• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.1086-1092
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• 2012

본 촉매가스화 실험에서 촉매로서 가치가 있는 천연광물과 순수촉매를 사용하여 저급석탄의 $CO_2$분위기하 활성화 에너지 및 생성된 합성가스의 성분을 분석하였다. 먼저 공업 분석과 원소 분석을 통해 6가지 저급석탄의 회분과 황 함유량을 측정하였다. 그 후 Thermogravimetric Analyzer (TGA)를 통해 저급석탄 열분해반응 특성을 고려하여 실험에 가장 적합한 저급석탄을 선정하였다. 선정된 삼화 저급석탄은 촉매와 섞어 $CO_2$분위기하 TGA실험을 진행하였으며, 결과를 토대로 Kissinger 방법을 이용한 활성화 에너지를 구하였다. 또한 shrinking core model을 이용해 활성화 에너지를 구하여 Kissinger 방법과 비교하였다. 그리고 반응기에서 이산화탄소 분위기하 생성된 합성가스는 Gas Chromatography (GC)를 이용하여 분석하였다. 가스를 분석한 결과 수소의 생성량은 $K_2CO_3$를 촉매로 사용하였을 경우 가장 크게 나타났으며, 앞서 구한 활성화 에너지 결과와 일치하는 경향을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.856-856
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• 2009

석유 및 천연가스를 대체하는 자원으로 석탄이 유망하다고 전망하고 있다. 미국에서는 6대 파괴력이 있는 기술로 청정석탄기술이 선정되었고, 한국에서도 15대 그린에너지 중 하나인 청정연료에 석탄전환기술이 포함되어 전략로드맵이 작성되고 있다. 국내에서 추진되고 있는 석탄기술은 석탄가스화를 기반으로 하고 있다. 석탄가스화는 고체연료인 석탄을 $1000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 산소와 반응시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스로 전환하는 기술이다. 석탄을 가스화하면 석탄에 포함된 불순물을 쉽고 완벽하게 제거할 수 있으며 특히 CO2 제거를 값싸게 할 수 있어 청정화가 가능하다. 최근 고유가를 겪으면서 열량이 높은 고급탄의 확보가 어려워지면서 가격이 낮고 수급이 용이한 저급탄을 활용하는 기술의 수요가 발생되어 국내에서 기업을 중심으로 저급탄을 고효율로 가스화하는 기술 개발이 시도되고 있다. 정제된 석탄가스는 성분을 조절하여 촉매에 의해 메탄으로 전환시킬 수 있고, 이렇게 제조된 가스를 합성천연가스(SNG)라 한다. 값싼 저급탄을 사용하면 SNG를 천연가스보다 저렴하게 생산할 수 있다. 국내 기업이 SNG 제조 실증시설을 도입하고, 동시에 핵심기술인 SNG 합성반응공정을 개발하는 사업을 추진하고 있다. 석탄가스를 촉매반응에 의해 디젤 및 �F싸로 전환하는 석탄간접액화기술은 현재 남아공 Sasol사에서 상업적으로 운전되고 있는 기술이나 국내로의 기술이전이 거의 불가능하다. 철을 기반으로 하는 고유 촉매와 scale-up이 가능한 반응기가 핵심인 기술로 국내에서 세미-파일럿급 액화공정 기술개발이 진행중이다. 전세계적으로 석탄액화공장의 수요가 현재의 15만배럴/일에서 2030년 240만배럴/일로 증가한다고 예측된다. 따라서 200조원 이상의 플랜트 시장이 기대되며 국산 가스화, SNG 및 액화기술로 상당부분의 시장을 장악하고자 한다.

• 공업화학
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• 제22권3호
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• pp.312-318
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• 2011

촉매를 이용한 $CO_2$-석탄 가스화의 kinetic 및 촉매 활성에 대해 조사하였다. 석탄에 촉매로 $K_2CO_3$와 $Mn(NO_3)_2$, $Ce(NO_3)_3$를 진공증발기를 이용하여 담지하였다. 가스화 실험은 5 wt%의 촉매를 담지한 저급석탄을 TGA를 사용하여 온도 $700{\sim}900^{\circ}C$범위에서 $N_2$와 $CO_2$ 반응가스로 진행하였다. TGA 실험 결과 $900^{\circ}C$에서 모든 촉매의 종류에 관계없이 저급석탄은 탄소 전환율 100%에 도달하였으며 촉매 가스화속도는 5 wt% $K_2CO_3$ > 5 wt% $Mn(NO_3)_2$ > 5 wt% $Ce(NO_3)_3$ > Non-catalyst 순으로 나타났다. 가스화 속도는 온도가 증가함에 따라 증가하는 것을 관찰하였으며 5 wt% $K_2CO_3$의 경우 가스화반응 활성화 에너지가 119.0 kJ/mol로 가장 낮게 얻어졌다.

• 한국광물학회지
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• 제23권3호
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• pp.199-209
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• 2010

석탄가스화는 청정석탄이용기술의 한 분야로 최근 국제 유가의 급격한 변동과 더불어 매우 각광을 받고 있는 기술이다. 본 연구에서는 중국 내몽고 지역의 저급석탄을 출발물질로 가스화를 위한 광학적 특성, X선 분광특성, X선 회절특성, 광물학적 특성, 건조특성 등을 분석하였다. 분석결과 석탄의 등급은 slagging성과 fouling성이 매우 낮으며 착화온도가 $250^{\circ}C$ 정도인 brown coal인 것으로 조사되었고, 석영, 능철석, 점토광물 등이 주요 불순물로 혼재하는 것을 알 수 있었다. 또한 초기 수분이 28%로 매우 높기 때문에 이를 쉽게 건조하기 위한 방법으로 열풍건조와 마이크로웨이브 건조기술을 적용하여 비교한 결과, 마이크로웨이브를 이용한 건조가 좀 더 효과적인 것을 알 수 있었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권3호
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• pp.466-473
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• 2016

본 연구에서는 합성가스 CO를 생산하기 위해 저급 석탄-$CO_2$ 촉매 가스화 실험을 수행하였다. 제조된 CO가스 특성은 키데코 탄과 신화 탄에 KOH, $K_2CO_3$, $Na_2CO_3$ 촉매들의 화학적 활성화 방법을 이용하여 조사되었다. CO 제조공정은 석탄과 화학약품 활성화 비율, 가스 유량, $CO_2$ 전환 반응온도와 같은 실험 변수 분석을 통해 최적화되었다. 제조된 합성 가스는 가스 크로마토그래피(GC)에 의해 분석 되었다. 실험조건 $T=950^{\circ}C$, $CO_2$ 유량 100 cc/min에서, 20 wt% $Na_2CO_3$가 혼합된 키데코 탄에 대해 98.6%, 20 wt% KOH가 혼합된 신화탄에 대한 98.9% $CO_2$ 전환율을 얻었다. 또한, 저급 석탄-촉매 가스화 반응은 동일한 공급 비와 반응 조건에서 97.8%, 98.8%의 CO 선택도를 얻었다.

• 에너지공학
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• 제21권1호
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• pp.68-74
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• 2012

국내 석탄화력발전소의 아역청탄과 역청탄의 혼소는 일반화되어 있으며 아역청탄의 비율이 무게 기준으로 50%가 넘는 경우도 있다. 저급탄인 아역청탄의 혼소 비율이 높아짐에 따라 연소 부산물인 비회에서 미연물질이 다량 발생하고 있으며 이는 콘크리트 혼화제로서의 비회 재활용을 가로막는 중요한 인자로 작용하고 있다. 본 연구에서는 아역청탄 혼소율이 높은 국내 500MW 표준 석탄화력발전소에서 미연물질이 포함된 비회를 입수하여 이에 대한 분석을 수행하였다. 이러한 미연물질은 석탄의 열분해 생성물인 검댕(soot)인 것으로 나타났으며 실제 석탄화력발전소에서 사용하고 있는 석탄과 혼탄의 성상 데이터와 CPD모델을 사용하여 혼탄별 검댕(soot)의 발생가능성을 분석하였다.

• KDI Journal of Economic Policy
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• 제10권2호
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• pp.91-115
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• 1988

1980년대 하반기부터 한국(韓國)의 석탄산업(石炭産業)은 70년대말에서 80년대초까지와는 상이한 여건에 직면함으로써 구조적(構造的) 변화(變化)를 필요로 하고 있다. 이에 반하여 정부(政府)는 석탄정책(石炭政策)에 깊이 개입하면서도 경제여건변화(經濟與件變化)에 적절한 정책대응(政策對應)을 펴지 못하고 오히려 기업퇴출(企業退出)(exit)을 막고 산업합리화(産業合理化)를 저해함으로써 장기적으로 경제(經濟)의 효율성(效率性)을 떨어뜨리고 자원배분(資源配分)을 왜곡(歪曲)시키는 결과를 초래하였다. 본고(本稿)에서는 미래의 에너지파동(波動) 가능성(可能性)을 고려한 국내석탄정책(國內石炭政策)과 수입탄정책(輸入炭政策)에 대하여 논의하고, 개방경제하(開放經濟下)에서의 사회적(社會的) 마찰(摩擦)을 극소화하기 위한 석탄가격구조(石炭價格構造) 개선방안(改善方案)을 제시하였다. 분석결과(分析結果)에 따르면 현행(現行) 수입탄가격(輸入炭價格)은 오히려 국내탄질(國內炭質)의 저급화(低級化)를 유발시키는 저급화(低級化)를 유발시키는 왜곡현상(歪曲現象)을 초래 하고 있으므로, 앞으로는 국내탄가(國內炭價)를 석공원가기준(石公原價基準)에서 수입탄가(輸入炭價)를 기준으로 하는 결정방식으로 전환하고 수입탄가(輸入炭價)와 국내탄가(國內炭價)의 열량별(熱量別) 가격구조(價格構造)를 개선할 필요가 있다. 그리고 정부주도(政府主導)의 탄광통폐합(炭鑛統廢合)은 또다른 비효율성(非效率性)과 자원배분(資源配分)의 왜곡(歪曲)을 가져올 우려가 있으므로 가격정책(價格政策), 정부보조(政府補助) 등을 통한 간접통제방식(間接統制方式)으로 민간경제의 효율성을 유도하여 주는 것이 바람직하며, 또한 기업퇴출(企業退出)에 따른 탄광지역(炭鑛地域)의 경제활동(經濟活動) 위축(萎縮)과 실업문제(失業問題) 등에 사전적인 정책대응(政策對應) 필요하다.

• 에너지공학
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• 제23권3호
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• pp.235-240
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• 2014

본 연구에서는 음식물쓰레기를 반탄화 하여 생성된 생성물의 특성 및 온도에 대한 영향을 비교하여 연료화 가능성을 파악하고자 하였다. 반응온도를 $180^{\circ}C{\sim}270^{\circ}C$ 조절하고 열전달방식을 질소가스 열전달방식과 열매체유 열전달방식으로 나누어 실험한 결과 생성물의 생산 수율과 수분함량은 온도가 높아짐에 따라 감소하였고 특히 $240^{\circ}C$이상에서는 수분감소 뿐만 아니라 열적변화도 확인 할 수 있었다. 반응온도가 낮을수록 열매체유 열전달방식이 수분감소에 더 좋은 열전달 효율을 보였지만 온도가 높아질수록 그 차이는 미미한 것을 확인할 수 있었다. 발열량의 경우 초기 660 Kcal/kg 에서 질소가스 열전달방식 6,400 Kcal/kg 간접방식 6,890 Kcal/kg 으로 상승 되었고, 원소분석결과 반응온도가 상승할수록 반탄화 생성물의 탄소원소의 함량증가와 산소원소 함량 감소를 확인 하였으며 석탄밴드 분석결과 저급석탄에 가까운 H/C와 O/C의 범위를 나타내었다. 음식물쓰레기를 반탄화를 통하여 연료개질이 가능하다는 것을 확인 할 수 있었으며, 반응온도가 높아질수록 저급석탄에 더 가까워짐을 확인할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제29권1호
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• pp.22-30
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• 2023

몽골은 전 세계에서 대기오염문제가 매우 심각한 나라 중 하나이다. 그 원인으로는 몽골 울란바타르시 내 게르촌에서 사용되는 저급연료의 난방연소 때문이다. 본 연구에서는, 몽골 울란바타르시 게르촌에서 사용되고 있는 저급연료 및 몽골 폐식용유의 연료품질을 분석하였으며, 전통난로와 시작품 연소난방장치의 연소테스트를 통해 환경성을 평가하였다. 또한 인체위험도 분석을 통해 난방장치의 대체효과를 평가하였다. 연료특성분석 결과, 몽골석탄 중 조개탄은 회분, N, S 함량이 높은 이유로 환경성이 상대적으로 안좋은 것으로 분석되었다. 또한 3종의 석탄에 비해 폐식용유를 연소하였을 때, 대기질 개선효과가 높은것으로 나타났다. 몽골 전통난로를 시작품난로(폐식용유 사용)로 교체할 경우, 몽골 울란바타르시의 대기환경문제를 개선할 수 있는 효과가 있을 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.74.2-74.2
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• 2011

석탄가스화 기술은 고온, 고압 조건에서 석탄과 산소의 불완전연소 및 가스화 반응을 통해 일산화탄소(CO)와 수소($H_2$)가 주성분인 합성가스를 제조하여 이용하는 현실적인 에너지원의 확보를 위한 방법인 동시에 이산화탄소를 저감할 수 있는 기술이다. 석탄가스화기 공급되는 석탄은 산소와의 부분 산화, 수증기 및 $CO_2$와의 반응에 의하여 합성가스로 전환되는데, 일반적으로 슬래깅 방식 석탄가스화기의 정상운전 중에 가스화기 내부 온도는 $1,400{\sim}1,600^{\circ}C$ 정도의 고온이며, 운전압력은 20~60 기압으로 매우 고압 상태에서 운전이 이루어지는데, 공급되는 석탄 시료의 성분들 중 가연성 물질의 99% 이상이 합성가스로 전환되는 반면, 회분에 해당되는 무기물의 대부분은 용융 슬랙 형태로 가스화기의 벽을 타고 흘러내리다가 슬랙탭을 통해 하부의 냉각조로 떨어지면서 급냉이 이루어지게 된다. 그러므로, 석탄가스화기 정상운전중 슬랙탭 주변의 온도를 고온으로 유지함으로써 용융슬랙의 고형화를 방지하는 것은 석탄가스화기의 안정적인 연속운전을 위하여 중요한 기술 중의 하나라고 할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 저급탄 가스화를 위한 1 톤/일급 고온, 고압 습식 석탄가스화기의 정상운전중 슬랙탭 부근에서 용융슬랙의 고형화를 방지하기 위한 슬랙탭 버너시스템의 설계를 진행하였으며, 안정적인 운전조건 도출을 위하여 보조연료(CNG)와 산소의 공급비율에 따른 화염특성 시험을 진행하였다.