• 자원리싸이클링
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• 제19권6호
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• pp.43-50
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• 2010

에너지 위기로 인하여 석탄에 대한 관심이 증가하고 있다. 그 중에서도 저등급석탄에 대한 관심이 증가하고 있는데, 저등급석탄은 수분함량이 30~60%갱도로 수분함량이 높다. 이러한 저등급 석탄을 발전용 연료로 사용하기 위해서는 건조공정이 선행적으로 이루어져야 한다. 본 연구에서는 고정층 반응기를 이용하여 저등급석탄의 건조 반응속도론을 도출하였다. 건조반응속도는 입자크기, 주입가스 온도, 가스 유속, L/D의 영향을 변수로 하여 도출하였다. Reynold's number는 가스 유속과 석탄업자의 크기, L/D는 반응기 직경과 대상탄의 충진양을 보정하기 위해 고려하였다. 석탄의 건조 특성에서도 알 수 있듯이, 고정층 반응기를 이용한 저등급석탄의 건조에 있어서도 표면수분의 건조가 원활하며, 상 경계 반응이 적합한 메커니즘임을 확인 할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제28권3호
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• pp.313-317
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• 2017

지속적인 에너지 수요의 증가로 인하여 저등급 석탄이 새로운 에너지 자원으로서 인정받고 있다. 그러나 저등급 석탄의 높은 수분 함량으로 인하여 저등급 석탄의 이용 효율은 기존의 석탄 이용 플랜트들에서 이용하기에 부족하다. 따라서 저등급 석탄의 수분 함량을 낮추는 건조 공정이 요구되고 있다. 비록 다양한 건조 실험들이 진행되었으나, 고압조건에서의 건조 특성은 크게 연구되지 않았다. 이에 본 연구에서는 높은 수분 함량을 지닌 저등급 석탄(수분 함량: 21.5 wt%)의 급속 건조 특성을 가압 마이크로 상승관을 이용하여 고찰하였다. 압력(1-40 bar), 건조 온도($200-600^{\circ}C$), 마이크로 상승관 길이(2-6 m) 등의 운전 조건 변화에 따른 저등급 석탄의 건조 특성을 분석하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.231-235
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• 2015

저등급석탄을 건조하고 무결합제로 성형하는 경우에 대한 조건별 특성 연구를 수행하였다. 인도네시아 산 두 종류의 저등급석탄을 전기오븐에서 건조시킨 후 성형에 사용하였으며, 석탄의 수분별, 입도별, 성형압력별, 보관일수별로 압축강도를 측정하여 성형특성을 비교하였다. 석탄의 수분별로는 10~15 wt%에서 가장 높은 강도를 나타내었으며, 석탄의 종류에 따라 가장 높은 강도를 갖는 수분 함량의 차이가 있었다. 석탄의 입도는 적을수록 높은 강도를 나타내며 입도가 증가할수록 수렴하는 경향을 나타내었다. 성형압력이 높아질수록 성형 강도가 높게 나타났으나, 약 300 kN 이상에서는 크게 차이를 보이지 않았다. 보관일수별로는 약 일주일 동안 강도가 급격히 감소한 후 수렴하는 경향을 보였다. 이상의 결과는 저등급석탄의 산지에서 고품위화시킨 석탄을 국내 반입하는 경우에 대한 성형석탄 제조 및 관리의 지침으로 활용될 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.443-450
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• 2008

고유가 대응방안으로 저등급 석탄의 효과적인 활용기술에 대해 고찰하였다. 현재 산업체에서 사용하는 석탄 중에 갈탄과 아역청탄이 저등급 석탄에 속하며 매장량이 풍부하고 세계적으로 고르게 분포되어 있지만 높은 수분 함량과 자연발화 가능성으로 인해 활용이 많이 되지 않고 있다. 본 논문에서는 저등급 석탄으로부터 화학적 정제기술을 이용하여 초청정석탄을 제조하는 기술에 대하여 고찰하였다. 회분 제거기술인 UCC 공정과 가연성분 추출기술인 Hyper Coal 공정을 비교하였다. 회분 제거기술인 UCC(Ultra Clean Coal) 공정은 Hyper Coal 공정에 비해 단순하다는 장점이 있지만 생성물의 회분 농도가 0.1% 이상으로 높다. 가연성분 추출 기술인 Hyper Coal 공정은 용매추출과 이온제거공정 등 구성은 복잡하지만 회분이 200ppm 이하로 생성된다. 초청정석탄은 오일과 동일 등급의 초 청정연료로써 산업용 석유를 대체하고 장기적으로는 IGCC와 IGFC, 그리고 차세대 고도연소기술의 연료로 활용될 수 있을 것이다.

• 청정기술
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• 제19권4호
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• pp.469-475
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• 2013

본 연구에서는 팜 잔사유를 이용하여 고품위화된 저등급 석탄의 건조 안정화 특성을 알아보았다. 인도네시아 저등급 석탄인 에코탄을 사용하였고, 팜지방산증류물(palm fatty acid distillate, PFAD)을 혼합시킨 후 $107^{\circ}C$ 질소분위기에서 건조하였으며 그 후에 안정화 특성을 평가하였다. 교차점온도(crossing-point temperature, CPT) 측정을 통해 자연발화 경향을 확인하였으며, 저온산화 실험을 통해 $CO_2$, CO 가스 배출량은 건조석탄보다 고품위 석탄이 감소하는 것을 확인하였다. 수분 재흡착 실험을 통해 고품위 석탄이 대기방치와 항온항습 분위기에서 수분 재흡착이 줄어드는 것을 확인하였다. 고품위화된 석탄은 PFAD의 표면코팅을 통해 안정화 되며, 함량이 증가할수록 안정화도가 높아졌다.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.321-329
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• 2014

본 연구에서는 고수분 저등급 석탄을 저수분 석탄으로 만들기 위하여 실험실 규모의 회분식 스팀 유동층 건조기를 사용하여 수분이 약 26%함유된 인도네시아산 저등급 석탄을 5% 이하로 건조하였다. 일반적으로 이산화탄소 포집 및 저장기술(carbon capture and storage, CCS)은 $CO_2$를 재생하는 공정에서 $100{\sim}150^{\circ}C$의 스팀과 $CO_2$혼합가스를 배출한다. 이때 배출되는 가스의 열을 사용하여 저등급 석탄을 건조하는 것이 본 연구의 최종 목적이다. 이를 위하여 본 연구에서는 건조의 열원으로 스팀을 사용하고, 유동화 가스는 $CO_2$를 사용하여 저등급 석탄을 건조하였다. 연구에 사용한 스팀의 유량은 0.3~1.1 kg/hr, 온도는 $100~130^{\circ}C$, 석탄의 층높이는 9~25 cm로 변화시켰다. 건조 후 석탄의 특성 변화는 공업분석, 발열량분석 그리고 입자크기 분석을 통하여 확인하였다. 변수 실험을 수행한 결과 원탄의 건조속도는 스팀의 유량과 온도가 증가함에 따라 증가하였고, 층높이가 감소할수록 건조속도가 증가하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.639-643
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• 2011

저등급석탄의 고품위화 기술 중 하나인 유중 슬러리 건조 공정은 슬러리 혼합, 슬러리 탈수, 유분 회수, 건조, 성형공정으로 구성된 건조 및 안정화 공정이다. 연간 백만 톤 규모의 저등급석탄 고품위화 공정에 대한 경제성을 분석하기 위하여 재료비, 노무비, 경비, 판매관리비를 산정하고 이에 따른 현금흐름을 계산하였다. 투자비 $1억, 할인율 12%, 내용 연수 20년에 대한 IRR, B/C ratio, NPV, 할인투자회수기간을 통해 사업의 경제성을 분석한 결과 모든 투자 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 민감도 분석을 통해 투자가치가 원료탄과 제품 가격에 매우 민감한 것을 확인하였으며, 석탄가격이 급등하는 현 추세에서는 예상 투자가치가 증가할 것으로 판단되었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.47-49
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• 2014

발전소에서 설계 규격을 벗어나는 저등급 석탄을 사용하기 시작하면서, 보일러에서의 연소특성을 예측하기 어려운 다양한 성질의 석탄이 들어오게 되어 각종 연소 문제가 증가하고 있다. 이 중 약 점결 특성을 가지는 저등급 석탄의 사용은 대형 클링커로 인한 보일러 하부의 튜브 손상 사고, 재열증기온도 상승으로 인한 출력감발 등의 문제를 발생시켰다. 또한 현재 개발 중인 무회분석탄 역시 점결 특성을 가지고 있는 것으로 알려져 있어 보일러 내부의 다양한 문제를 일으킬 것으로 예상되고 있다. 발전소에서는 강점결탄 수입 규제를 위해 CSN(Crucible Swelling Number)를 이용하여 제철용으로 사용되는 강점결 석탄의 도입을 규제해왔으나, 발전소 운영에 악 영향을 미치는 약 점결탄에 대한 규제 및 대응으로는 그 효과가 미미한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 석탄의 점결 특성 중 팽창 특성을 분석할 수 있는 Microdilatometer와 TGA를 이용한 연소반응성 분석을 통해 석탄의 점결 특성이 연소반응성에 미치는 영향을 분석하였다.

• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.1-6
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• 2014

저등급석탄을 효율적으로 활용하기 위한 고품위화 기술에 대한 연구를 수행하였다. 저등급석탄을 건조시켜 고발열량 석탄으로 제조하는 과정에서 자연발화에 대한 안정화를 위해 중질유를 분무 코팅하는 방법을 적용하였다. 수분 30wt% 이상의 저등급석탄을 고품위화하여 6,000 kcal/kg 이상의 고발열량 석탄을 제조하였으며, 중질유 분무 코팅을 통해 자연발화에 대한 안정성을 확인하였다. 중질유 분무 코팅의 방법은 석탄을 건조시킨 후 분무 코팅하는 것이 가장 적절한 것으로 나타났으며, 자연발화에 대한 충분한 안정성을 갖기 위해서는 중질유를 2wt% 이상 석탄 표면에 흡착시켜야 하는 것으로 나타 났다.

• 공업화학
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• 제22권5호
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• pp.532-539
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• 2011

본 연구에서는 건조된 저등급 석탄에 대하여 상온 또는 가온에서 다양한 기체를 이용한 표면처리를 수행한 전과 후 다양한 물리화학적 특성이 조사되었다. 건조된 저등급 석탄에 대하여 공업분석을 수행한 결과, 수분 함량이 2.0% 이하였으며, 상대적으로 휘발분, 고정탄소, 회분 등의 조성이 각각 44.2, 44.9, 8.9%로 구성됨을 확인하였다. 또한, 건조된 저등급 석탄에 대하여 원소분석을 수행한 결과, 탄소, 수소, 질소, 산소, 황 성분이 각각 62.66, 4.33, 0.94, 27.01, 0.09%의 조성으로 구성됨을 확인하였다. 이러한 건조된 저등급 석탄에 대하여 상온에서의 다양한 농도를 지니는 오존을 이용한 표면처리, $200^{\circ}C$에서의 5 vol% 농도의 암모니아를 이용한 표면처리 과정 전과 후에 대하여 FT-IR, 원소분석, 공업분석, $NH_3-TPD$, 발열량 측정, 열무게 분석에 의한 산화 특성, 발화점 측정, 수분 흡착 등의 물리화학적 특성이 조사되었다. 그 결과, 상온에서 수행된 오존에 의한 표면처리 과정 후에는 오존 기체에 의하여 석탄의 표면이 산화 과정을 통하여 함산소 관능기가 형성되어 산소 함유량이 증가, 상대적으로 탄소 및 수소 함유량이 감소되어 발열량이 저하되었다. 또한 발화점이 저하되었으며, 수분 흡착이 촉진되었다. 이와는 달리 $200^{\circ}C$에서 암모니아에 의한 표면처리 후에는 표면처리 전 석탄이 지니고 있는 함산소 관능기를 분해 및 소실시킴으로써 산소성분의 함량이 감소, 상대적으로 탄소 및 수소 성분의 함량이 증가되어 발열량이 증가되었으며, 발화점이 높아졌다. 이를 통하여 표면처리 방법에 따라 건조된 저등급 석탄에 대한 조성 및 기타 물리화학적 특성들의 변화를 확인하였다.