• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권6호
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• pp.31-37
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• 2010

본 연구에서는 multi-bed 플레이트로 폐열재생 부분과 촉매반응 부분으로 구성되어 있는 복합열산화 시스템(Hybrid Thermal Oxidation System)을 이용하여 저온에서 주입 밸브 교체 시간간격과 유입유량을 변화시켜 VOCs(MEK와 Toluene) 제거를 평가하고자 하였다. $350^{\circ}C$의 연소온도 조건에서 VOCs는 완전히 전환되었으며 당량비에 따른 전환율 또한 100%에 근접하였고, HTO 시스템의 연소실은 좌우측의 온도가 균형을 이루며 열효율이 매우 높아 폐열회수 및 재생이 효율적이었다. 주입 밸브 교체 시간간격과 유입 유량 변화에 따른 HTO시스템에서의 VOCs 제거 효율은, MEK와 Toluene 모두 안정적으로 높은 91.1~97.4%의 효율을 나타내었으며, 보조연료량 증가보다는 밸브교대시간을 길게 하였을때 제거 효율이 증가하는 경향을 보여 보조연료량 증가보다 밸브교대시간을 증가시키는 것이 제거 효율을 높이는데 효율적으로 판단된다. 이와 같은 연구결과를 고려할 때 HTO시스템은 저농에서도 VOCs 제거, 특히 MEK과 Toluene 제거에 매우 안정적이며 콤팩트한 시스템으로 판단되며, 적은 설치 부지로 중소기업이 요구하는 새로운 VOCs 제거 시스템으로 적용 가능하리라 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.163.1-163.1
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• 2010

2030년까지 신재생에너지발전 비중을 11%로 높이겠다는 정책목표 달성을 위한 정부의 지원방안이 현행 발전차액지원제도(FIT)에서 2012년부터는 신재생에너지의무할당제(RPS)로 전환된다. 전원별로 정해진 발전량에 대해 정부가 일정한 가격으로 구매해주는 현행 제도 하에서 신재생에너지발전사업자는 중장기 가격을 보장받음으로써 수익성을 초기에 확정할 수 있는 장점이 있는 반면 정부 입장에서는 보급이 확대될수록 막대한 재정부담이 발생하고 경쟁을 통해 생산 비용을 낮추기 위한 유인이 부족한 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 도입되는 의무할당제는 일정 설비규모 이상의 발전사업자에게 신재생에너지발전 의무량을 부과하고 의무대상자가 의무이행의 수단으로 공급인증서(REC)를 발급받거나 구매하여 의무를 이행토록 하는 제도로서 공급인증서 가격 결정을 시장기능에 맡김으로써 신재생에너지 사업자간 경쟁을 촉진시켜 생산비용을 절감하고 정부의 재정부담을 완화하는 장점이 있는 반면 신재생에너지발전사업자 입장에서는 수익성 분석이 복잡해지고 리스크가 증가하는 문제점이 있다. 특히 발전용 연료전지를 활용한 발전사업의 경우 다른 신재생에너지원과 달리 설비투자비용(CAPEX) 외에 가스요금 및 핵심부품의 주기적인 교체 등을 위한 운영비용(OPEX)의 비중이 작지 않기 때문에 더욱 정밀한 분석이 필요하다. 본 연구에서는 신재생에너지발전사업자 입장에서 비용과 편익에 영향을 미치는 각 요소와 그 영향을 파악함으로써 발전용 연료전지의 경제성 분석을 시도해 보았다.

• 유기물자원화
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• 제14권4호
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• pp.93-103
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• 2006

바이오가스는 유기물의 혐기소화과정에서 생기는 부산물로 열에너지와 전기에너지로 사용되어왔다. 바이오디젤생산의 반응물과 연료로 사용되고 있는 메탄올의 수요는 꾸준히 증가하고 있다. 본 총설에서는 메탄올을 메탄올로 전환하는 직접부분산화법의 최근 발전 동향을 간략한 메탄올합성의 역사와 함께 다루었으며, 산업 규모에서 주로 사용되고 있는 증기개질반응과 현재 연구단계에서 발전하고 있는 촉매산화법을 비교하였다. 이 총설에서는 바이오가스로부터 메탄올전환의 가능성이 기술적인 측면과 경제적 실용성 면에서 제시되었다.

• 청정기술
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• 제26권2호
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• pp.96-101
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• 2020

이 논문에서는 3세대 바이오매스 중 거대조류, 즉 해조류 바이오매스로부터 유래된 바이오가스를 연료로 사용하여 열, 전력 및 수소를 생산하는 삼중발전의 타당성 평가를 수행하였다. 이를 위해 3 MW급 고체산화물 연료전지와 가스터빈, 그리고 유기 랭킨 사이클로 이루어진 상용 규모의 열, 전력 및 수소 생산공정을 공정모사기를 사용하여 설계, 모사하였고, 공정모사로 부터 얻은 열 및 물질 수지를 통해 각 단위조작 장치의 가격을 추정하고 경제성을 분석하였다. 수소를 생산하기 위해 고체산화물 연료전지의 설계를 수정하였는데, 연료전지 내 애프터-버너를 제거하고 수성-가스 전환 반응기를 추가하였다. 공정모사 결과 설계된 삼중발전 공정은 시간당 3.47톤의 건조 갈조류 원료로부터 생산된 2톤의 바이오가스를 이용하여 2.3 MW의 전력과 50 kg hr^-1의 수소를 37%의 효율로 생산한다. 이 결과를 토대로 가장 현실적인 시나리오에 대해 경제적으로 평가하고 BESP (breakeven electricity selling price)를 계산하였는데, ¢10.45 kWh^-1로 기존의 고정 발전 대비 동등 이상의 수준으로 나타났다.

• 청정기술
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• 제28권2호
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• pp.163-173
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• 2022

지구 온난화를 완화시키고 석유고갈 문제를 피할 수 있는 수단의 하나로서 바이오 연료에 대한 많은 연구 개발이 지금까지 30년 넘게 이루어졌다. 하지만 일부 1세대 및 2세대 바이오 연료의 제한적인 보급이 이루어졌을 뿐, 광범위한 바이오 연료의 보급은 아직도 요원하다. 비교적 최근에 연구가 시작된 해조류 바이오매스 유래 3세대 바이오는 경우 많은 장점을 가지고 있음에도 불구하고 상업 규모의 해조류 바이오 리파이너리의 보급은 아직도 멀기만 하다. 이 총설에서는 광범위한 문헌조사와 10년 넘게 해조류 바이오 리파이너리의 타당성 연구를 수행한 저자의 경험을 토대로 해조류와 해조류의 양식부터 최종 제품인 바이오 연료 생산까지 가치사슬 전반에 걸쳐 해조류 바이오 리파이너리가 가진 장점과 단점을 살펴보고자 한다. 이 관점에서 문헌조사는 (1) 전 세계 해조류 생산 및 연구 개발 현황, (2) 실험실 규모 실험에 기초한 해조류로부터 바이오 연료 생산을 위한 전환 기술, 그리고 (3) 대규모 해조류 바이오 리파이너리 타당성 연구를 포함할 것이다. 그리고 해조류 바이오 연료 상업화에 예상되는 주요 문제점을 확인하고 마지막으로 현재의 해조류 바이오 리파이너리 기술 현황과 유망한 미래 전망에 대한 저자의 견해가 정리될 것이다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.158-159
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• 2022

기후위기로 인해 온실가스 감축을 비롯한 다양한 환경규제가 발효되고 있다. 이는 어느 특정 산업분야에 그치지 않고, 전세계적인고산업 전반에 영향을 미치고 있다. 이러한 이유로 IMO와 각국 정부에서는 조선·해운산업관련한 전략과 정책을 발표하고 있는 상황이다. 현행규정은 기존 화석연료를 사용하면서 스크러버와 같은 부가설비를 통해 일정부분 해결가능하겠지만, 궁극적으로는 에너지 전환을 통해 선박에서 발생하는 배출가스에서 이산화탄소(CO₂)와 같은 온실가스의 배출을 제한해야 한다. 이를 위해서는 전통연료인 기름과 천연가스를 대체할 수 있는 연료를 개발해야한다. 그중에서 수소는 연료로 사용할 때 오염물질을 배출하지않는 청정에너지로써 주목을 받고 있다. 하지만, 수소를 폭발범위가 넓고 확산속도가 빨라 이에대한 연구가 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 수소추진선박의 연료준비실내에서 수소 누출이 발생하였을 때 그 경향을 분석하고 환기특성을 알아보고자 하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제12권4호
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• pp.293-305
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• 2001

최근 디젤 대체 연료 및 발전용 연료로서 그 가능성을 인정받고 있는 DME(dimethyl ether, $CH_{3}OCH_{3}$)를 이용하여 수소를 생산하는 방법으로 DME 수증기 개질반응의 기초 실험을 수행하였다. DME 개질 반응의 생성물의 평형 조성 분포를 온도, 압력, 원료의 공급비$(H_{2}O/DME)$를 변수로 하여 열역학적으로 해석하였고, DME, 에탄올, 또는 메탄올 수증기 개질 반응의 생성물의 분포를 비교하여 수소 생산을 위한 공급원료로의 가능성을 검토하였다. 여러 종류의 개질 촉매를 사용하여 DME 개질 반응을 수행해 본 결과, 반응온도 $300^{\circ}C$, 반응압력 1atm, 원료 공급비$(H_{2}O/DME)=3$인 반응조건에서 1.0wt% $Pd/{\gamma}$-alumina가 가장 좋은 활성 및 60% 이상의 수소 선택도를 보여주었으, 또한 원료의 공급비가 증가함에 따라 DME의 전환율 및 주 생성물인 수소의 수율이 현저하게 증가함을 보여주었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.461-461
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• 2007

석탄을 합성석유로 전환시키는 석탄액화(CTL) 공장은 2차 세계대전시 독일 및 영국에서 가동되어 대량의 연료를 공급한 바 있다. 전후 대형 유전이 발견되어 값싼 석유가 공급되면서 CTL 공장의 운전은 중단되었다. 남아프리카공화국의 Sasol사만이 유일하게 1955년에 CTL공장의 조업을 시작하여 현재 하루 15만배럴의 석탄합성석유를 생산하고 있다. 최근 고유가가 지속되고 석유공급에 대한 불안감 때문에 여러 개의 석탄액화 프로젝트가 진행되고 있다. 중국은 2030년까지 석탄합성석유를 연간 3천만톤(60만배렬/일) 생산할 계획을 수립하였고, 2만배럴/일 규모의 석탄직접액화공장이 2008년 완공될 예정이다. 미국에서도 8개의 CTL 프로젝트가 진행되고 있다. 호주, 필리핀, 인도네시아, 인도 등에서도 석탄액화 프로젝트를 추진하고 있다. 석유를 전량 수입하는 우리나라도 에너지안보 차원에서 CTL에 대한 접근이 필요하다. 본고에서는 한국에너지기술연구원에서 추진되고 있는 석탄 기준 10톤/일급 석탄 합성석유 생산 공정 설계, 설비 시공 현황 및 향후 계획에 대하여 기술하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.112.2-112.2
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• 2011

미곡종합처리장에서 발생되는 농업부산물인 왕겨는 대부분 퇴비의 재료로 활용되고 있으며, 수익성이 없는 것으로 알려져 있다. 근래에 화석자원의 고갈이 진행되면서, 왕겨, 볏짚을 포함한 농업부산물은 화석연료와 달리 재생이 가능하고 지속 가능한 자원으로 각광을 받고 있다. 바이오매스를 이용하는 신재생에너지 기술로는 생물학적, 열화학적, 물리적 변환 기술 등이 있다. 그중 열화학적 변환 기술은 반응시간이 짧고, 단위부피당 처리량이 높으며 공정상의 폐기물이 적은 장점을 지니고 있어 왕겨의 에너지 활용에 효율적인 기술로 알려져 있다. 왕겨의 열분해 가스화는 CO, $H_2$, $CO_2$, 및 $CH_4$ 가스가 주성분인 합성가스로 전환되는 것을 말하며, 생산된 합성가스는 가스엔진의 발전 연료로 사용될 수 있다. 본 연구에서는 농업부산물인 왕겨를 이용한 열분해 가스화기에서 발생된 합성가스를 정제한 후, 20kW급 가스엔진을 적용하여 합성가스 에너지 활용특성에 관하여 고찰하였다. 그 결과 왕겨의 열분해/가스화반응에 의해 발생된 합성가스를 가스엔진으로 안정적으로 공급하였으며,16kw의 전력이 생산되는 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.107.1-107.1
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• 2011

최근 석유, 가스, 석탄을 비롯한 화석연료의 다량 사용으로 기후변화, 대기오염 등의 환경문제 및 자원 고갈의 우려 때문에 바이오매스는 중요한 화석연료 대체 에너지 자원으로써 큰 관심을 받고 있다. 바이오매스 자원을 에너지로 전환하는 방법 중 하나인 급속 열분해 공정은 산소가 없는 상태에서 바이오매스를 열적으로 분해하여 액상 상태의 생성물을 회수하는 공정으로, 증기상의 열분해 가스를 응축하여 회수하게 된다. 바이오매스의 급속 열분해에 관한 연구는 주로 바이오매스의 종류와 열분해 조건에 따라 회수되는 바이오 원유의 수율 및 물리 화학적 특성에 관한 연구가 수행되고 있으나, 열분해 가스의 응축에 관한 연구는 응축에 수반되는 복잡한 물리적 현상 때문에 미진하다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스의 급속 열분해를 통해 생성되는 증기상의 열분해 가스의 응축 현상을 모사 할 수 있는 모델링 기법에 대해 연구하였다. 급속 열분해 공정을 통해 생성되는 바이오 원유는 수백개의 화합물로 구성되어 있으며, 동일한 바이오매스를 사용한 경우라도 공정조건에 따라 바이오 원유에 포함된 화합물은 달라진다. 따라서 본 연구에서는 바이오 원유의 주요 화합물인 water, propanal, butanal, pentanal, phenol, guaiacol, coniferyl alcohol, formic acid, acetic acid, propanoic acid, butanoid acid를 대상으로 열분해 가스의 응축을 모사하였다. 본 연구에서는 응축 모델링 기법의 검증을 위해 실험결과와 비교하여 정확성을 검증하였으며, 본 연구의 결과를 활용하여 응축 조건 변화에 따른 급속 열분해 가스의 응축률을 예측하고, 이를 이용한 응축 열교환기 설계에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.