• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2002년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.173-177
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• 2002

두 개의 유동층 사이를 순환하는 금속매체(Metal or Metal oxide)를 이용하여 공기에 의한 금속매체의 산화와 기체연료(H$_2$, CO, CH$_4$등)에 의한 금속산화물의 환원반응이 별개의 반응기에서 일어나게 하는 새로운 개념의 연소기술인 매체순환식 가스연소기술은 공기와 기체연료를 직접 접촉시켜 반응하는 기존의 가스연소기에 비해 많은 장점을 가지고 있다.(중략)

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.81-84
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• 1999

순환유동층 (Circulating Fluidized Bed : CFB) 은 기존의 기포유동층에 비하여 높은 유속에서 조업되는 반응기로, 고속의 기체와 크기가 작은 고체 입자간의 긴밀한 접촉을 통하여 비교적 대규모의 여러 가지 화학적, 물리적 작업을 수행하는 유동층기술의 한 분야이다. 순환유동층은 1940년부터 공업적으로 이용되기 시작하였으며 현재에는 가솔린의 제조, 석탄의 연소, 가스화 등에 널리 사용되고 있다.(중략)

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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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.

• 기계저널
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• 제30권6호
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• pp.521-534
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• 1990

유동층 연소방식을 이용한 열병합설비는 상당수가 전세계적으로 성공리에 운전되고 있으며, 연료의 폭넓은 수용성, 저온연소에 기인한 저공해 특성으로 인해 기존연소 방식보다 월등한 강 점이 인정되고 있다. 따라서 에너지 활용의 극대화와 환경오염의 최소화라는 두가지 명제를 만족시키는 금세기 최대의 매력적인 석탄 연소 방법으로서 유동층 연소 기술은 지속적인 확산이 예상된다. 그러나 그 동안의 문제가 제작자와 사용자의 노력에 의해 거의 해결되었다고는 하나, 아직도 대형화 및 기본설계상의 문제가 부분적으로 해결되어야할 숙제로 남아 있다. 최근의 추세는 다양한 형태의 설계개념이 차츰 서로 비슷해지는 추세로서, 이는 구체적인 설계과정에서 최적 시스템으로 취합되는 경향을 나타내고 있다. 각공정에 맞는 최적 시스템/최적 설계를 도 입하기 위해서는 각 제작자의 독특한 시스템에 대한 검토 분석이 있어야 하며, 사용코자하는 연료와 석회석의 물리화학적 특성을 사전에 분석하여 선택코자 하는 유동층 시스템과의 적합성 여부에 대한 사전 검토가 요망된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.236-241
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• 2009

사각 스월 연소기의 냉각 유동에 의한 비반응 난류 유동 특성을 파악하기 위하여 3차원 Large Eddy Simulation(LES)을 수행하였고, 후처리 기법으로 Proper Orthogonal Decomposition(POD) 분석을 이용하였다. 해석에 이용된 연소기 모델은 GEAE사의 LM6000 연소기이다. 냉각 유동의 유입시 전단층(shear layer)의 속도 증가로 인해 중심 재순환 영역의 와류 강도는 강해진 반면 코너 재순환 영역의 와류 강도는 약해진 것을 관찰하였다. 또한 연소실 내 압력변동 폭이 감소하였으며, longitudinal acoustic mode의 감쇠가 두드러지게 나타난 것을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권11호
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• pp.861-869
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• 2015

본 연구에서는 서로 다른 항력 모델이 원추형 유동층 연소기 내의 수력학적 특성과 열전달 현상에 미치는 영향에 대해, 입자상 유동에 대한 분자운동론을 적용한 오일러-오일러 모델을 사용하여 수치 해석적으로 연구하였다. Gidaspow 항력 모델과 Syamlal-O'Brien 항력 모델에 대해 유입 공기의 속도와 입자의 크기를 변화시키면서 연소기 내의 압력강하나 베드 팽창률 및 벽과 베드 사이의 열전달 계수의 변화를 조사하였다. 그 결과 베드의 팽창률은 속도가 증가함에 따라 커졌으며 압력강하는 속도의 증가에 따라 감소하였다. 벽과 베드 사이의 열전달 계수는 유입 속도가 증가하면 증가하고 입자의 크기가 증가하면 감소하는 것으로 나타났다. 베드의 팽창률이나 압력 강하와 같은 수력학적 특성은 항력 모델에 큰 영향을 받지 않았으나 열전달 계수는 항력 모델에 따라 차이가 나타났다.

• 에너지공학
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• 제12권4호
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• pp.289-301
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• 2003

매체순환식 가스연소기의 개발을 위해 산화반응기와 환원반응기가 연계된 2탑 가압순환유동층 조건의 50kWth 매체순환식 가스연소기에 대해 물질수지와 에너지수지를 통한 개념설계를 수행하였다. 매체순환식 가스연소기의 물질수지를 통해 산화반응기는 상승관 형태의 고속유동층 조건으로, 환원반응기는 기포유동층 조건으로 반응기 형태를 결정하였다. 물질수지와 에너지수지에 의해 계산된 층내 고체량, 고체순환량 및 반응기 크기는 장치제작 및 실제조업에 적당한 범위의 값을 나타내었으며 산소공여입자의 반응속도는 만족할 만한 수준에 도달하는 것으로 확인되었다. 본 연구의 개념설계 결과에 의하면 매체순환식 가스연소기의 조업조건은 상용 순환유동층의 조업조건과 유사하였으며 실제공정에 적용하기에 무리가 없는 것으로 사료되었다. 본 연구에서 개발된 설계 tool을 이용하여 시스템의 용량, 조업압력, 산소공여입자 중의금속산화물의 함량, 수증기 주입량, 기체유속 및 고체층 높이 등의 변화에 따른 설계 값의 변화를 해석하였으며 이를 통해 조업조건 변화에 따른 시스템의 성능변화를 예측할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.422-428
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• 2011

금속을 청정 에너지원으로 이용하기 위해 분말형 금속연료 연소시스템이 필요하고, 이에 대한 선행연구로 분말을 정량 공급할 수 있는 공급기를 설계 제작하였다. 유동층 방식의 분말 공급에 영향을 미칠 수 있는 변수들을 피스톤 및 벤츄리관이 적용된 공급 방법을 사용하여 통제한 후, 조절 가능한 공급기 내부 압력만을 변수로 하여 중요 성능인 분말 공급량을 직접적인 중량 측정 방법으로 측정하였다. 측정 실험의 결과로부터 연소시스템에 적용할 공급기의 작동 조건을 도출할 수 있었고, 작동 조건에서 벗어난 영역에서 분말 공급기가 가지고 있는 문제점을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.110.2-110.2
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• 2010

현재 상용가능한 연소전 $CO_2$ 포집 기술은 습식 스크러빙 방식으로 고온의 합성가스를 상온 수준으로 온도를 낮춘 후 $CO_2$를 포집해야 하고 포집된 $CO_2$의 압력이 낮아 재압축하여 저장소로 보내야 함에 따라 큰 폭의 열효율 손실이 불가피하다. 고온 고압에서 이산화탄소를 포집할수 있는 고체 흡수제를 이용할 경우 이산화탄소 포집 치 저장 추가에 따른 시스템 효율 저하를 최소화할 수 있다. 고체 $CO_2$ 흡수제는 서로 연결된 두 개의 유동층 반응기를 순환하면서 흡수탑에서는 합성가스 중의 $CO_2$를 흡수하고 재생탑에서는 고온의 수증기와 접촉하여 흡수된 $CO_2$를 다시 배출함으로써 재생된다. 따라서 건식 재생 $CO_2$ 흡수제는 유동층 공정에 응용가능한 물성과 함께 높은 $CO_2$ 흡수능과 빠른 반응성이 요구된다. 본 연구에서는 유동층 공정에 적합한 물성을 가진 연소전 $CO_2$ 포집용 고체 흡수제를 분무건조법으로 제조하였으며, 모사 합성가스를 이용하여 열중량분석기와 기포유동층반응기를 이용하여 $200^{\circ}C$ 흡수, $400^{\circ}C$ 재생, 압력 20 bar 조건으로 반응성을 측정하였다. 개발된 고체 $CO_2$ 흡수제는 열중량분석기에서는 반응 후 10-13 wt%의 무게증가를 나타내었고 기포유동층반응기에서는 8-10 wt%의 $CO_2$ 흡수능을 보여주었다. 특히 수증기의 함량이 10% 이상에서 높은 흡수능을 나타내어 수증기가 반응에 크게 작용하고 있음을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권6호
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• pp.846-853
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• 2017

순환유동층 모사장치와 $30kW_{th}$급 파일럿 연소기를 활용하여 슬러지 순산소 유동층 연소특성을 살펴보았다. 순환유동층 모사실험에서 최소유동화속도($U_{mf}$)는 0.120 m/s로 계산되었고, 고속유동화를 위한 공탑속도는 2.5 m/s 이상으로 결정되었다. 파일럿 연소실험에서는 일반공기 및 21~40% 순산소 연소실험이 수행되었다. 배출가스 온도의 경우 21~25% 순산소 연소가 일반공기 및 30% 이상의 순산소 연소보다 상대적으로 높았다. 또한, 배출가스 중 $CO_2$ 배출농도가 21~25% 순산소 연소 범위에서 80% 이상으로 나타났다. 이를 고려한 전반적인 연소특성을 살펴 보았을 때 25% 순산소 연소가 본 슬러지 연료 연소에 대한 장시간 운전에 있어 보다 적합한 것으로 사료된다.