• Journal of the KSME
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• v.35 no.7
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• pp.620-637
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• 1995

이 글에서는 유동층소각로와 관련된 기술적 사항을 정리하고자 한다. 일부 교과서적인 내용이 서술되어 있으나, 자세한 이론적 고찰보다는 현상적인 이해에 중점을 두고, 실제 유동층 소각로와 관련된 분야에서 연구를 수행하는 연구자들과의 토론 및 설계시 고려하여야 할 사항들을 간략히 포함한다. 일반적으로 유동층은 효울적인 화학반응로로서 주로 이용되고 있으나, 이 글에서는 환경 및 에너지분야와 일정한 관계가 있는 폐기물 소각로 및 석탄연소로로서의 유동층의 응용에 초점을 맞추고 있다. 우선 환경 및 에너지산업의 현황을 이해함으로써 유동층의 핵심적 역할 담당 가능성을 밝힌다. 그리고 소각로의 종류 및 유동층의 역사와 응용에 대하여 각략히 설명 한다. 여타의 소각로와는 다른 특성인 기포유동특성 및 유동화에 대하여 논함으로써 유동층에 대한 기본현상을 파악한다. 유동층 소각로의 중요한 기능인 공해물질의 노내처리에 대하여 논 의하고, 기포유동층보다 효율적인 순환유동층 및 가압유동층의 특성과 역할을 소개한다. 그리고 유동층 소각로의 예로 일본의 폐기물소각로 및 하수슬러지 소각로개발 현황을 소개한다. 최종 적으로는 유동장 소각로의 실제 설계과장에 대하여 간략히 해설한다.

• Journal of the KSME
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• v.21 no.3
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• pp.166-174
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• 1981

광물질(회분, 석회석 또는 모래) 입자의 "유동층" (fuidised bed)에 연료를 유입하여 연소시키는 소위 "유동층 연소" 기술은 최근 몇년동안 상당한 발전을 보이고 있다. 왜냐하면 유동층 연소는 특히 저발열량 연료 (저질탄, 쓰레기등)의 연소에 있어서 여러 가지 장점을 갖고 있기 때문이다. 저질탄의 연소에 있어서 이 유동층 연소 기술이 갖는 장점을 열거하면 다음과 같다. a) 회분성분이나 비활성(inert) 성분의 조성이 균일하지 않은 저질탄의 연소능력 b) 열전달 면에서 부식문제의 저하 c) 보통 미분연소때보다 입도가 커도 완전연소가 가능하므로 분탄제조비가 저렴 여기서는 이러한 장점을 가진 저질탄의 유동층 연소에 대해서, International Energy Agency에서 1978년 발행된 Combustion of low grade coal 보고서를 중심으로 살펴보기로 한다. 보고서를 중심으로 살펴보기로 한다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1999.11a
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• pp.57-60
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• 1999

순환유동층 보일러는 연소로 (상승관: riser)내에 공기를 고속으로 주입하여 비말동반되는 고체입자를 사이클론에서 포집 하여 재주입하는 유동층을 이르는 것으로, 난류유동층(turbulent fluidized bed), 고속유동층(fast fluidized bed) 그리고 희박상 유동(dilute phase flow) 영역에서 조업이 이루어진다. 순환유동층은 비교적 높은 기체 유속에서 조업이 이루어지기 때문에 고체입자의 혼합 및 비산 그리고 재순환이 격렬하게 이루어지고, 기-고체간 접촉효율 및 전열계수가 높아 전체적인 처리량 및 효율이 좋은 장점을 가지고 있다.(중략)

• Journal of the KSME
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• v.53 no.6
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• pp.46-50
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• 2013

유동층기술은 물리반응 공정, 화학반응 공정, 에너지 변환공정 등 다양한 산업 분야에 오랫동안 적용되어 왔다. 이 글에서는 여러 산업분야 중 최근 환경 분야에 적용된 유동층 반응기 설계기술, 특히 건식흡수제를 이용한 다단 $CO_2$ 포집공정용 유동층 반응기 설계를 위한 유동층 열교환기 설계 기술에 대해 소개 하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2002.04a
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• pp.342-346
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• 2002

불포화 층상 해안 대수층 내에서의 밀도 의존적 지하수 유동 및 염분 이동에 대한 연구를 위해 하나의 지하수 유동-용질 이동 연동 수치 모델이 제시되었다. 이 수치 모델은 밀도 의존적 지하수 유동 지배 방정식, 염분 이동 지배 방정식 및 농도와 밀도의 관계식, 그리고 유한 요소법에 기초하여 개발되었다. 서로 다른 두가지 성질의 불포화 대수층이 고려되었다. 하나는 사질토층 위에 점토층이 존재하는 층상 대수층이고, 다른 하나는 사질토층과 점토층이 혼합된 두가지 물질로 구성된 균질화된 대수층이다. 수치모델의 결과는 층상 불균질성 (layered heterogeneity)가 해안 대수층 내에서의 밀도의존적 지하수 유동과 염분 이동에 있어서 매우 중요한 역할을 하고 있음을 보여준다. 그러한 층상 불균질성의 효과는 사질토층과 점토층과의 현저한 수리학적 및 수리역학적 성질의 차이에 기인한다 따라서 실제 해안 대수층 내에서 관찰되는 점토층을 적절히 고려하는 것이 보다 합리적고 타당한 해안 대수층내에서의 밀도 의존적 지하수 유동 및 염분 이동 해석을 가능하게 할 것이다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2000.11a
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• pp.97-100
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• 2000

유동층 열교환기 (Fluidized Bed Heat Exchanger; FBHE) 는 온도 균일성이라는 유동층의 특징을 이용하여 적당한 전열면적을 갖는 열교환관을 층 내 설치하여 일정한 양의 열을 전열시키는 것으로, 최근 순환유동층 연소로의 scale-up 을 통한 열용량 증대와 함께 고온의 재순환물질로부터 열을 회수, 연소로의 온도제어 및 열회수율의 극대화를 얻고자 재순환부에 연결하여 사용하고 있다. 또한, 가압순환유동층의 개발과 더불어 유효열전달 면적의 증대를 통한 상대적인 연소로 소형화를 위해 채택되고 있다. 특히, 유동층 열교환기는 전체 공정에서 20-60% 의 열을 회수할 수 있어, 열전달에 있어 매우 중요한 역할을 차지한다.(중략)

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 2004.04a
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• pp.114-118
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• 2004

울산지역의 대수층 분포특성과 지하수 유동특성에 관해 연구하기 위해 크리깅 기법을 이용하였다. 울산지역의 시추자료 1,783개 지점과 지하수위자료 총 1,171개 지점에 대하여 2년간(2002년～2003) 자료를 획득하여 분석하였다. 본 연구지역의 표고 충적층 하부경계 심도, 충적층, 하부경계 심도, 충적층 층후, 풍화대 층후, 충적층-풍화대 층후, 대수층 단면, 지하수위 그리고 지하수유동 분석을 하기 위해 베리오그램 분석한 결과 풍화대 하부경계 심도에 지수형모델(exponential model), 나머지 지하수위를 포함한 성분들은 모두 구상형모델(shperical model)이 가장 적합하게 나타났다. 울산지역 대수층의 경우 산악지역은 얕은 충적층과 풍화대 분포가 나타나는 반면, 남구는 충적층, 북구는 풍화대 발달이 우세하게 나타났다. 그리고 울산지역의 충적층과 풍화대 층후 분포특성이 울산단층을 따라 층후가 두껍게 나타났다. 지하수 유동은 고지형의 북구와 동구 산악지역에서 바다에 인접한 내륙지역으로 지하수 유동특성을 보였으며, 울산의 4개구는 산악지역, 태화강, 동천강, 울산단층 그리고 충적층과 풍화대가 잘 발달된 대수층을 따라 지하수유동 특성이 잘 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.111.1-111.1
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• 2010

석탄가스화복합발전(IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle)의 고온 고압 합성가스로부터 $CO_2$를 저비용으로 포집하기 위한 연소전 포집 기술 중 유동층 촉진수성가스전환(SEWGS) 공정이 제안되어 연구개발 중에 있다. 연소전 $CO_2$ 포집을 위한 SEWGS 공정은 동일한 2탑 순환 유동층 반응기에서 고온 고압의 합성가스($H_2$, CO)를 유동층 WGS 촉매를 사용하여 CO를 $CO_2$로 전환하는 동시에 전환반응으로 생성된 $CO_2$를 흡수제를 이용하여 포집하는 기술이다. 본 연구는 $CO_2$ 회수와 WGS 반응이 동시에 이루어지는 공정에 적용 가능한 건식 재생 흡수제 및 유동층 WGS 촉매 개발을 목표로 $CO_2$ 흡수제(P Series) 및 WGS 촉매(PC Series) 조성을 제안하고 분무건조기를 이용하여 6~8kg/batch로 성형 제조하였다. 제조된 $CO_2$ 흡수제 및 촉매의 특성 평가 결과 내마모도(Attrition resistance)를 포함한 물리적 특성이 유동층 공정의 요구조건을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 모사 석탄 합성가스를 이용하여 20bar, $200^{\circ}C$ 흡수/$400^{\circ}C$ 재생 조건에서 열중량 분석기(TGA) 및 가압 유동층(Fluidized-bed) 반응기를 통한 흡수제의 $CO_2$ 흡수능 평가를 수행하였다. 그 결과 내마모도(AI) 3% 이하로 기계적 강도가 우수하며, $CO_2$ 흡수능 17.6 wt%(TGA) 및 11wt%(가압 유동층)를 나타냈다. 유동층 WGS 특성 평가 결과 내마모도가 7~35%로 우수하였고, CO 전환율은 $200^{\circ}C$에서 80% 이상으로, 유동층 SEWGS 공정에 적용 가능한 특성을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.52 no.1
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• pp.81-87
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• 2014

Flow characteristics and the operating range of gas velocity was investigated for a two-stage bubbling fluidized-bed (0.1 m-i.d., 1.2 m-high) that had continuous solids feed and discharge. Solids were fed in to the upper fluidized-bed and overflowed into the bed section of the lower fluidized-bed through a standpipe (0.025 m-i.d.). The standpipe was simply a dense solids bed with no mechanical or non-mechanical valves. The solids overflowed the lower bed for discharge. The fluidizing gas was fed to the lower fluidized-bed and the exit gas was also used to fluidize the upper bed. Air was used as fluidizing gas and mixture of coarse (< $1000{\mu}m$ in diameter and $3090kg/m^3$ in apparent density) and fine (< $100{\mu}m$ in diameter and $4400kg/m^3$ in apparent density) particles were used as bed materials. The proportion of fine particles was employed as the experimental variable. The gas velocity of the lower fluidized-bed was defined as collapse velocity in the condition that the standpipe was emptied by upflow gas bypassing from the lower fluidized-bed. It could be used as the maximum operating velocity of the present process. The collapse velocity decreased after an initial increase as the proportion of fine particles increased. The maximum took place at the proportion of fine particles 30%. The trend of the collapse velocity was similar with that of standpipe pressure drop. The collapse velocity was expressed as a function of bulk density of particles and voidage of static bed. It increased with an increase of bulk density, however, decreased with an increase of voidage of static bed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.46 no.4
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• pp.707-713
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• 2008

Characteristics of minimum fluidization velocity and pressure fluctuations were investigated in an annular fluidized bed whose diameter was 0.102 m and 2.0 m in height. Effects of gas velocity, particle size and bed temperature on the minimum fluidization velocity and pressure fluctuations were examined. The values of minimum fluidization velocity obtained by means of three different methods were very similar each other. The correlation dimension could be a quantitative parameter for expression the resultant complex behavior of gas and solid mixture in the annular fluidized bed. The value of correlation dimension increased with increasing gas velocity, fluidized particle size and temperature in the bed. The minimum fluidization velocity could be determined by means of correlation dimension of pressure fluctuations as well as pressure drop in the bed and standard deviation of pressure fluctuations. The minimum fluidization velocity increased with increasing particle size but decreased with increasing bed temperature in annular fluidized beds. The minimum fluidization velocity was well correlated in therms of correlation dimension as well as operating variables within experimented conditions of this study.