• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.880-883
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• 2009

석탄가스화복합발전(IGCC) 시스템에서 합성가스 중에 포함된 황화수소($H_2S$)는 후단의 가스 터빈과 같은 장치의 부식을 방지하고, 합성가스를 이용하는 연료전지 등의 연계 공정에서 요구하는 수준에 맞추어 정제되어야 한다. 본 연구에서는 $H_2S$ 정제공정 추가에 따른 IGCC 시스템의 효율저하를 최소화하기 위하여 고온고압에서 사용가능한 탈황제를 분무건조법을 이용하여 제조하고 제조된 탈황제에 대해 물성 및 황 흡수능 시험을 실시하였다. 형상, 내마모도, 평균입자크기, 충진밀도와 함께 제조된 탈황제가 적용되는 유동층 공정에 적합한 강도를 보유하는지 여부를 미국표준시험방법에 의하여 측정하였다. 황 흡수능은 열중량분석기를 반응기로 사용하여 모사 합성 가스 분위기에서 측정하였다. 분무건조 성형된 탈황제의 일부가 구형이 아닌 타원형 또는 도넛 형태를 나타내고 있어 형상 개선을 위한 제조방법 개선이 필요한 것으로 나타났다. 제조된 탈황제는 기공도가 65% 이상으로 macropore가 기공부피의 대부분을, mesopore가 비표면적의 대부분을 제공하고 있었다. 소성온도를 650 $^{\circ}C$에서 750 $^{\circ}C$로 증가시킴에 따라 대체로 강도가 감소하는 경향을 나타내었다. 열중량분석기로 측정된 황 흡수능은 약 10 wt%로 나타났다. 제조된 탈황제 중 일부는 유동층 공정에 적합한 물성을 보유하고 있었으며 반응성 또한 기존에 개발된 탈황제에 버금가는 성능을 나타내어 향후 공정 적용이 가능할 것으로 분석되었다.

• 에너지공학
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• 제9권3호
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• pp.157-162
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• 2000

기존의 IGCC의 장점인 고효율 플랜트의 특성을 살리기 위해 고온정제를 적용하는 경우 조건변화에 따른 플랜트 성능의 영향을 관찰하고자 본 연구를 수행하였다. IGCC에 고온정제 공정을 적용하여 구성한 모델은 연구 목적에 알맞은 범위의 건전성을 가진 것으로 나타났으며 기타 조건을 동일하게 설정한 경우 저온 정제 공정(MDEA amine) 적용에 비해 플랜트 효율이 약 2.7% 가량 상승하였다. 한편 동일한 고온정제 공정이라도 적용하는 흡수제를 zinc titanate에서 zinc ferrite로 달리 하는 경우 탈황제의 화학 반응상 특성 및 차이점으로 인해 연료가스의 발열량 변화를 유발하므로 결과적으로 약 0.5%의 플랜트 효율 손실이 발생함을 알 수 있었다. 또한 탈황 온도 350~$650^{\circ}C$ 사이의 온도범위에 대해 민감도 분석을 실행하였으며 민감도 분석 결과 전제 온도의 증가와 플랜트 효율은 정비례하지 않으며 50$0^{\circ}C$ 이상의 정제 온도를 적용한 경우는 거의 비슷한 효율을 나타내었다. 이와 같은 결과는 정제 온도를 증가시킴으로 인해 가스터빈에 공급되는 연료가스의 온도는 높아지지만 적용한 가스터빈의 출력 및 연소 온도가 제한되어 있어 고온정제를 적용함으로써 얻어지는 이득을 가스터빈에서 충분히 보상하지 못하고 한편으로 고온정제를 채택함으로써 저온정제 적용시 보다 syngas cooler에서 회수할 수 있는 헌열이 줄어듦으로 인한 증기 터빈 출력의 감소가 커지기 때문으로 분석되었다.

• 청정기술
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• 제8권1호
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• pp.11-17
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• 2002

Petcokes는 원유의 정제 과정에서 최종적으로 생산되는 부산물로 정제과정 중에 petcokes내에 무기물 및 황성분의 농축이 이루어진다. Petcokes는 각각의 분야에서 요구하는 품위에 적합해야 활용이 가능하다. 현재 국내에서 생산되는 petcokes는 황함량이 평균 6% 정도로 높아서 그대로 사용하기가 어렵다. 본 연구에서는 마이크로웨이브 가열을 이용하여 petcokes로부터 황을 제거하는 연구를 수행하였다. 지금까지 연구된 탈황방법에는 열 탈황, 수첨 탈황, 용매 추출에 의한 탈황, 그리고 알칼리 금속을 이용한 탈황 등이 있다. 본 연구에서는 새로운 방법인 마이크로웨이브 가열을 이용하여 petcokes로부터 탈황을 하고자 하였다. 실험은 마이크로웨이브만으로 가열하여 탈황하는 방법과 탈황율을 높이기 위해서 수소가스를 첨가하는 탈황을 수행하였다. 마이크로웨이브만으로 가열한 경우 1835W에서 2시간을 실험한 결과 68.3%의 탈황율을 보였다. 마이크로웨이브로 가열하며 수소를 첨가한 경우 1835W에서 1.5시간을 실험한 결과 86.4%의 탈황율을 얻을 수 있었다. 탈황 시간을 늘리거나 사용한 시료의 입자 크기가 줄여 준다면 더욱 높은 탈황율을 얻을 것으로 생각된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.116-116
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• 2011

바이오 가스 플랜트의 혐기소화 공정에서 발생하는 바이오 가스는 중 유해가스인 황하수소($H_2S$)는 부식성 가스로 수천 PPM농도를 함유하여, 발전기나 가스보일러로 이용하는 경우에는 $H_2S$를 제거하는 탈황공정이 반드시 필요하다. 탈황방식에는 산화철 탈황(건식 탈황)과 생물 탈황이 현재 많이 사용되고 있어나 산화철 탈황은 산화철 pellet이 유화철에 변화하면 탈황능력이 저하되어 pellet을 교환해야 하며 많은 비용이 발생한다. 생물 탈황 방식은 유황산화세균의 서식활동조건(온도, 반응시간, 산소량)확보가 반드시 필요하여 높은 운전기술을 필요로 한다. 본 연구에서는 바이오가스 전처리 기술 중 활성탄 또는 약액을 이용한 기존의 탈황정제방식보다 흡착성능이 뛰어난 이온교환섬유를 이용하여, 황화수소($H_2S$)를 95% 이상 제거할 수 있는 고효율 섬유상 이온촉매 악취제거 시스템 개발을 수행하였다. 이온교환섬유는 방사선 조사를 이용하여 부직포에 라디칼을 인위적으로 형성시켜(그라프트 중합) 양이온 또는 양이온을 교환할 수 있도록 제조된 섬유상의 흡착제로, 이온교환 섬유의 화학적 이온교환과 물리적 흡착 및 탈착반응이 동시에 발생되고, 활성탄/실리카켈 보다 흡착능력이 2~4배 높다. 또한 이온섬유의 재생기능을 이용하여 장기적 다양한 악취($H_2S$, $NH_3$, 아민계, 메르갑탄류, 알데히드 등) 및 유해가스(VOCs, NOx, SOx) 등을 95% 이상 제거할 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.177.2-177.2
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• 2011

폐기물 합성가스에 포함되어 있는 오염물질 중 황화합물($H_2S$, COS)이 존재할 경우, 다른 연계 공정을 구성하는 설비의 부식, 합성가스 이용 공정의 촉매 피독 문제, 대기 배출시 환경오염 문제 등을 야기 시키므로 제거가 필요하다. 고온 정제 공정을 적용하여 황화합물을 제거하기위해 산화아연을 이용한 고온 탈황 실험을 수행하였다. 고정층 반응기에 탈황제로 선정한 산화아연을 충진하고, 공간속도 $3,000h^{-1}$, 입구 황화합물의 농도 $H_2S$ 1,000ppm, COS 300ppm일 때 반응 온도 변화에 따른 탈황특성을 살펴보았다. 가스 내부에 $H_2S$가 단독으로 존재할 경우에는 $400^{\circ}C$ 이상에서 모두 제거되었으나, $H_2S$와 COS가 동시에 존재할 경우에는 $450^{\circ}C$ 이상에서 모두 제거되는 것을 알 수 있었다. 반응온도 $500^{\circ}C$에서 산화아연 탈황제를 이용한 실험결과 $H_2S$, COS의 파과시간은 각각 1,217, 1,063 min, 흡착능력은 269.9 mg-$H_2S$/g-sorbent, 124.7 mg-COS/g-sorbent으로 파악되었다.

• 에너지공학
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• 제13권1호
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• pp.75-81
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• 2004

본 연구에서는 ZZF탈황제의 내마모성을 개선하기 위하여 산화칼슘함량을 1, 3, 5, wt%정도 첨가한 탈황제를 제조하여 마모실험을 수행하였다. 마모실험전과 후의 탈황제 형상을 SEM으로 관찰하고 입자크기분포를 쿨터계수기로 측정하였다. 산화칼슘을 첨가하지 않은 ZZF 탈황제의 마모도는 Al=28.3%, CAI=10.8% 정도였다. CaO 함량이 3 wt%인 ZZFCa-3 탈황제의 마모도(Al=17.3%, CAI=8.8%가 가장 낮았다. ZZFCa 3 탈황제가 입자모양과 평균입도가 잘 유지되었다 ZZFCa-3 탈황제의 황화 및 재생실험을 수행하였다. 석탄가스 중의 10000 ppm수준의 H$_2$S를 1 ppm 이하로 정제할 수 있었으며, 탈황제의 황수용능력은 최대 28.8 g S/100 g sorbent정도 유지되었다. 재생된 탈황제의 XRD분석에서 CaSO$_4$실 생성은 관찰되지 않았으며, 황화반응에서도 SO$_2$ slippage가 관찰되지 않았다. 이러한 결과로 국내 고유 기술에 의한 반응성, 내구성, 내마모성이 모두 만족되는 고온건식 탈황제를 개발할 수 있었다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1999년도 추계 학술발표회 논문집
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• pp.61-66
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• 1999

화석 연료중 석탄을 가장 경제적이고, 환경친화적으로 이용하는 신발전기술로 석탄가스 복합발전(IGCC)이 있으며, 이러한 신발전 기술의 핵심은 석탄가스화와 석탄가스 중에 있는 불순물을 제거하는 정제 기술이다. 현재 저온정제와 기존의 복합발전 시스템을 이용한 1세대 IGCC는 상용단계에 있으며 열효율은 40% 전후이다. 이런 IGCC의 발전 단가를 줄이고 열효율을 45%이상 증가시켜 타 발전기술과 경쟁력을 갖추기 위해서는 고온고압에서 석탄가스 중에 있는 불순물을 제거하는 고온정제기술(hot gas cleanup)은 필수적이다.(중략)

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.389-394
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• 2017

본 연구는 콘크리트 블록을 생산하는 공장에서 경제적이면서 환경 친화적인 블록을 생산하기 위해 산업부산물 자원을 효과적으로 이용하는 방안에 관한 것이다. 즉, BS 3종에 일라이트, 탈황석고 및 폐내화물울 치환하여 종전에 연구되었던 결과에서 양호한 것으로 밝혀진 몇 개 변수를 Mock-up 시험성격으로 실제 생산라인에서 호안블록을 생산하여 그 특성을 분석하므로써 최적 조합을 확정하고자 한다. 실험결과 압축강도, 흡수율, 내동해성 및 수질영향의 pH 관점에서 고려하면 BS 3종에 정제 탈황석고 5% 치환 및 여기에 골재로서 일라이트를 1% 치환한 배합이 최적인 것으로 분석되었다. 그러나 일라이트는 시멘트 보다 고가이므로 경제적인 측면까지도 고려하면 BS 3종에 5%의 정제 탈황석고를 결합재로 치환하는 배합이 최적 조합인 것으로 밝혀졌다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.518-523
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• 2013

This paper describes the reduction of a hydrogen sulfide ($H_2S$) generated from a biogas plant. Micro bubble system is adopted to supply air into the water in the reaction chamber, which can increase the contact area of the supplied air to the reserving water. Two stage reaction chambers having two reaction rooms are designed and manufactured to enhance the reduction rate of a hydrogen sulfide. Sodium hydroxide (NaOH) is also considered to get rid of a hydrogen sulfide. Air volume rate to the water in a reaction chamber is maintained between 0.5 and $1.0m^3/min$. Throughout experimental measurement of the concentration of a hydrogen sulfide by changing the volume of supplied air into the water, reduction rate of a hydrogen sulfide increases as air volume increases. Adding sodium hydroxide to the water with the air supply can reduce effectively a hydrogen sulfide up to 99.5% from biogas. It is noted that a hydrogen sulfide generated by a biogas plant can reduce by supplying micro bubble air and sodium hydroxide effectively.

• 에너지공학
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• 제12권4호
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• pp.302-308
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• 2003

본 연구에서는 황토를 지지체로 사용한 고온연료가스 정제용 아연계 탈황제의 성능시험을 수행하였다. 산화아연과 황토를 75：25의 비율로 혼합하여 탈황제를 제조하였고 황화/재생 반응속도, 황수용능력, 내마모성을 조사하였다. 탈황 및 재생반응실험은 중온(황화/재생 ： 48$0^{\circ}C$/58$0^{\circ}C$)에서 수행되었다. 황토를 지지체로 사용한 아연계 탈황제는 장기사이클실험중에 나타나는 급속한 비활성화가 억제되었으며 반응속도, 황수용능력, 내구성 그리고 내마모성이 개선되었다. 황수용능력은 약 19gS/100g sorbent정도로 10 cycle 까지 유지되었으며, 내마모도는 AI=19.1%정도였다. 아연계 탈황제의 성능개선은 황토에 함유된 금속산 화물(Fe$_2$O$_3$, $Na_2$O, MnO$_2$)의 영향으로 판단된다. 이들 결과로부터 황토를 지지체로 사용하여 중온건식 아연계 탈황제의 특성을 개선할 수 있음을 확인하였다.