• 대한기계학회논문집B
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• 제39권12호
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• pp.945-952
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• 2015

본 연구에서는 바이오매스 합성가스를 모사하여 합성가스의 주요성분에 따른 자착화 특성을 실험 및 수치적으로 고찰하였으며, 온도, 혼합물의 조성, 압력의 변화가 자착화 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 충격파관(Shock Tube)을 이용하여 모사 합성가스의 점화지연 시간을 측정하였고, 수치해석은 실험결과 검증과 연소과정 중 중간화학종 분석을 위해 상용프로그램인 CHEMKIN-PRO를 사용하였다. 모든 온도 조건에서 혼합물 내의 수소의 몰 비율이 증가함에 따라 점화지연 시간이 감소하는 현상을 확인할 수 있었다. 1150K 이상의 온도 조건에서 압력이 증가함에 따라 점화지연 시간이 감소하는 현상을 확인 할 수 있었다. 하지만 1150K 이하의 온도 조건에서는 압력이 증가함에 따라 점화지연 시간이 증가하는 현상을 확인할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.788-791
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• 2007

기존의 미분탄 화력발전을 대체할 수 있는 차기 주자인 가스화복합발전(Integrated Gasification Combined Cycle) 기술은 단순히 열과 전기를 얻는데 그치지 않고 $CO_2$ 저감뿐만 아니라 다양한 형태의 2차 에너지원과 화학원료를 생산할 수 있는 기술이다. 상용화 운전 중인 기존의 IGCC 플랜트는 석탄 공급에 있어 건조된 미분탄(dry pulverized coal) 형태로 공급하는 건식 형태와 석탄슬러리(Coal water slurry)의 액상으로 공급하는 습식 형태로 대별되고 있다. 본 연구에서는 ASPEN plus를 이용하여 상용화 IGCC 플랜트에 대한 기본 모델을 구축하였으며, 산지별로 대상 탄종을 illinois #6(미국), Shenhua(중국), Drayton(호주)로 선정하여 가스화공정에 대한 성능을 해석하였다. 동일한 발전 출력을 얻고자 하였을 때, 석탄의 공급방식에 따라 필요한 석탄과 유틸리티 공급량과 가스화기 전${\cdot}$후단에서의 운전특성과 생성되는 합성가스(syngas) 조성, 냉가스(cold gas) 효율 및 탄소 전환율을 통해 각 case에 대한 플랜트 특성을 비교하였다.

• 한국가스학회지
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• 제17권5호
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• pp.28-36
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• 2013

에너지 보안의 위기를 타파하기 위한 가장 많은 관심을 가지고 있는 것 중 하나가 지중 속 매장되어 있는 석탄이다. 본 연구에서는 지중에서 석탄을 직접 채굴을 하지 않고 지중 내 석탄 가스화를 직접 진행할 수 있는 지중 석탄가스화 공정에 대하여 화학 반응 공정 모사를 진행하였다. 본 연구는 1980년대 말에 미국의 Rocky Mountain 1 지중 석탄가스화 프로젝트를 참고로 진행을 하여 기본 모델을 완성하였다. 그리고 산화제 주입조건에 따른 민감도 분석을 통하여 합성가스의 조성 결과를 확인하였다. 반응 모델은 건조, 열분해, 촤 가스화로 나누어 모델이 구현되었고 실제 실험값에서의 생산된 가스량, 가스화 된 탄소량, 가스 수율 등의 값으로 결과를 확인하였다.

• 공업화학
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• 제22권5호
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• pp.566-574
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• 2011

석탄가스화기는 석탄가스화복합발전과 석탄간접액화 공정에서 고효율을 얻기 위한 중요한 설비 중 하나이다. 현재 여러 종류의 석탄가스화기가 성공적으로 사용되고 있지만, 간단하면서도 신뢰도를 높일 수 있는 다양한 설계 변경이 가능하다. 건식 분류층 가스화기 4종류의 형태를 제시하고 이들을 체류시간, 가스화기 출구 합성가스의 온도, 합성가스 조성을 중점으로 비교하였다. 설계개념이 적정한지를 우선 파악하고자 반응을 배제한(cold-flow) CFD 해석을 먼저 수행하였고, 실제 가스화기 조건을 반영한 화학반응이 고려된(hot-flow) 해석을 수행하여 비교하였다. 가스화기 설계에 CFD를 적용하는 데는 슬랙의 거동과 슬랙탭 설계 등 측면에서 제한적이기는 하지만, 다양한 설계개념 중에서 가능성이 높은 가스화기 형태의 범위를 좁히는 데 매우 유용하게 사용될 수 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권2호
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• pp.220-229
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• 2016

A numerical study on lifted flame structure in impinging jet geometry with syngas composition ratio was investigated. The numerical calculations including chemical kinetic analysis were conducted using SPIN application of the CHEMKIN Package with Davis-Mechanism. The flame temperature and velocity profiles were calculated at the steady state for one-dimensional stagnation flow geometry. Syngas mixture compositions were adjusted such as $H_2:CO=10:90(10P)$, 20 : 80 (20P), 30 : 70 (30P), 40 : 60 (40P), 50 : 50 (50P). As composition ratios are changed from 10P to 50P, the axial velocity and flame temperature increase because the contents of hydrogen that have faster burning velocity increase. This phenomenon is due to increase in good reactive radicals such as H, OH radical. As a result of active reactivity, the burning velocity is more faster and this is confirmed by numerical methods. Consequently, combustion reaction zone was moved to burner nozzle.

• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.8-14
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• 2015

합성가스(SNG)는 석탄 가스화를 통하여 얻어지는 가스연료로서, 고유가로 인한 천연가스가격 상승을 대비할 수 있는 대체연료 중의 하나로 주목받고 있다. 본 연구에서는 메탄 90.95%, 프로판 6.05%와 수소 3%의 조성비를 갖는 SNG연료 모사가스와 압축천연가스 (CNG)를 11리터 급 CNG 엔진에 적용하여 연소 및 배기 특성을 비교실험 하였다. 연료공급시스템, 분사시기 등 엔진의 연소제어인자를 일정하게 하고 전부하 운전조건에서 엔진회전수 변화에 따른 출력, 열효율, 연소 안정성 및 배기특성을 비교하였다. 1260rpm, 전부하 운전조건에서 노킹특성도 분석하였다. SNG 연료를 사용했을 때 출력 저하 없이 연소안정성이 향상되어 열효율이 증가하였다. 질소산화물($NO_x$)의 배출은 CNG연료의 경우에 비해 증가되었으나 이산화탄소($CO_2$)의 배출은 감소하였다. SNG 연료를 이용하여 운전할 경우 내노킹성이 향상되었다.

• 에너지공학
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• 제16권2호
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• pp.83-92
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• 2007

석유자원 고갈에 따른 대체에너지 개발의 필요성과 더불어 온실가스인 $CO_{2}$ 저감 등 높은 환경개선 효과로 인하여 새로운 청정연료로 바이오매스로부터 제조되는 BTL(Biomass to Liquid)-디젤에 대한 관심이 유럽을 중심으로 크게 증가하고 있다. 본 논문에서는 BTL-디젤 기술 개발 현황 및 BTL 공정의 세부 공정기술들을 조사하였다. BTL 공정은 바이오매스 전처리 및 가스화, 합성가스 정제, F-T(Fischer-Tropsch) 합성 및 upgrading 공정 등으로 나눌 수 있으며, BTL 만의 차별적 기술로 합성가스 제조를 위한 가스화 공정과 함성가스 조성 조절을 포함하는 BTL 공정에 최적화된 F-T 합성 촉매 개발이 매우 중요하다. 대표적인 BTL 기술로 독일의 Choren 사는 Carbo-V 가스화 기술을 개발하여 세계 최초로 BTL 공정 상업화를 이루었으며, 네덜란드의 ECN은 tar와 BTX를 제거하기 위한 독자적인 OLGA 기술을 개발하여 가스화 시스템과 연계한 공정을 개발하였다. 또한 미국과 일본 등 많은 나라에서 경쟁적으로 기술개발을 재촉하고 있는 상황이다. 국내의 경우 이에 대한 연구는 전무하나 국내 에너지 안보를 위한 에너지 Mix 정책과 지구온난화 등 환경문제에 대응하기 위하여 BTL 기술 개발은 매우 중요한 의미를 가질 수 있으므로 독창적 기술의 선점이 매우 중요할 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.111.1-111.1
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• 2010

석탄가스화복합발전(IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle)의 고온 고압 합성가스로부터 $CO_2$를 저비용으로 포집하기 위한 연소전 포집 기술 중 유동층 촉진수성가스전환(SEWGS) 공정이 제안되어 연구개발 중에 있다. 연소전 $CO_2$ 포집을 위한 SEWGS 공정은 동일한 2탑 순환 유동층 반응기에서 고온 고압의 합성가스($H_2$, CO)를 유동층 WGS 촉매를 사용하여 CO를 $CO_2$로 전환하는 동시에 전환반응으로 생성된 $CO_2$를 흡수제를 이용하여 포집하는 기술이다. 본 연구는 $CO_2$ 회수와 WGS 반응이 동시에 이루어지는 공정에 적용 가능한 건식 재생 흡수제 및 유동층 WGS 촉매 개발을 목표로 $CO_2$ 흡수제(P Series) 및 WGS 촉매(PC Series) 조성을 제안하고 분무건조기를 이용하여 6~8kg/batch로 성형 제조하였다. 제조된 $CO_2$ 흡수제 및 촉매의 특성 평가 결과 내마모도(Attrition resistance)를 포함한 물리적 특성이 유동층 공정의 요구조건을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 모사 석탄 합성가스를 이용하여 20bar, $200^{\circ}C$ 흡수/$400^{\circ}C$ 재생 조건에서 열중량 분석기(TGA) 및 가압 유동층(Fluidized-bed) 반응기를 통한 흡수제의 $CO_2$ 흡수능 평가를 수행하였다. 그 결과 내마모도(AI) 3% 이하로 기계적 강도가 우수하며, $CO_2$ 흡수능 17.6 wt%(TGA) 및 11wt%(가압 유동층)를 나타냈다. 유동층 WGS 특성 평가 결과 내마모도가 7~35%로 우수하였고, CO 전환율은 $200^{\circ}C$에서 80% 이상으로, 유동층 SEWGS 공정에 적용 가능한 특성을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제12권1호
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• pp.58-64
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• 2003

1톤/일급 분류층 가스화기를 사용하여 국내 정유공장에서 발생하는 중질잔사유를 1,000~1,20$0^{\circ}C$의 온도 조건과 3kg/$\textrm{cm}^2$의 압력조건에서 가스화 시켜 CO, H$_2$, $CO_2$, 메탄의 합성가스 발생 농도 변화와 탄소전환율, 냉가스효율을 고찰하였다. 실험 결과 중잔유 공급량 31 /kg/hr인 조건에서 H$_2$ 최대 45%, CO 최대 26%인 가스농도를 보여주었으며, 시료 공급량 20 kg/hr, 산소/시료비가 1.2인 조건에서 탄소전환율은 최대 87%, 냉가스효율은 최대 68%를 얻을 수 있었다. 가스화기 운전의 가장 중요한 변수인 산소량의 변화에 따른 합성가스 농도의 변화는 수소성분의 증가율이 CO와 $CO_2$에 비해 높았으며, 산소/시료비가 0.6에서 1.2로 변화하는 동안 가스화기의 온도는 11$0^{\circ}C$ 정도 증가하였다. 또한, 가스화기 온도 증가에 따른 메탄농도의 감소폭은 온도가 높을수록 컸으며, 메탄농도와 가스화기 온도간에는 가스화기 온도를 유추할 수 있는 상관관계가 있었다.

• 한국가스학회지
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• 제27권1호
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• pp.23-32
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• 2023

본 연구에서는 고갈된 가스전의 사암 저류층 또는 심부 대염수층 내 이산화탄소(CO₂) 주입효율 및 저장용량 증진을 위한 주입 첨가제로써 Al₂O₃ 나노유체를 합성하였다. 기반 유체로 탈이온수(deionized water, DIW)와 API Brine의 조성을 참고하여 제조한 염수를 사용하였으며, 양이온성 계면활성제인 CTAB (cetyltrimethyl-ammonium bromide)을 첨가한 Al₂O₃ 나노유체를 이용하여 유체를 합성하였다. 육안관찰, 동적광산란광도계(dynamic light scattering, DLS), 전자투과현미경(transmission electron microscope, TEM), 혼화성 시험(miscibility test)의 방법을 활용한 유체의 분산 안정성 평가 결과, 나노입자 농도가 0.05 wt% 이하 조건에서 70,000 ppm의 염수와 반응 후에도 응집 및 침전되지 않는 안정한 유체를 합성할 수 있음을 확인하였다.