서 경제적인 이익을 주는 지속 가능한 연료이다. 그래서 바이오연료를 친환경에너지로 전환시키는 재생에너지 등에 많은 연구가 진행되고 있다. 따라서 본 실험은 어선에서 사용했던 기관을 다시 리모델링하여 실험장치를 직접 제작 설치하였고, 여러 바이오연료를 사용하여 선박의 경제적이고 친환경적인 운항에 도움을 주고자 연구하였다. 유채유, 대두유, 폐유채유의 배기배출 물특성에 미치는 영향을 종합적으로 분석한 결과는 연료의 물리적, 화학적 성분이 비슷하여 선박용 엔진에 사용이 가능하고, 연료소비율과 NOx는 약간 증가하였으나, 매연은 많이 감소하는 경향이 확인되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.207-207
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• 2009

Aspen plus는 Aspentech사에서 개발한 공정모사용 프로그램으로서 다양한 화학종의 열역학적 자료를 기반으로 공정설계, 공정최적화, 공정모니터링 등 공정개발에 활용되고 있다. 연료개질기는 수증기 개질반응, 수성가스전이반응, 선택적화학반응으로 구성된 소규모 수소생산공정에 해당된다. 따라서 Aspen 전산모사를 통해 다양한 조건에서의 운전결과를 모사하여 개질기에 미치는 영향을 분석함으로써 운전조건을 최적화 할 수 있다. 연료개질기의 성능에 영향을 미치는 주요인자는 주로 수증기개질 촉매층 출구온도 및 수증기/탄소 비이다. 수증기개질 촉매층의 출구온도를 $660{\sim}740^{\circ}C$로 변화시키면서 개질가스의 조성, 카본 전환율, 개질효율 등을 비교 분석하였다. 또한 수증기/탄소 비를 3~5의 범위에서 변화시키면서 영향을 살펴보았다. 수증기개질 촉매층의 온도가 높을수록 수소생산량이 증가에 따른 효율 증가가 나타났으며 수증기/탄소 비가 증가할 경우에도 개질효율에 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인하였다. 하지만 실제 개질기의 운전에서는 소재의 제약에 따라 운전 온도에 제약이 있으며 수증기/탄소비의 증가 역시 개질기의 부피 증가로 이어지는 단점이 있다는 것을 고려해야 한다. 따라서 반응기 재질, 크기, 운전온도와 개질효율과의 상관관계를 파악하여 개질기의 특성을 최적화 하여야 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권6호
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• pp.470-476
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• 2021

In the near future, with the urgent requirement of environmental protection, hydrogen based energy system is essential. However, at the present time, most of the hydrogen is produced by reforming, which still produces carbon dioxide. This study proposes a high-power electrolytic hydrogen production system based on solid oxide electrolysis cell with no harmful emissions to the environment. Besides that, the parametric study and optimization are also carried to examine the effect of individual parameter and their combination on system efficiency. The result shows that the increase in steam conversion rate and hydrogen molar fraction in incoming stream reduces system efficiency because of the fuel heater power increase. Besides, the higher Faraday efficiency does not always result a higher system efficiency.

• 공업화학
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• 제19권2호
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• pp.199-204
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• 2008

헤미셀룰로오스는 자일로스(xylose)와 만노스(mannose)와 같은 5당류(pentose)로 이루어져 있기 때문에 분해하면 고옥탄가의 연료 물질이나 연료첨가제로서 사용할 수 있는 가능성이 높다. 본 연구에서는 헤미셀룰로오스의 열화학적 전환방법으로 열분해 액화반응을 실시하여 반응온도의 영향, 전환율, 분해특성, 분해생성물질 및 에너지효율 등을 조사하였다. 실험은 튜브반응기로 반응시간 40 min에서 반응온도 $200{\sim}400^{\circ}C$로 변화시켜 가면서 수행하였다. 헤미셀룰로오스의 열분해 액화반응에 의해 생성된 액체 생성물은 주로 케톤류가 많았으며, 2,3-dimethyl-2-cyclopenten-1-one, 2,3,4-trimethyl-2-cyclopentan-1-one, 2-methyl-cyclopentanone과 같은 케톤류는 고옥탄가를 가진 연료 및 연료첨가제로 사용이 가능하였으나 페놀류는 연료로서의 가치가 낮은 것으로 나타났다. 헤미셀룰로오스의 열화학적 전환공정에 의해 생성된 액체 생성물의 발열량은 6680~7170 cal/g이었으며 셀룰로오스의 열분해 액화반응에서 에너지 효율과 질량수율은 $400^{\circ}C$에서 40 min 반응시켰을 때 각각 72.2%, 41.2 g oil/100 g raw material로 가장 좋았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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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.

• 자원리싸이클링
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• 제23권6호
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• pp.40-46
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• 2014

우분의 기본 특성과 우분 탄화물의 특성에 대한 검토를 통해 탄화도, 전환율, 반응속도 및 활성화 에너지에 대하여 고찰하였다. 우분 시료 자체의 저위발열량은 272 kcal/kg로 낮게 나타나 연료로써의 개질이 필요하므로 탄화공정을 이용하여 탄화물의 발열량을 4,300 kcal/kg 이상인 연료로 전환 하였다. 전환율은 반응초기인 10분까지 급격히 증가하였으며, 온도가 증가함에 따라 높게 나타났다. 우분 탄화공정에서의 반응속도는 1차식으로 나타내었으며, 빈도인자(A)는 $1.34{\times}10^{-2}min^{-1}$, 활성화 에너지는 5,196.4 cal/mol로 평가되었다. 반응속도 상수는 $250^{\circ}C$일 때 $0.0679min^{-1}$, $400^{\circ}C$일 때 $0.2107min^{-1}$로 온도가 증가함에 따라 반응속도도 증가하는 것으로 나타났다. 우분 탄화에서의 반응속도에 대한 평가한 결과, 탄화공정의 최적조건은 탄화온도 $350^{\circ}C$, 탄화시간 20분으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.71.2-71.2
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• 2011

300MW 급 태안 IGCC 가스화 플랜트 및 기존 발전소에 CCS 를 설치할 경우에 대해 기술 타당성 검증을 목적으로 CCS 모델링을 수행하였다. CCS Case Studies 는 플랜트 운전부하에 따른 $CO_2$ 제거율, $H_2S$ 제거율, 소모동력 범위 등 플랜트 성능을 예측할 수 있다. Case Studies 결과를 활용하여 설계된 CCS 설비 용량이 운전범위에 적합한지를 판단할 수 있고 과잉 설계되었을 경우 플랜트 건설비를 절감할 수 있다. IGCC 가스화 플랜트에서 생산되는 합성가스의 $CO_2$ 분압, 목표 $CO_2$ 제거율, 경제성을 기준으로 적합한 CCS 공정을 판단한 결과 Selexol 공정이 선정되었다. Selexol 공정은 고압, 고농도의 산성가스 제거에 적합하며 다른 물리적 용매인 Rectisol 공정에 비해 건설비용이 경제적이고 화학 흡수제인 아민과 비교하여 운전 온도 범위가 넓다. CO, $H_2O$ 를 $CO_2$, $H_2$ 로 전환하는 Water Gas Shift Reaction (WGSR) 공정은 Co/Mo 촉매 반응기로 구성되었고 Selexol 공정은 $H_2S$ Absorber, $H_2S$ Stripper, $CO_2$ Absorber, $CO_2$ Flash Drum 로 구성되었다. WGSR+Selexol 모델링은 Wet Scrubber 후단의 합성가스 (40.5 bar, $136{\sim}139^{\circ}C$) 를 대상으로 하였다. WGSR+Selexol 공정 운전 조건 변화 [Process Design Case(PDC), Equipment Design Case(EDC), Turndown Design Case(TDC)] 에 따른 플랜트 모델링 결과를 비교분석 하였다. 주요 분석 내용은 WGSR 설비에서의 CO 의 $CO_2$ 전환 효율, Selexol 설비에서 $CO_2$ 제거 효율, $H_2S$ 제거 효율이다. 모델링 결과 WGSR 설비에서의 CO 의 $CO_2$ 로의 전환율 99.1% 이상, Selexol 설비에서 $CO_2$ 제거율은 91.6% 이상, $H_2S$ 제거율 100%이었다. CCS 설비 설치에 따른 플랜트 성능 영향을 분석하기 위해서 CCS 설비의 Chiller, Compressor, Pump 소비동력을 계산하였다. 모델링 결과 Chiller 는 2.6~8.5 MWth, Compressor 는 3.0~9.6 MWe, Pump 는 1.4~3.0 MWe 범위 이었다. 플랜트 로드가 50%인 TDC 소모동력은 플랜트 로드가 100%인 PDC 소모동력의 절반 수준이었다. 합성가스를 WGS+Selexol 공정을 통해 수소가스로 전환시키면 가스터빈 연료가스의 Lower Heating Value (LHV) 값이 평균 11.5% 감소하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1995년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.133-140
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• 1995

Cyclone 원리를 이용한 Slagging 연소기술은 접선방향으로 고속공급되는 연소용 공기에 의해 석탄입자가 연소실 벽면에 체류하면서 벽면연소가 이루어지며, 3중 선회 유동장의 형성으로 연료의 체재시간이 길며, 고온연소시킴으로서 석탄중의 회분을 연소기내에서 용융제거하는 석탄 직접연소의 신기술이다. 실험용으로 제작된 75 kW급 Slagging 연소기에서 Alaska subbituminous 탄으로 성능실험을 수행한 결과 탄소전환율이 95% 이상이며 회분의 용융제거 효율은 약 70%인 것으로 판명되었으며, 연료의 적용범위를 확대하기 위해 Roto탄, Ulan탄 및 Roto탄에 국내 무연탄인 장성탄을 20% 혼합한 혼합탄에 대한 연소실험과 Alaska탄 입자크기의 영향도 알아보았다. Slagging 연소기의 개발을 위해 소형 연소기 실험결과와 유동장 해석, Cold model test를 거쳐 현재 1MW급 연소기가 설계, 제작되어 실험하는 단계에 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권2호
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• pp.71-79
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• 2010

극초음속 비행체의 속도증가와 엔진효율의 향상으로 비행체와 엔진의 열적부하가 증가하게 되었다. 극초음속 영역에서 공기흐름의 온도는 매우 높기 때문에 공냉방식을 이용한 냉각이 불가능하므로, 비행체 연료를 주 냉각제로써 이용하는 것은 필수적이다. 흡열연료(Endothermic fuels)는 열분해 또는 촉매분해와 같은 흡열반응(Endothermic reaction)을 통해 열을 흡수하는 액체 탄화수소 비행체 연료이다. 흡열반응은 촉매를 이용하여 전환율과 생성물 분포를 변화시킴으로써 개선될 수 있다. 고온의 액체 탄화수소는 코킹 생성을 유발하여 열교환기의 효율을 저하시키고 촉매 비활성을 촉진시킬 수 있기 때문에, 흡열연료의 흡열능력은 코킹생성(Coke formation)이 발생하기 전까지의 온도로 제한한다. 본 연구 에서는 흡열연료를 적용한 주요 냉각기술동향과 흡열연료의 특성이 기술되었다.

• 한국가스학회지
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• 제16권6호
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• pp.17-22
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• 2012

본 연구에서는 플라즈마 반응기를 이용한 자동차용 LPG 연료의 개질 특성에 대해서 실험하였다. 실험에서 사용된 플라즈마 반응기술은 종전의 촉매반응기술에 비해서 빠른 기동시간 및 연소기 부하변동 응답성, 단순하고 소형화가 가능한 장점을 가지고 있어 차량의 온-보드형 개질에 적합하다. 본 개질 반응의 특성을 평가하기 위해 플라즈마 반응기로 공급되는 $O_2$/C 비와 공급되는 공기와 LPG의 총 유량 및 플라즈마 공급전력을 주요 변수로 실험하였다. 공급되는 전력이 일정할 때, $O_2$/C 비 변화 실험에서는 완전산화 조건으로 갈수록 LPG 전환율은 증가하지만 수소의 선택도는 감소되었다. 높은 수소 선택도와 수율을 동시에 만족시키는 $O_2$/C 비는 20~50lpm 조건에서 0.8~0.9 이었으며, 총 유량이 증가할수록 LPG 전환율과 수소 수율이 감소하는 경향을 나타내었다.