• 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.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.1317-1321
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• 2009

Natural gas liquefaction plant and LNG carrier needs large capital investment. Therefore a lot of small or middle scale natural gas fields aren't developed due to poor profitability. If natural gas is made to gas hydrate instead of liquefaction, developing small-scale natural gas field can be profitable because building cost of gas hydrate plant and carrier are economical. Because the process of making gas hydrate consumes much energy, the gas hydrate formation process has to be optimized for energy consumption. In this study, gas hydrate formation process was investigated experimentally. Experimental apparatus consists of reactor, pressure regulator, chiller, and magnetic stirrer. 99.95% methane was used to make gas hydrate. Tests were conducted at variable pressure and temperature condition.

• 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.

• 신재생에너지
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• 제16권1호
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• pp.1-14
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• 2020

Liquid air energy storage (LAES) using gas liquefaction has attracted considerable attention because of its mature technology, high energy density, few geographical constraints, and long life span. On the other hand, LAES has not yet been commercialized and is being developed recently. Therefore, few studies have performed an economic analysis of LAES. In this study, the levelized cost of electricity was calculated and compared with that of other energy storage systems. As a result, the levelized cost of electricity of LAES was $371/MWh. This is approximately $292/MWh, $159/MWh, $118/MWh, and $3/MWh less than that of the LiCd battery, VRFB battery, Lead-acid battery, and NaS battery. In addition, the cost was approximately $62/MWh and $195/MWh more than that of Fe-Cr flow battery and PHS. Sensitivity analysis of the levelized cost of electricity according to the main economic factors was performed, and economic uncertainty analysis was performed through a Monte-Carlo simulation. The cumulative probability curve showed the levelized cost of electricity of LAES, reflecting price fluctuations in the air compressor cost, electricity cost, and standing reserve hourly fee.

• 대한환경공학회지
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• 제27권7호
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• pp.746-752
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• 2005

본 연구에서는 저임계 습식산화 조건에서 반응온도, 시간 및 압력 등 반응조건이 슬러지의 분해 및 유기산의 생성에 미치는 영향을 조사하였다. 또한, 저임계 습식산화의 분해경로 및 수정된 동력학적 모델을 제안하였으며, 다양한 조건에서 수행된 실험결과와 예측치를 비교, 검토하였다. 회분식 실험결과 반응온도는 산화반응보다는 열적가수분해 반응에 직접적으로 영향을 미치며, 반응온도와 시간이 증가할수록 슬러지의 분해효율과 유기산의 생성효율이 증가하는 것으로 나타났다. 반응온도 $180^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, $220^{\circ}C$ 및 $240^{\circ}C$, 반응시간 10 min에서 SS 농도의 제거율이 52.6%, 68.3%, 72.6% 및 74.4%로 나타나 반응 초기에 유기성 고형물(총 고형물의 약 75%)의 대부분이 액상화가 진행된 것으로 판단된다. 반응온도 $180^{\circ}C$, $200^{\circ}C$, $220^{\circ}C$ 및 $240^{\circ}C$, 반응시간 40 min에서 제거 슬러지당 생성된 유기산은 각각 93.5 mg/g SS, 116.4 mg/g SS, 113.6 mg/g SS 및 123.8 mg/g SS이며, 아세트산 생성은 24.5 mg/g SS, 65.5 mg/g SS, 88.1 mg/g SS 및 121.5 mg/g SS로 나타나 반응온도가 증가할수록 유기산의 생성율도 증가하였으며, 분해되기 쉬운 유기산이 아세트산으로 전환되는 것으로 나타났다. 제안한 수정 동력학적 모델에서 반응온도가 증가함에 따라 반응속도상수 $k_1$(고형물의 액상화), $k_2$(중간산물의 유기산 생성), $k_3$(중간산물의 최종분해) 및 $k_4$(유기산의 최종 분해) 모두 증가하였다. 이는 반응온도의 증가에 따른 유기성 고형물질의 액상화와 유기산 생성율의 증가를 의미한다. 반응속도상수($k_1{\sim}k_4$)에 대한 활성화에너지를 산정한 결과, 각각 20.7 kJ/mol, 12.3 kJ/mol, 28.4 kJ/mol 및 54.4 kJ/mol로 나타나 열적가수분해 반응 보다는 산화반응이 율속단계인 것으로 판단된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제3권2호
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• pp.129-134
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• 2003

In this research, we used fly-ash and blast-furnace slag as substitute material of cement and fine aggregate, and we, through experiments, researched and analyzed the features of high-flowable concrete added high efficiency AE water reduction agent. The results are below. 1. Liquefaction generally presented high-slump flow value; on the other hand, partial segregation was observed in case of mixing proportion with 65 cm slump flow and above. This segregation was partially improved in accordance with mixing admixture. 2. Compressive strength according to mixing admixture and increasing mixing ratio of fly-ash were subject to be declined when it was initially cast-in, but its gap was improved when time was fully passed. 3. After mixing blast-furnace slag and fly-ash as substitute material, the result showed that the modulus of elasticity against freezing & melting was improved according to mixing blast-furnace slag and also increased in accordance with increasing pulverulent-body volume. 4. According to increasing the mixing volume of fly-ash, the durability factor was deteriorated because compressive strength became lower as well as air content was decreased when it was initially case-in. 5. The minimum air content to secure durability was 3.7%, for that reason, we had better secure admixture such as air entraining agent when cast-in high-flowable concrete.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2940-2945
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• 2008

The scale of 2.4 MW MCFC was taken to construct a high-efficiency and economical power generation system without CO2 emission into the atmosphere for utilizing its exhaust gas. The conventional steam turbine power generation system (STGS) was evaluated and the net generated power (NGP) was estimated to be only 133 kW and the STGS is not economically feasible. A CO2-caputuring repowering system was proposed, where low temperature steam (LTS) produced at HRSG by using exhaust gas from MCFC is utilized as a main working fluid of a gas turbine, and the temperature of LTS was raised by combusting fuel in a combustor by using pure oxygen, not the air. It has been shown that NGP of the proposed system is 264 kW, and CO2 reduction amount is 608 t-CO2/y, compared to 306 t-CO2/y of STGS. The CO2 reduction cost was estimated to be negligible small, even when the costs of oxygen production and CO2 liquefaction facilities etc. were taken into account.

• 한국가스학회지
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• 제1권1호
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• pp.41-48
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• 1997

가스물성의 계산방법으로 상태방정식이 널리 사용되고 있으나 상태방정식의 종류에 따라서 물성예측에 서로 다른 차이를 보이고 있다. 본 연구는 가스의 액화온도에서 상온에 이르는 온도범위와 1bar에서 30bar에 이르는 압력범위에서 질소, 산소, 아르곤에 대한 상태방정식의 물성계산 신뢰도를 검토하고자 하였다. 이를 위하여 Aspen plus에서 제공하는 Soave-Redlich-Kwong, Peng-Robinson, BWR-Lee Staring 상태방정식을 비교대상으로 하였고 계산결과는 문헌치 및 virial식과 비교하였다. 또한 물성계산식이 공정에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 초저온 공기분리장치의 증류탑 및 팽창터어빈 계산을 수행하여 상태방정식 차이에 의한 공정계산 차이를 비교, 분석하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.412-419
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• 2012

Increasing demand for natural gas and higher natural gas prices in the recent decades have led many people to pursue unconventional methods of natural gas production. POSCO-Gwangyang synthetic natural gas (SNG) project was launched in 2010. As the market price of natural gas goes up, the increase of its price gets more sensitive due to the high cost of transportation and liquefaction. This project can make the SNG economically viable. In parallel with this project, KEPCO (Korea Electric Power Corporation) joined in launching the SNG Quality Standard Bureau along with KOGAS (Korea Gas Corporation), POSCO and so on. KEPCO Research Institute is in charge of SNG fueled gas turbine combustion test. In this research, several combustion tests were conducted to find out the effect of hydrogen contents in SNG on gas turbine combustion. The hydrogen in synthetic natural gas did not affect on gas turbine combustion characteristics which are turbine inlet temperature including pattern factor and emission performance. However, flame stable region in ${\Phi}$-Air flow rate map was shifted to the lean condition due to autocatalytic effect of hydrogen.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권1호
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• pp.96-103
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• 2014

극저온 액체 상태의 LNG는 주거용과 산업용으로 공급되기 전에 가스 상태로 변환된다. 이러한 재가스화 과정 중에 LNG는 $83.7{\times}10^4$ kJ/kg 정도의 많은 냉열에너지를 제공한다. 이 냉열에너지를 일부 선진국들에서는 질소, 수소, 헬륨과 같은 극저온 유체들의 액화, 제빙 및 냉방시스템에 이용하고 있다. 따라서 우리나라에서도 인천, 평택 및 통영 LNG 인수기지 주변에 LNG의 냉열에너지를 이용한 냉열에너지 회수시스템을 설립할 필요가 있다. 여기서는 저열유속상태에서 상변화를 동반하는 LNG의 유동거동 특성을 파악하기 위해 LNG의 85 %를 차지하는 메탄을 작동유체로 사용하였다. 또한 본 논문은 극저온 열교환기 내부를 흐르는 메탄과 질소, 프로판, R11 및 R134a의 유동경계에 영향을 주는 관 직경, 관의 경사각도 및 포화압력의 효과를 보여준다. 또한 여기서 얻어진 이론적 연구결과와 기존의 실험 데이터와도 비교 되었다. 그리고 메탄의 유동경계에 주는 파이프의 경사각도의 영향은 매우 큼을 알 수 있었다.