• 시스템엔지니어링학술지
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• 제9권2호
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• pp.23-36
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• 2013

Plant industry is one of technology-intensive and most prosperous industries in Korea because of its recent prosperity and promising outlook in export. However, no Korean EPC company has yet been well prepared in lifting their capacity sufficient enough to get the upstream conceptual or basic design and engineering orders for sizable plant projects which are known as the more value-added. If systems engineering, a methodology which developed complex systems such as airplanes and has been justified its effectiveness in Defense and NASA projects, can be integrated with plant engineering which should be developed and applied based on the requirements of so many stakeholders, conditions, lifecycle concepts, and constraints of the projects, huge synergic effect is expected particularly in developing a specific upstream design, which is a conceptual or basic design. The notion of integration with each other between systems engineering and plant engineering can be really the crux of EPC's success in any plant projects. This paper suggests an approach showing a methodology how to dig out, analyze, evaluate, verify and implement the stakeholders' requirements into a plant design in conceptual phase using the theory and skills of systems engineering. ISO/IEC 15288 well known systems engineering standards is used. Carbon capture system is used for a case study, for it is an emerging technology in reducing emissions of carbon dioxide causing global warming from flue gas after combustion. Here systems engineering was proven to play a substantial role in enhancing the capability of designers in developing a conceptual design of whole plant or certain part of crucial plant systems.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권3호
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• pp.152-160
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• 2013

발전소에서 발생되는 산업부산물인 석탄재는 포집방법에 따라 크게 저회와 비산회로 구분되는데, 순환유동층 연소방식에서 발생되는 비산회는 탄산화 반응 인자인 Ca 성분을 다량 포함하고 있다. 탄산화 반응 인자가 풍부한 비산회를 시멘트에 일정량 치환하여 제조한 경화체를 초임계 이산화탄소($CO_2$) 분위기조건에서 반응시켜 제작된 경화체의 기계적 물성향상을 도모하였다. 시멘트 대비 비산회 치환량을 10~40 %까지 10 % 단위로 4수준으로 하여 경화체를 제작하였으며 각각 3, 14, 28일 동안 양생하여 각 양생일 마다 탄산화를 진행하였으며 공정조건 변수로 탄산화 시 발생되는 수분과 미수화 반응물의 추가적인 포졸란 반응을 유도하기 위하여 탄산화 후 7일 동안 추가양생을 실시하였다. 공정조건의 변화를 변수로 둔 경화체의 무게변화율, TG/DTA 분석, 1 % 페놀프탈레인 알칼리성 측정을 통하여 탄산화 진행여부를 확인하였으며, 경화체의 압축강도 측정을 통해 기계적 물성향상을 분석하였다. 임계 탄산화 후 7일간 추가 양생시킨 녹색 건자재의 기계적 물성은 추가 양생하지 않은 시편과 비교해 44 % 향상되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.121.2-121.2
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• 2011

석탄가스화복합발전과 연계하여 사용할 수 있는 $CO_2$분리법으로 연소 전 탈탄소화는 연료가 연소되기 전에 $CO_2$를 회수하는 방법으로 현재 여러가지 분리법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트의 다양한 응용 분야 중 이산화탄소 격리분야에서 합성가스로부터 $CO_2$롤 효과적으로 분리/회수하기 위하여 가스 고형화법에 관한 연구를 진행하였다. 가스 하이드레이트 형성과정에서의 반응 특성을 살펴보기 위하여 순수계와 촉진제 첨가계(TBAB, TBAF, THF)에 대하여 반응시간에 따른 가스소모량 및 기상의 $CO_2$ 조성 변화를 측정하였다. 그 결과 하이드레이트 상에 고농도의 $CO_2$가 포집되는 것을 확인 할 수 있었다. 순수계와 THF 첨가계의 경우 가스 소모량이 다른 계에 비하여 높게 나타났다. 이는 순수계의 경우 구조-I의 큰 동공과 작은 동공에 모두 기체가 점유되기 때문이며, THF 첨가계의 경우 구조-II의 큰 동공에만 기체가 점유되지만 THF의 첨가로 인해 전환율이 증가되기 때문이다. 반면, TBAF와 TBAB 첨가계의 경우에는 상재적으로 낮은 가스 소모량을 보였다. 기체 소모량이 큰 경우 최종 기상의 $CO_2$ 조성이 낮게 나타났다. 그리고 모든 실험조건에서 1시간 이내에 하이드레이트 형성반응이 종결되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 촉진제 첨가에 의한 하이드레이트의 구조적인 변화를 확인하기 위하여 Raman 분광법과 $^1H$-NMR을 이용하여 혼합가스 하이드레이트를 분석하였다. 본 실험으로 얻어진 결과는 가스 고형화법을 이용한 합성가스 분리 공정 설계 및 개발에 중요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

• 대한공간정보학회지
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• 제19권2호
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• pp.39-48
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• 2011

대기 중 온실가스 증가로 인한 지구온난화의 영향으로 각종 자연 재해가 증가하면서, 온실가스에서 가장 큰 비율을 차지하는 이산화탄소의 자연 포집지인 산림이 저장하고 있는 탄소량을 추정하기 위한 많은 연구가 진행 중에 있다. 하지만 국내 지역의 환경에 적합한 탄소저장량 추정 기법 및 자료 선정에 대한 연구는 아직 부족한 상황으로, 이에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 논문에서는 전 세계적으로 탄소저장량 추정에 보편적으로 이용되고 있는 회귀 모델과 $k$NN($k$-Nearest Neighbor) 알고리즘을 이용하여 충청북도 단양군을 대상으로 산림이 저장하고 있는 탄소 저장량을 추정하고 결과를 비교 분석하였다. 연구 자료로써 Landsat TM 영상과 제5차 NFI(National Forest Inventory) 자료를 이용하였으며, 지형효과 보정 및 식생 구분에 특화된 다양한 비율영상을 사용하였다. 분석 결과, 단양군의 탄소저장량 추정에는 회귀 모델보다 $k$NN 알고리즘을 이용하는 것이 더 유리하며, 비율영상의 경우 정확도 향상에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권2호
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• pp.167-185
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• 2016

$CO_2$ 지중저장 기술은 가장 유력한 대용량 온실가스 감축기술의 하나이다. 이 기술을 적용하여 국제적으로 노르웨이, 알제리, 캐나다, 미국 등에서 이미 대규모 실증 및 상용화 사업이 수행되고 있으며, 호주, 일본, 네덜란드, 독일 등 그 밖의 여러 나라에서 다양한 내용과 규모를 갖는 중소규모 실증사업이 진행되고 있다. 한국도 소규모 육상 파일럿 저장 프로젝트와 중규모 해상 저장실증 프로젝트가 추진되어 착실하게 기술개발과 경험확보를 위해 노력하고 있다. $CO_2$ 지중저장 사업은 화석연료의 사용이 다른 에너지원으로 대체되기 전까지 지속적으로 확장될 것으로 예측되고 있으나, 온실가스 감축시장의 불안전성, 사업의 수익구조와 관련된 경제성, 누출에 대한 안전성 등의 위협요소를 갖고 있다. 따라서 이러한 위협을 극복하기 위해 많은 국가와 기업들이 저비용-고효율 지중저장 기술과 안전한 지중저장 기술의 확보를 목표로 연구개발 및 실증사업을 추진하고 있다. 한국의 경우에 저장소가 주요 포집원으로부터 상당한 거리를 갖고 있는 해저에 발달하고 있기 때문에 지중저장 사업의 경제성 확보가 매우 불리한 조건이다. 따라서 정부나 기업이 CCS 기술을 주요 온실가스 감축수단으로 채택하여 대규모 지중저장 사업을 본격적으로 착수하는 것을 주저하고 있다. 한국과 같은 불리한 조건을 갖는 국가의 경우에 특히 대규모 저장소의 확보를 포함한 저비용-고효율 지중저장 기술의 실용화가 절실하게 필요하다. 결론적으로 한국의 $CO_2$ 지중저장 사업의 성공적인 추진을 위해서는 대규모 저장소의 확보, 저비용-고효율 지중저장 기술의 개발과 실증을 통한 실용화, 중소규모 지중저장 실증사업으로 축적한 기술과 경험으로 대규모 지중저장 사업의 효율화 달성이 요구된다. 이를 위한 실천적인 로드맵과 프로그램의 작성과 착실한 이행 역시 중요하다. 이러한 기반이 착실하게 다져질 경우에 한국에서 대규모 CCS 통합실증과 $CO_2$ 지중저장 사업이 본격적으로 개시될 수 있을 것이다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제13권1호
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• pp.9-16
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• 2010

In the power generation industry, various efforts are needed to cope with tightening regulation on carbon dioxide emission. Integrated gasification combined cycle (IGCC) is a relatively environmentally friendly power generation method using coal. Moreover, pre-combustion $CO_2$ capture is possible in the IGCC system. Therefore, much effort is being made to develop advanced IGCC systems. However, removal of $CO_2$ prior to the gas turbine may affect the system performance and operation because the fuel flow, which is supplied to the gas turbine, is reduced in comparison with normal IGCC plants. This study predicts, through a parametric analysis, system performances of both an IGCC plant using normal syngas and a plant with $CO_2$ capture. Performance characteristics are compared and influence of $CO_2$ capture is discussed. By removing $CO_2$ from the syngas, the heating value of the fuel increases, and thus the required fuel flow to the gas turbine is reduced. The resulting reduction in turbine flow lowers the compressor pressure ratio, which alleviates the compressor surge problem. The performance of the bottoming cycle is not influenced much.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 추계학술논문집 1부
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• pp.196-199
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• 2011

In this study we synthesized mesoporous carbon supported CuO by using mesoporous silica i.e. SBA-15 as the template and cupric nitrate trihydrate ($Cu(NO_3)_23H_2O$)as copper source. The porous CuO was characterized with XRD, TGA, SEM and BET. The result reveals porous CuO has good crystal structure with uniform size of spherical crystal particles. The surface are a ($S_{BET}$) of porous CuO was found to be $153.46m^2g^{-1}$ with a total pore volume ($V_p$)of$0.1516cm^3g^{-1}$ and average pore size of 3.9 nm which was much higher than that of commercial CuO ($S_{BET}$, $7.6m^2g^{-1}$; $V_p$, $0.01cm^3g^{-1}$). The obtained porous CuO was studied for adsorption of $CO_2$and the maximum $CO_2$ adsorption capacity was found to be 67.5 mg/g of the sorbent at $25^{\circ}C$.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권12호
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• pp.1056-1063
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• 2010

We present a new joining method for Pd-Cu membrane foils used as permeation tubes to collect $CO_2$. Since foils have poor mechanical strength, joining should be done at low temperatures to reduce residual stresses and without joining pressure. This contradicts the well known conditions for good contact between base materials that determines joint qualities. We selected Sn-Ag-Cu alloys that are highly reactive with Pd and Cu as a filler metal. As the filler melts at joining temperatures as low as $220{\sim}280^{\circ}C$, Pd and Cu are dissolved into the melt and react with the filler elements, which raises the melting temperature of the filler based on eutectic structures among the elements. Then, isothermal solidification progresses for the rest of the joining time. Intermetallic compounds (IMC) in the joints, one of the main factors for brittle joints, are inevitably formed. However, by optimizing both joining time and temperature, we balanced the wettability with IMC. Sealing test results confirmed that the joints are mechanically reliable during operation.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권6호
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• pp.914-921
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• 2022

국제해사기구는 친환경규제로 2008년 대비 2050년까지 선박의 이산화탄소 배출량을 70%, 온실가스 배출량을 50% 줄이겠다는 목표를 세웠다. 선주 및 조선소에서는 이를 만족하기 위한 방법으로 LNG추진, 암모니아추진, 전기추진, CO₂포집, 샤프트 제너레이터 등 다양한 연구개발을 추진하고 있다. 이중 샤프트 제너레이터는 개조공사를 통해 기존선에 바로 적용가능한 장점이 있다. 본 논문에서는 기존선에 샤프트 제너레이터를 적용함으로 얻을 수 있는 총 연료 감소율을 시뮬레이션을 통해 검증하였다. 이를 위해, 중형선의 크기를 정의하고, 조속기, 디젤엔진, 프로펠러, 토크 스위치, 샤프트 제너레이터용 발전기와 추진전동기, 선박모델 등에 대해 모델링하고 시뮬레이션하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권1호
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• pp.1-12
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• 2023

석탄가스화는 석탄을 불완전 연소하여 수소와 일산화탄소로 이루어진 합성가스를 생성하는 공정이다. 기 존 석탄 연소와 달리 질소 산화물이나 황 산화물이 배출되지 않고 미세먼지 발생량이 적어 석탄을 청정하게 이용할 수 있으며 합성가스를 통해 부가적인 화학물질을 생산할 수 있다. 석탄가스화는 합성가스 생산방식에 따라 석탄가스화복합화력발전(Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC), 플라즈마 석탄가스화, 지하석탄 가스화(Underground Coal Gasification, UCG)로 분류된다. 최근에는 합성가스의 수소를 활용하기 위하여 일산화탄소를 수소로 전환하는 수성가스전환(Water Gas Shift, WGS) 반응기와 이산화탄소를 포집하는 설비를 결합하는 사례가 늘고 있다. 본 연구에서는 석탄가스화와 합성가스를 이용한 수소 생산 방법에 대하여 정리하였으며 현재 진행되고 있는 석탄가스화를 이용한 수소 생산 프로젝트를 조사하였다.