• New & Renewable Energy
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• v.6 no.3
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• pp.22-29
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• 2010

The concept of Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) is simple and various types of OTEC have been proposed and tried. However the location of OTEC is limited because OTEC requires $20^{\circ}C$ of temperature difference as a minimum, so most of OTEC plants were constructed and experimented in tropical oceans. To solve this we proposed the modified OTEC which uses condenser discharged thermal energy of existing fossil or nuclear power plants. We call this system CTEC (Condenser Thermal Energy Conversion) as this system directly uses $32^{\circ}C$ partially saturated steam in condenser instead of $20{\sim}25^{\circ}C$ surface sea water as heat source. Increased temperature difference can improve thermal efficiency of Rankine cycle, but CTEC should be located near existing plant condenser and the length of cold water pipe between CTEC and deep cold sea water also increase. So friction loss also increases. Calculated result shows the change of efficiency, pumping power, net power and other parameters of modeled 7.9 MW CTEC at given condition. The calculated efficiency of CTEC is little larger than that of typical OTEC as expected. By proper location and optimization, CTEC could be considered another competitive renewable energy system.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.76.1-76.1
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• 2011

석탄 가스화기 내에서 슬래그의 축적에 의한 막힘 현상 등으로 발생 가능한 조업중단을 예방하기 위해 탄의 종류에 따른 슬래그의 유동을 정확히 예측하는 것은 중요하다. 슬래그의 유동은 원료인 석탄의 회 성분 조성 그리고 가스화기 온도의 영향을 크게 받는다. 회가 용융된 형태인 슬래그의 융점 특성을 파악하여 슬래그 거동을 예측하기 위해서는 회를 조성하고 있는 주성분의 비율 뿐 아니라 소량의 성분들도 고려하여야 한다. 또한, 가스화기 조업 조건 중 수증기 분압이 슬래그 점도에 미치는 변화를 파악하여 공정 조건 확립 및 슬래그 계통 제어 로직에 반영 할 수 있다. 따라서, 대표적 열화학 평형계산 프로그램인 Factsage를 이용하여 슬래그 성분의 액상선 온도를 예측해보았다. 슬래그는 회 성분의 조성에 따라 결정 슬래그와 유리 슬래그로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 결정 슬래그로는 Alaska Usibelli 탄을, 유리 슬래그로는 Kideco 탄의 조성을 사용하여, 가스화기 조업 조건 중 수증기의 분압에 따라 석탄 슬래그의 형성 및 점도 변화에 직접적인 영향을 미치는 결정 형성에 대한 상관관계를 예측해 보았다. 또한, 슬래그 유동에 영향을 줄 수 있는 요인으로써, 석탄의 품질을 결정하는 인자인 Base/Acid Ratio, Iron in Ash, Calcium in Ash, Silica-to-Alumina Ratio, Inron-to-Calcium Ratio를 달리 변화시켜가며 슬래그 점도 변화에 직접적인 영향을 미치는 결정 형성을 예측하였다. 이 예측결과는 향후 실험 데이터와 비교하여, 슬래그 처리 부분의 모니터링에 기초 자료로 활용될 뿐 아니라, 슬래그점도 측정 시스템의 운전 파라미터를 도출하는데 이용 가능할 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.695-697
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• 2009

지구온난화로 인한 기후변화 등의 문제점들이 국제적인 이슈화되면서 온실가스의 효과적인 처리에 많은 관심이 집중되고 있다. 절연제로 주로 사용되고 있는 $SF_6$는 이산화탄소의 23,900배의 지구온난화지수를 가지는 온실가스이다. 본 연구에서는 이 물질의 효과적인 분리/회수를 위하여 가스 하이드레이트 형성을 이용한 방법을 제안하였다. 하이드레이트 형성법을 이용할 경우 공정이 단순하고 저압에서 분리가 가능하므로 타 분리공정과의 경쟁이 가능할 것으로 예상된다. 본 실험은 275-290 K의 온도범위와 3 - 30 bar의 압력범위에서 질소 + $SF_6$ (10, 30, 50, 70%)의 혼합기체를 사용하여 각 조성에 따른 하이드레이트(H)-물($L_W$)-기상(V)의 3상 평형점을 측정하였다. 또한, 고체의 하이드레이트 내부에 포집된 혼합기체의 조성과 포집되지 않은 기상의 조성을 GC를 이용하여 분석함으로써 하이드레이트 형성을 이용한 공정에서의 기체분리효율을 파악할 수 있었다. 질소의 가스 하이드레이트 평형 압력에 비해 SF6의 평형압력이 현저히 낮았으며, 혼합기체의 $SF_6$의 조성이 증가할수록 순수한 SF6의 3상 평형점에 근접하는 것을 볼 수 있었다. 이는 하이드레이트 형성을 이용한 기체 분리 공정을 이용하여 고농도의 $SF_6$를 분리해 낼 수 있음을 나타내어 주며 이 결과는 GC분석을 통하여 확인하였다. 본 실험에서 얻어진 결과는 하이드레이트를 이용한 $SF_6$ 분리 공정의 중요한 기초 자료가 되며 다른 혼합 기체의 분리 공정에도 응용될 수 있을 것이다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.22 no.2
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• pp.291-302
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• 2000

This experiments have been made to develop of manganese-based sorbent for the removal of hydrogen sulfide from hot coal gases. Manganese-based sorbent were tested in an ambient-pressure fixed-bed reactor to determine steady state $H_2S$ concentrations, breakthrough times and feasibility of the sorbent when subjected to cycle sulfidation and regeneration testing. Effects of particle size of sorbent, temperature of sulfidation, regeneration temperature and regeneration characteristics on the $H_2S$ removal efficiency were investigated. Experimental results showed that the $H_2S$ removal efficiency was optimal when the temperature was about $800^{\circ}C$ and the smaller particle size, the better $H_2S$ removal efficiency but in the range of 0.214~0.631mm didn't influence it much. The equilibrium constant(K) is represented as a log(K)=3.396/T-1.1105 and the utilization efficiency of sorbents was about 92% at $800^{\circ}C$. Regeneration in air produced $SO_2$ concentration as high as 8.5% at $800^{\circ}C$, 8.4% at $850^{\circ}C$, and 8.8% at $900^{\circ}C$ and may be used in sulfuric acid production.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.22 no.7
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• pp.1193-1203
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• 2000

In this study, in order to remove Cd(II) from aqueous solutions, strongly acidic cation exchange resin(SK1B) by Diaion Co. was employed as an adsorbent. Experiments were mainly performed in two parts at room temperature($25{\pm}5^{\circ}C$) : batch tests and adsorption kinetics tests. In batch tests adsorption equilibrium time, pH effects, temperature effects, several adsorption isotherms, and finally desorption tests were examined. In differential bed tests, an optimum flow rate and an overall adsorption rate were obtained. In the batch experiment, adsorption capability increased with pH and became constant above pH 6 and adsorption quantity increased with temperature. Batch experimental data found that Freundlich and Sips adsorption isotherms were more favorable than Langmuir adsorption isotherm over the range of concentration (5~15ppm). The desorbent used in the desorption test was hydrochloric acid solution with different concentrations(0.01~2N). The degree of regeneration increased with concentration of desorbent and decreased slightly with the number of regeneration. In the continuous flow process using a differential bed reactor, the optimum flow rate was $564m{\ell}/min$ above which the film diffusion resistance was minimized. The overall adsorption rate for the removal of Cd(II) by cation exchange resin was found as follows ; $r=1.3785C_{fc}^{1.2421}-2.0907{\times}10^{0.0746C_i}\;q_e^{0.0121C_i-0.0301}$

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.216.1-216.1
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• 2010

본 연구는 최근 하이드레이트와 유사한 형태인 semi-clathrate 형성을 통해 열역학적 촉진제로서 주목받고 있는 TBAF(Tetra-n-butyl ammonium fluoride)의 가스 하이드레이트 형성에 작용하는 영향을 알아보았다. TBAF를 10, 33.8, 45 wt%의 농도로 $CH_4+H_2O$, $CO_2+H_2O$, $N_2+H_2O$계에 첨가하여 가스 하이드레이트 3상 평형점(하이드레이트(H) - 물(Lw) - 기상(V)) 측정을 하였다. TBAF가 첨가된 경우 순수한 $CH_4$, $CO_2$, $N_2$ 가스 하이드레이트보다 평형조건이 더 높은 온도와 더 낮은 압력 영역에서 나타났으며 기체의 종류와 무관하게 TBAF의 농도가 33.8 wt%일 때 10, 45 wt%보다 뛰어난 촉진효과를 갖고 있음을 확인할 수 있었다. 이를 통해 양론비인 TBAF의 농도 33.8 wt% 이상에서는 반응을 하지 않고 남아있는 TBAF가 하이드레이트 생성반응에 방해요소로 작용하는 것을 알 수 있었다. 본 실험에서 얻어진 결과 TBAF를 촉진제로서 사용하는 가스 하이드레이트 공정이라면 33.8 wt% 농도의 사용이 가장 효과적일 것으로 사료된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.545-548
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• 2009

최근 천연가스 개발의 중요성이 대두되면서 심해저 퇴적층에 존재하고 있는 천연가스 하이드레이트 개발에 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 심해저 퇴적층에 부존하는 가스 하이드레이트 조건과 유사하게 하기위해 3 wt% 농도의 염수를 다공성 실리카 젤 기공에 넣어 사용하였다. 기공의 직경에 따른 영향을 알아보기 위해 기공 직경이 각각 6.0, 15.0, 30.0 nm인 실리카 젤을 사용하여, 천연가스 주성분인 에탄, 프로판, 메탄+프로판 하이드레이트의 3상 (H-Lw-V) 평형을 측정하였다. 그 결과 기공의 크기가 작아질수록 각각의 벌크 상태의 에탄, 프로판, 메탄+프로판 하이드레이트에 비해 하이드레이트의 평형조건이 온도는 낮아지고 압력이 높아지는 저해효과가 커짐을 알 수 있었다. 실험값으로 부터 기공 내의 물과 하이드레이트상 사이의 계면장력 값을 Gibbs-Thomson식에 의해 구할 수 있으며, 열역학 계산을 통하여 실험값과 비교하였다. 본 연구에서 얻어진 결과는 심해저 천연가스 개발, 이산화탄소 심해저장 등의 가스 하이드레이트 응용 연구에 유용한 기초 자료가 될 것이다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.22 no.12
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• pp.2115-2123
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• 2000

This research was designed to investigate the mathematical model and kinetics of phenol desorption from spent activated carbon. elucidating the desorption characteristics of phenol in the case of using acetone. The Freundlich isotherm constant ($k_e$) is expressed as a function of temperature: $k_e(T)=0.1exp(797.297/T)$. The Freundlich isotherm constant(n) is a weak temperature function and is rarely affected by temperature below $50^{\circ}C$. whereas it is necessary to correct the n value with respect to temperature above $100^{\circ}C$ owing to significant deviation (~5%). Based on the assumption that the surface desorption reaction of phenol is rate limiting, the desorption model was developed. Desorption reaction constant($k_d$) was determined by means of fitting the theoretical results best to experimental ones. The Arrhenius relationships for $k_d$ was expressed by: $k_d(sec^{-1})=0.0479{\cdot}exp(-3037/T)$. The model was verified by comparing the experimental ones under different reaction conditions with the theoretical results determined by the previously estimated $k_d$. Since the difference between them is with 5%, it is expected that the desorption model of this research seems to be appropriate to explain the desorption of phenol from activated carbon by acetone. According to studies of the model. regeneration time and ratio was estimated as a function of temperature under present conditions as follows: (1) regeneration time : ${\tau}_{reg}(hr)=-0.08130T_c+8.4775$. (2) regeneration ratio : ${\eta}(%)=0.2210T_c+83.745$. The regeneration time at 15, 55, and $100^{\circ}C$. respectively. was 7, 4.2, and 0.35 hours, whereas the regeneration ratio was 87. 96. and 99%. respectively. Also. studies of the model would make it possible to determine the regeneration time and ratio under other specific conditions (temperature, applied acetone volume, amount of activated carbon, and initially adsorbed phenol amount).

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.06a
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• pp.848-851
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• 2009

석탄슬래그는 회분의 조성에 따라 고온에서 매우 상이한 슬래그 거동을 보여준다. 국내 가스화 대상탄으로 검토된 탄 중, 산성 산화물의 함량이 높아 고용융점을 갖는 7종의 석탄 회분을 가스화 조건인 고온, 환원분위기에서 점도 측정을 실시하였다. 4종의 탄에 대해서는 높은 점도를 낮추기 위하여 염기성 산화물인 CaO를 3가지 비율로 혼합하여 점도 측정을 실시하였다. 또한, flux의 혼합으로 인해 발생할 수 있는 결정체 형성을 FactSage 평형계산 프로그램과 CaO-SiO2-Al2O3 3성분계 상평형도를 이용하여 예측하였다. CaO가 첨가된 시료 모두에서 낮은 CaO 첨가비에서는 원래의 시료보다 낮은 점도를 보였으나, CaO첨가비가 20% 이상일 때는 anorthite이 형성되어 $T_{cv}$를 갖는 결정슬래그로 점도 거동이 변화하면서 실제조업 가능한 온도를 증가시켰다. 점도 측정 후 냉각된 시료의 SEM/EDX 분석을 통해 형성된 결정체를 관찰한 결과, FactSage와 상평형도에서 예측된 결정체와 유사하게 나타나 CaO-SiO2-Al2O3 3성분계 상평형도가 결정체 예측에 유용함을 확인하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.12 no.6
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• pp.2898-2903
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• 2011

Adsorption/desorption characteristics of low concentration methylethylketone(MEK) and toluene vapors in beds packed with activated carbon fibers(ACF) was investigated. Performance of ACF adsorption was characterized by the equilibrium capacity, time to reach equilibrium and desorption efficiency. Experiments were carried out to define the effect of operation variables, such as feed concentration, flow rate, moisture content and bed height. The breakthrough time was shorten with the increase of temperature, flow rate and feed concentration. In addition, an increase of packed height of adsorbents lengthen the breakthrough time. The ACF loaded with MEK and toluene was satisfactorily regenerated by programed heating. It is observed that MEK is more easily removed than toluene at below temperature of $150^{\circ}C$.