• 한국가스학회지
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• 제17권3호
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• pp.27-32
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• 2013

극저온에서 운전되는 천연가스 액화공정은 에너지 소모가 매우 크다. 천연가스 액화공정 내 대부분의 에너지는 압축기에서 소모되기 때문에 압축기에 소모되는 총 에너지 소모량을 최소화 시키는 것이 공정 설계 및 운전 시 중요한 요소가 된다. 다양한 천연가스 액화공정 중 C3MR (Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) 공정은 혼합냉매와 순수냉매 사이클로 구성된다. 본 연구에서는 C3MR 공정 내 순수냉매 사이클의 최적의 설계를 찾기 위해 압력의 수를 다르게 하여 모사하였다. 이를 통해 압력 단계에 따라 압축기에서 필요로 하는 에너지양을 비교하였다. 또한, 장치 수에 따른 공정의 비용 분석을 위해 동력 공급 장치 선택 모델을 적용하였다. 결론적으로 장치를 많이 사용하는 설계일수록 더 적은 에너지를 필요로 한다는 결과를 얻을 수 있었으며, 이를 비용적인 측면으로 전환하여 평가 할 수 있는 기준을 제시하였다.

• 한국가스학회지
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• 제15권6호
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• pp.38-43
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• 2011

천연가스 액화공정은 극저온에서 운전되며 에너지 소비가 매우 크기 때문에 압축기의 에너지 소모를 최소화하는 것이 공정의 효율 측면에서 중요하다. 여러 가지 천연가스 액화공정 중 C3-MR(Propane Pre-cooled Mixed Refrigerant) 공정의 경우 순수냉매인 프로판과 혼합냉매를 사용하는 두 개의 냉각 사이클로 구성되어있다. 본 연구에서는 C3-MR 공정에서 최적의 프로판 압력 레벨을 찾기 위해 프로판 사이클을 별개로 구성하여 모사하였다. 또한, 압력 레벨에 따른 조건을 변화시켜가며 사례 연구를 수행하고 이를 통해 압축기에서 소모되는 에너지양을 비교하였다. 그 결과 압력 레벨이 높을수록 총 에너지 소모량이 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 압력 레벨이 3일때 보다 압력 레벨이 5일 때 에너지 소모는 약 23.7% 감소하는 값을 얻을 수 있었다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 동계학술발표대회 논문집
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• pp.181-185
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• 2008

The new concept for liquefaction of natural gas has been designed and simulated in this paper. Conventional liquefaction cycles are usually composed with Joule-Thomson valves at lower temperature refrigerant cycle. The new concept of natural gas liquefaction is discussed. The main difference with conventional liquefaction process is the presence of the turbine at low temperature of MR (mixed refrigerant) cycle. The turbine acts as expander but also as an energy generator. This generated energy is provided to the compressor which consumes energy to pressurize refrigerants. The composition of the mixed refrigerant is investigated in this study. Components of the refrigerant are methane, propane and nitrogen. Composition for new process is traced with Aspen HYSYS software. LNG heat exchangers are analyzed for the new process. Heating and cooling curves in heat exchangers were also analyzed.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.318-323
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• 2024

In this paper, computer modeling works have been performed for the power generation Rankine cycle using new working fluids and liquefied natural gas (LNG) cold heat. PRO/II with PROVISION released January 2023 from AVEVA company was used, and Peng-Robinson equation of the state model with Twu's alpha function was selected for the modeling of the power generation cycle. Optimal working fluid composition was determined to maximize LNG cold heat to increase power generation efficiency and net power production.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.314-320
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• 2014

이번 연구의 목적은 세계적으로 널리 이용되고 있고, 액화 효율이 높은 Air Products and Chemicals Inc. (APCI)사(社)의 C3MR(Propane Pre-cooled & Mixed Refrigerants) 천연가스 액화공정에 사용되는 혼합냉매의 최적 조성을 통계학적 기법으로 결정하는 것이다. 공정모사는 상업 공정 모사기를 이용했으며 혼합냉매는 methane ($C_1$), ethane ($C_2$), propane ($C_3$)과 nitrogen ($N_2$)로 선택하였다. 그리고 혼합물 설계(mixture design, MD)와 중심합성계획법(central composite design, CCD)을 이용하여 전체 공정의 에너지 소비가 최소가 되게 하는 최적의 혼합냉매 조성을 결정하였다. 연구결과 기존 설계 대비 최대 11.28%의 에너지 소비 절감을 확인하였다. 또한 주 극저온 열교환기(main cryogenic heat exchanger, MCHE)의 온도 프로파일을 통해 열적 효율성도 함께 비교하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권3호
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• pp.345-358
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• 2021

본 연구에서는 액화천연가스(LNG; liquefied natural gas) 재기화 과정에서 버려지는 냉열을 회수하는 방법으로 액화 공기를 생산하는 공정을 개발하였다. 액화 공기는 LNG 수출국으로 운송하여 천연가스 액화를 위한 냉매를 부분적으로 대체하는 용도로 활용될 수 있다. 이를 위하여, 액화 공기는 LNG 운반선에 저장 가능한 압력을 만족하여야 한다. 따라서, 가장 널리 사용되는 멤브레인 탱크로 액화 공기를 운송하기 위해 약 1.3 bar에서 공기가 액체 상태로 존재할 수 있도록 설계하였다. 제안한 공정에서, 공기는 LNG와의 열교환 이후 추가적인 질소 냉매 사이클과의 열교환을 통해 과냉된다. LNG 운반선의 최대 용량만큼 액화 공기를 생산할 때 운송비용 측면에서 가장 경제적일 수 있으며, 천연가스 액화공정에서 활용할 수 있는 냉열이 많아지게 된다. 이를 비교하기 위하여, 동일한 1 kg/s의 LNG 공급 조건 하에서 기존 공정을 이용한 Base case와 제안공정 내 유입 공기 유량을 각각 0.50 kg/s, 0.75 kg/s, 1.00 kg/s으로 하는 Case1, Case2, Case3를 구성하고 열역학적 및 경제적 측면에서 분석하였다. 액화 공기 생산량이 많을수록 1kg의 생산량 당 더 많은 에너지가 요구되는 경향을 보였으며 Case3는 Base case 대비 0.18 kWh 높게 나타났다. 그 결과 Case3의 액화 공기 1 kg 당 생산 비용이 $0.0172 더 높게 나타났다. 그러나 액화 공기의 생산량이 증가함에 따라 1 kg 당 운송 비용이 $0.0395 감소하여 전체 비용 측면에서 Case3는 Base case에 비해 1 kg 당 $0.0223 적은 비용으로 액화 공기를 생산 및 운송할 수 있음을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제26권2호
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• pp.256-263
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• 2002

The Boil-Off-Gases(BOG) in the LNG production terminal are continuously generated during the unloading, storage and supply processes by the heat penetration. In order to use these gases as useful fuel, the reliquefaction process should be installed to put the reliquefied BOG in the main LNG supply line before the secondary pump in terminal. The current reliquefaction method of BOG in LNG terminal is the direct contact one between LNG and BOG in the absorption column. But the system has severe disadvantage, which is the 10 times of LNG circulation needed for unit mass of BOG reliquefaction. It causes, therefore, high power consumption of LNG circulation pump and excessive city-gas supply, even if short demand of NG is needed in the summer time. In this paper, the new reliquefaction system of BOG by using LNG cold energy with indirect contact in precooler was suggested and analysed. The result showed new indirect contact method of BOG reliquefaction system between LNG cold energy and BOG is much more effective than the current direct contact one because of only about 1.3 times of LNG circulation needed and higher energy saving by pump power reduction.

• 플랜트 저널
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• 제8권4호
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• pp.40-44
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• 2012

천연가스를 사용하기 위한 전처리공정에서 제거되는 물질인 산성 가스는 주로 아민계열 흡수제를 이용한 흡수공정을 통해 제거된다. 흡수공정 중 흡수탑에서 일어나는 흡수제의 산성가스 흡수반응은 발열반응이기 때문에 상대적으로 낮은 온도가 요구되며 역 반응이 일어나는 재생탑은 흡열반응을 위한 높은 온도 환경이 요구된다. 이는 두 탑의 흐름들 간에 열교환의 가능성이 있음을 의미한다. 본 연구에서는 DEA 흡수제를 이용한 흡수공정을 다양한 조건에서 사례연구를 시행하여 에너지 시스템을 분석하였으며, 흡수탑과 재생탑의 측면유출이 흡수공정의 전체 효율을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

• 플랜트 저널
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• 제9권3호
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• pp.38-42
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• 2013

지속적인 유가 상승과 환경규약 및 안전성, NIMBY현상 등의 문제로 해상 가스전에 대한 관심이 높아지고 있다. LNG-FPSO는 해양 가스전에서 채취된 천연가스의 불순물을 제거하고, condensate와 LPG를 회수하며, 정제된 가스를 이송 가능한 형태로 액화시키는 최첨단 해양플랜트이다. 반면 작업 시 해상 환경에 많은 영향을 받으므로 선체 운동을 고려한 전처리 공정 효율을 파악하고 설계에 반영해야 한다. 본 연구는 LNG-FPSO의 선체 운동 영향 및 제한된 선상 공간의 최적화를 고려한 해상 전처리 기술을 개발하기 위한 기초 연구이다. 이에 아민 흡수공정과 멤브레인 공정을 혼합한 hybrid 공정을 검토하였으며, 일반 아민흡수공정에 비하여 낮은 용매 순환량, 낮은 열용량, 작은 컬럼 크기가 요구되어 해상용 전처리 공정에 적합함을 확인하였다. 이것은 또한 6자유도 운동 실험 및 CFD 해석을 병행하여 시뮬레이션을 가시화함으로써 다양한 해상상태에 따른 LNG-FPSO의 공정 효율을 검토할 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권6호
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• pp.677-684
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• 2013

혼합냉매를 사용하여 천연가스를 액화하는 혼합냉매공정(Mixed refrigerant cycle, MRC)은 공정이 간단하고 장치비가 적게 들며 운전 또한 용이하여 널리 채택되고 있는 공정이다. MRC에서 중요한 기술 중 하나는 혼합냉매를 선택하고 최적의 혼합비를 결정하는 것이다. 본 연구에서는 일반적인 MRC에서 혼합냉매와 혼합냉매의 혼합비가 공정의 성능에 미치는 효과를 살펴보았다. 이를 위해 통계적 기법 중 실험계획법의 하나인 혼합물 설계와 반응 표면법을 이용하여 전체 공정의 에너지 소비가 최소가 되게 하는 최적의 냉매를 선택하고 그 혼합비를 결정하였다. 여러 냉매와 혼합비에 따른 MRC 공정의 모사는 Aspen HYSYS를 사용하였으며 혼합물설계와 반응 표면법은 Minitab을 사용하였다. 연구결과 냉매로는 methane ($C_1$), ethane ($C_2$), propane ($C_3$)과 nitrogen ($N_2$)가 선택되었으며 에너지 소비를 최소화하는 혼합비(몰 비) 또한 구할 수 있었다.