• 에너지공학
• /
• 제11권2호
• /
• pp.81-89
• /
• 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
• /
• 제46권5호
• /
• pp.903-914
• /
• 2008

본 연구는 ethylene oxide로부터 monoethylene glycol을 주제품으로 생산하는 상용화된 실제 공정의 생산 능력 증가시에 필요한 공정 모사와 에너지 절감을 위한 최적화 연구로서, 공정에 관여하는 다성분계의 기/액 상평형 거동을 NRTL-RK식으로 나타내고, 필요한 총 91개의 2성분계쌍의 상호작용 파라미터 값들로는 8개의 2성분계쌍에 대해서는 Aspen $Plus^{TM}$ 상용 모사기(Ver. 2006)에 내장된 값, 28개의 쌍에 대해서는 상평형 데이터를 문헌에서 조사하여 회귀분석하고 나머지 2성분계에 대해서는 모사기 내의 추산 기능을 이용하여 구한 값을 사용하였으며, 공정 모사 결과와 실제 공정 데이터와의 비교를 통해 상평형 계산의 정확성을 확인한 후, 모사기에 내장된 민감도 분석 기능을 사용하여 전체 에너지 소모량에 대한 각 장치의 민감도를 조사하여 적절한 조절변수를 선정하고 모사기 내에 내장되어 있는 순차적 2차 계획법에 의한 최적화 기능을 이용하여 공정 전체의 에너지 절약을 위한 최적화 작업을 수행하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제17권5호
• /
• pp.28-36
• /
• 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.

• 청정기술
• /
• 제28권2호
• /
• pp.182-192
• /
• 2022

This study provides an overview of the production costs of methane and hydrogen via water electrolysis-based hydrogen production followed by a methanation based methane production technology utilizing CO₂ from external sources. The study shows a comparative way for economic optimization of green methane generation using excess free electricity from renewable sources. The study initially developed the overall process on the Aspen Plus simulation tool. Aspen Plus estimated the capital expenditure for most of the equipment except for the methanation reactor and electrolyzer. The capital expenditure, the operating expenditure and the feed cost were used in a discounted cash flow based economic model for the methane production cost estimation. The study compared different reactor configurations as well. The same model was also used for a hydrogen production cost estimation. The optimized economic model estimated a methane production cost of $11.22/mcf when the plant is operating for 4000 hr/year and electricity is available for zero cost. Furthermore, a hydrogen production cost of $2.45/GJ was obtained. A sensitivity analysis was performed for the methane production cost as the electrolyzer cost varies across different electrolyzer types. A sensitivity study was also performed for the changing electricity cost, the number of operation hours per year and the plant capacity. The estimated levelized cost of methane (LCOM) in this study was less than or comparable with the existing studies available in the literature.

• 공업화학
• /
• 제34권3호
• /
• pp.291-298
• /
• 2023

본 연구는 가축분뇨를 가스화 하여 연료 가스를 생산하는 공정의 경제성과 탄소배출 관점에서의 지속가능성을 평가하였다. 본 연구에서 고려한 가스화 공정은 가스화 시설, 연료가스 정제 시설 및 생산 가스를 수요처를 수송하기 위한 파이프 라인의 설치까지 전체 시설을 고려하여 해당 기술의 현실적인 타당성을 평가하였다. 해당 연구는 실험 결과를 반영하는 ASPEN PLUS 시뮬레이션을 토대로 도출되었다. 경제성 및 CO₂ 전 주기 평가 결과, 축분 가스화를 통해 얻어진 연로가스는 발열량은 낮지만, 높은 수소 함량으로 천연가스와 가격적으로 경쟁력이 있다는 결과를 확인하였다. 특히, 탄소 배출 측면에서 높은 수소 함량으로 연료를 연소하였을 때 발열량당 배출되는 이산화탄소의 양이 천연가스에 비해 낮아 탄소 배출량 감축에 기여할 수 있다는 점을 확인하였다. 또한 다양한 시나리오 분석을 통해 외부 요인 및 정책적 요인에 따른 경제성을 확인하였고, 재무 재표 분석을 통해 해당 기술을 실질적인 사업화 가능성을 평가하였다.

• 에너지공학
• /
• 제2권1호
• /
• pp.75-82
• /
• 1993

상용 모사기인 ASPEN PLUS를 이용하여 천연가스를 사용하는 50 ㎾ 인산형 연료전지시스템의 정상상태 전산모사를 실시하였다. 연료전지 본체의 모사를 위하여 USER 블럭과 FORTRAN 블럭을 작성하였다. 여러가지 조업조건에 따른 수소의 수율 변화를 살펴봄으로써 개질기의 효율을 최대로 하는 조업범위를 찾았고, 실제 경우와 근사한 결과를 얻었다. 이로부터 향후 실용화될 국내의 연료전지시스템에 대한 기본 자료와 최적조건을 제시할 수 있다. 기존의 발전효율을 얻기 위하여는 수소이용률이 50%, 이상으로 유지되어야 하며, 고온으로 조작되는 개질기와 연료전지 본체에서 발생되는 고온의 열을 효율적으로 회수하여 이용함으로써 공정의 에너지효율을 높일 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권2호
• /
• pp.270-276
• /
• 2012

본 연구에서는 두 개의 증류탑으로 이루어진 기존 추출 증류 공정과 열 통합된 연속식 증류탑으로 이루어진 추출열 통합 증류 공정의 시스템에 대하여 에너지가 가장 적게 드는 최적의 구조 및 운전조건을 실현하기 위하여 Aspen plus의 최적화 기능을 이용하여 최적화를 행하였다. 두 구조 모두 추출제를 재순환시키는 구조로 모사하였다. 최적화 문제를 구성하여 에너지 비교, 다른 조성비, 추출제의 양에 따라 최적 조건의 변화를 파악하여 최적화된 공정 조업조건 및 설계지침을 제시하였다. 두 구조의 비교에서 열 통합 증류 시스템이 기존의 증류시스템에 비하여 에너지 효율 및 장치비 면에서 보다 나은 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제43권2호
• /
• pp.222-229
• /
• 2005

공기 중의 이산화탄소가 10% 함유된 연소가스를 5단의 다단 농축 막분리 시스템을 이용하여 분리하는 것을 Aspen plus와 Excel을 이용하여 모사하였다. 분리된 이산화탄소의 농도는 99% 이상, 이산화탄소 제거 효율을 90% 이상으로 하였다. 이때 최적화 변수를 각 단의 압력, 각 단에서의 잔여물 농도로 하였고 각 단의 막 면적의 합과 막 분리시스템의 장치비와 운전비를 고려한 목적함수를 제안하여 최적화를 행하였다. 최적화 결과, 기존 설계에 비해 막 면적 및 총괄 소요비용을 절감할 수 있었으며, 이를 바탕으로 다단농축 막분리 시스템의 설계지침을 얻었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제34권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2023

A fuel handling process combined with a pressure swing adsorption system (PSA) was simulated to produce pure hydrogen with a purity greater than 99.97%. The simulation consists of two parts. The fuel processing part consisting of reformer and water-gas shift reaction was simulated with Aspen plus^®, and the hydrogen purification part consisting of PSA was simulated with Aspen Adsorption^®. In this study, the effect of reformer temperature and pressure on the total hydrogen production yield was investigated. Simulations were performed over a temperature range of 700 to 1,000℃ and a pressure range of 1 to 10 bar. The total hydrogen production yield increased with increasing temperature and decreasing pressure. The maximum hydrogen yield was less than 50% in the simulation and will be lower in the real process.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.368-371
• /
• 2008

The optimal operation condition of gasifier is one of the most important parameters to increase efficiency and reliability in IGCC plant. Also the prediction of the syngas composition and quantity must be predicted to carry out process design of the gasification plant. However, the gasifier process licensor are protective with information on process design and optimal gasifier design conditions. So, the most of process studies in the engineering company for gasification plant have carried out to look for key parameters and optimal design conditions using several prediction methods. In this paper, we present the estimated preliminary optimal operation condition of the 300MW Demonstration Entrain Flow Gasifier using Aspen Plus. The gasifier operation temperature considering slag flow was predicted by FactSage software and Annen Model.