• 플랜트 저널
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• 제16권4호
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• pp.26-32
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• 2020

화력발전소에서 장치 이상이나 열화로 인해 발전효율이 저하될 때 운전자가 이를 감지하고 적시에 조처를 취할 수 있도록 지원하는 성능관리시스템은 무엇보다도 발전효율을 정확하게 예측하는 것이 중요하다. 공정용 증기 또는 난방용열(이하 공정용 증기로 단일화 표기)과 전기를 동시에 생산하는 열병합발전에 대해 지금까지 다수의 발전효율 모델들이 제안되었는데, 대부분 공정용 증기의 가치를 제대로 평가하지 못해 발전효율을 정확하게 예측하지 못했다. 본 연구에서는 발전효율 예측 모델의 계수를 조업 데이터를 통해 결정하고, 공정용 증기의 전기 환산효율(ECE, Electricity Conversion Efficiency) 모델을 적용함으로써 공정용 증기의 가치를 정확하게 평가할 수 있도록 하였다. 본 방법을 열병합발전의 설계 데이터에 적용하여 발전부하에 대한 발전효율의 추세선을 구한 결과 R2가 99.91%로 회귀 수준이 매우 높았다. 본 결과로부터 조업 데이터를 이용한 ECE 모델 계수 결정 방법이 발전효율을 정확하게 예측하여 열병합발전에 대한 성능 모니터링에 적합함을 확인할 수 있었다.

• 플랜트 저널
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• 제15권4호
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• pp.30-35
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• 2019

미세먼지 감축에 대한 사회적 요구 증가와 강화되는 대기오염물질 배출허용기준을 충족시키기 위해 구조적 제약조건을 갖는 500 MW급 석탄화력발전소 탈황설비의 성능개선 방안을 제시하였다. 탈황설비 흡수탑을 통과하는 배기가스가 선회하도록 내부 설비를 개조하여 난류를 형성시켜 물질전달효율을 증가시키고 반응 면적 및 시간을 증가시킴으로써 황산화물 저감 및 먼지 포집 능력을 향상시킬 수 있었다. 개선결과 황산화물 제거효율은 91.61%에서 98.43%로 향상되었고 먼지 제거성능은 77.4%에서 87.08%로 향상되었다. 배출농도는 황산화물 7.85 ppm, 먼지 4.67 mg/㎥이 배출되어 2023년의 대기오염물질 배출허용기준인 황산화물 25 ppm, 먼지 5 mg/㎥을 만족하는 수준이다. 본 연구의 성능 개선 방식은 유사한 제약조건을 갖는 다른 석탄화력발전소에도 효과적으로 적용될 수 있으리라 기대된다.

• 플랜트 저널
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• 제10권4호
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• pp.24-28
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• 2014

본 연구에서는 150 MW 화력발전소를 기준하여 발전소 건설지역의 최저 대기온도 $-17.1^{\circ}C$부터 최대 대기온도 $36.7^{\circ}C$까지를 $3^{\circ}C$의 일정한 간격으로 구분하여 복수기 압력이 증기터빈의 배압조건을 만족하는 대기온도별 송풍기 수량을 검토하였다. 공랭식 복수기는 대기온도 및 송풍기 운전수량 변화에 따른 냉각공기 순환량에 영향을 받아 운전조건이 변경이 되므로, 대기온도가 복수기 설계기준온도 이상의 경우에는 공랭식 복수기 송풍기의 운전수량을 최대로 해야 하고, 대기온도가 복수기 설계기준온도 미만의 경우에는 증기터빈 배압 운전조건을 만족하는 범위 내에서 송풍기 운전수량을 변화시켜 공랭식 복수기에 가해지는 공기 순환량을 감소시키는 것이 안정적인 발전소 운영을 하는 것임을 확인하였다.

• 플랜트 저널
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• 제16권1호
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• pp.38-43
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• 2020

본 연구에서는 무연탄용 서천화력발전소 1호기가 대기환경보전법 및 서천화력발전본부 내부 규정인 이산화황 평균 배출 규제치를 준수하며 연속운전 할 수 있는 흡수탑 내부의 석회석 슬러리 pH의 적정 운전범위를 찾고자 실험 하였다. 연소가스의 유량등 주요 운전요소를 고정한 상태에서 탈황 흡수탑으로 유입되는 연소가스 내의 이산화황 농도, C_in[ppm]을 370, 400, 460 그리고 550 ppm으로 변동시키며 운전하였을 때, 탈황 흡수탑 내부 적정 슬러리 pH는 4.4, 4.5, 4.8 그리고 5.1이었다. 따라서, 이산화 황과 적정 슬러리 pH를 이용하여 도출된 상관관계식 R_pH=0.004×C_in+2.93을 이용하여 운전하는 것을 추천한다.

• 플랜트 저널
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• 제15권1호
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• pp.38-44
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• 2019

본 연구에서는 1,000 MW급 석탄화력발전소용 탈황흡수탑을 대상으로 대기환경보전법 및 발전소 자체 배출규제치를 준수하면서 운전할 때, 석회석 슬러리 투입량을 조절하여 흡수탑 내부 슬러리 pH의 적정 범위를 찾고자 하였다. 배기가스 유량, 발전기 출력, 흡수탑 압력강하, 산화용 공기량을 고정한 상태에서 흡수탑 유입가스에 포함된 이산화황의 평균 농도, ${\bar{C\;in}}$ [ppm]을 500 ppm, 550 ppm, 600 ppm 그리고 635 ppm으로 변동시키며 운전하였을 때, 흡수탑 내부 적정슬러리 pH, 는 5.0, 5.2, 5.3 그리고 5.4였다. 이러한 결과로부터 흡수탑 유입가스에 포함된 이산화황의 평균 농도가 500~635 ppm의 범위일 때 상관관계식 을 이용하여 적정슬러리 pH를 산출하여 운전하는 것이 추천된다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.571-580
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• 2016

In this paper, performance of the gas turbine combined cycle(GTCC) using pre-combustion carbon capture technology was comparatively analysed. Steam reforming and autothermal reforming were used. In the latter, two different methods were adopted to supply oxygen for the reforming process. One is to extract air form gas turbine compressor (air blowing) and the other is to supply oxygen directly from air separation unit ($O_2$ blowing). To separate $CO_2$ from the reformed gas, the chemical absorption system using MEA solution was used. The net cycle efficiency of the system adopting $O_2$ blown autothermal reforming was higher than the other two systems. The system using air blown autothermal reforming exhibited the largest net cycle power output. In addition to the performance analysis, the influence of fuel reforming and carbon capture on the operating condition of the gas turbine and the necessity of turbine re-design were investigated.

• 에너지공학
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• 제11권2호
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• pp.81-89
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• 2002

석탄가스화 복합발전(IGCC)은 석탄을 가스화하고 가스화된 연료를 사용하여 전기를 생산하는 기술로 기존의 석탄 전환 기술에 비해 전환율이 높고 환경 영향이 적은 것으로 알려져 있다 특히 우리나라와 같이 전력 생산 분야에서 석탄 화력의 비중이 높은(2001년 6월 기준, 29.6%, 한전통계자료)나라에서 급격히 강화되는 석탄 화력 발전 방식에 대한 오염물 배출량 제한에 대처하기 위해 기존 석탄 화력의 대안으로 석탄가스화 복합발전이 부각되고 있다. 본 연구에서는 국내 도입이 임박한 IGCC상용설비를 대상으로 한 시스템 설계 연구를 수행하였다. 분류층 가스화 공정을 채용한 2가지 종류의 IGCC시스템으로, 고효율 IGCC와 저비용 IGCC에 대해 시스템 연계 최적화를 고려하여 시스템을 설정하였다. 각 시스템에 대해 AspenPlus등을 사용한 시스템 시뮬레이션 모델을 개발하고 성능 계산을 수행하였으며 특히 저비용 IGCC 시스템에 대해서는 시스템 옵션 스터디와 공기 추출율에 따른 민감도 분석을 수행하였다. 열성능 계산 결과 고효율 IGCC 시스템의 효율이 42.6%(HHV, Net)으로, 저비용 IGCC 시스템에 75% 공기 추출율을 적용한 경우 40%(HHV, Net)으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권3호
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• pp.368-377
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• 2023

천연가스복합발전 공정은 일반 석탄 화력발전 공정에 비해 이산화탄소 배출량이 낮아 최근에 발전 플랜트로서 많은 관심을 받고 있다. 그럼에도 불구하고 이산화탄소 배출을 완전히 억제하기는 어려우므로 이산화탄소 포집공정이 필요하며 본 연구에서는 천연가스복합발전 플랜트에서 발생하는 배기가스 내 낮은 이산화탄소 농도를 고려해 포집공정을 구성하고 운전조건을 최적화하는 연구를 수행하였다. 최적화 연구를 위해 상용 시뮬레이션 프로그램으로 천연가스복합발전 공정과 습식 이산화탄소 포집공정이 결합된 전체 공정을 모델링 하였으며, 이를 이용해 다양한 조건에서 이산화탄소 흡수율, 흡수제 재생율, 천연가스복합발전 공정 내 전력 손실율을 종합적으로 고려한 최적 운전조건을 도출하였다. 특히 본 연구에서는 기존에 이산화탄소 포집공정에서 포집된 이산화탄소 톤당 에너지 소모량만을 주요 지표로 검토하던 것과 달리, 천연가스복합발전 공정 내 스팀 사용으로 인한 발전효율 저감, 운전조건 변화에 따른 이산화탄소 흡수율 및 흡수제 재생율 변화의 측면도 함께 고려하여 공정 전반의 성능을 종합적으로 고려할 수 있도록 하였다. 결론적으로 재생탑 재비기 온도가 120 ℃가 되었을 때 가장 좋은 결과를 보이는 것으로 나타났으며, 그 원인을 분석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.130.1-130.1
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• 2010

미국과 유럽에서는 이미 10여 년 전부터 250MW급 이상의 대용량 석탄IGCC 플랜트를 상업운전 하고 있으며, 일본과 중국을 비롯한 아시아에서도 대용량 플랜트를 시운전하고 있거나 건설 중에 있다. 한국에서는 제4차 전력수급계획에 의거 태안화력 부지 내에 300MW급 IGCC 플랜트 건설을 추진 중이며, 두산중공업은 '10년 상반기에 IGCC 가스화 플랜트에 대한 FEED 설계 (Front-Eng Engineering Design)를 완료하였다. 그 과정 중 설계조건에 의한 기본 엔지니어링 사항과 석탄 가스화 플랜트에 대한 성능예측 결과를 본 연구에서 소개한다. 가스화 플랜트의 엔지니어링은 가스화 블록과 가스정제 블록으로 구분하여 수행하였다. Process Data를 이용하여 PFD Development, P&ID Generation, Equipment Specification 개발, HAZOP 수행, Architecture Engineering 등의 순으로 FEED 설계를 진행하였다. BOD (Basis of Design)를 기준으로 운전조건별 Heat & Mass Balance와 Process Flow를 재검토하고 각 기기별 운전개념을 반영하여 P&ID를 개발하였다. 그리고 배관, 전기 및 제어에 대한 각종 Diagram 개발과 HSE (Health, Safety and Environment) 관련 설계를 수행하였다. IGCC 1호기의 엔지니어링 수행과 함께 Next 호기 자체설계 역량 확보를 위해 두산중공업은 'DIGITs'로 명명된 개념기본설계 Tool을 개발하고 있다. DIGITs는 공정모델링, 단위기기 개념설계, 공정구성 (Process Configuration) 및 종합 Database Package 형태로 구성된다. DIGITs에 의한 계산 결과 공정사 Process Data 기준시 가스화 블록 출구에서 Syngas HHV와 Syngas 현열은 각각 약 $636MW_{th}$와 약 $18MW_{th}$로, Plant 설계조건 $630MW_{th}$를 만족하는 것으로 예측되었다. 향후 DIGITs는 가스정제 블록 및 주변 BOP 설비 등과 연계한 종합 개념기본설계 Tool로써 개발 진행 중이다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2004년도 봄 학술발표논문집 Vol.31 No.1 (B)
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• pp.1-3
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• 2004

산업설비 현장에서는 설비 운영과 관련하여 재료 관련 정보에 대한 요구가 비교적 빈번하게 발생하고 있으나 필요한 기술 자료의 확보, 검토 등에 많은 어려움을 겪고 있다. 따라서 산업설비에 적용되는 재료들을 종합하여 비교, 검토할 수 있는 시스템을 개발하여 인터넷을 통해 제공할 경우 산업설비의 운영효율 향상, 신뢰도 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 재료 데이터베이스 시스템은 재료가 사용되는 설비의 운영과 관련한 각종 데이터와 상호 연계되어야 할 필요가 있다. 손상해석, 재료선정 등은 인장시험 등 각종 시험 데이터와 더불어 재료가 사용되는 실제 설비의 응력. 온도 등 운전환경, 사용이력 등이 중요한 판단 자료가 되기 때문이다. 또한 재료 데이터는 플랜트 운영시스템, 자재구매/관리시스템 등 다양한 시스템의 기본 마스터데이터로 이용들 수 있다. 따라서 재료 데이터가 갖는 이러한 특성을 충족시키기 위해서는 확장성과 이식성이 뛰어난 XML을 기반으로 재료 데이터베이스를 개발하는 것이 바랑직할 것으로 판단된다. XML을 기반으로 개발된 재료 데이터베이스는 20,000건의 방대한 재료 규격정보를 담고 있으며 규격검색, 이름검색, 화학성분 검색, 기계적 특성 검색 등 다양한 검색 기능을 제공한다. 또한 대표적인 종합플랜트인 화력발전소의 설iii데이터와 통할 연동되어 재료의 적용현황 및 환경 등을 통합적으로 검색할 수 있다. XML을 이용한 본 개발시스템은 향후 상용 ERP 패키지 다양한 시스템의 기본 데이터베이스로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.