• 청정기술
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• 제26권3호
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• pp.177-185
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• 2020

본 연구에서는 석탄화력발전소에서 전량 폐기되고 있는 석탄재의 재활용 방안으로 석탄회의 80%를 차지하고 있는 비산재로 부터 유용성분을 회수하고 이를 산업재로 활용하기 위한 청정부유선별 공정을 개발하였다. 비산재로부터 미연탄소(unburned carbon, UC) 를 회수하기 위해 비이온성 포수제인 등유 대신에 친환경 식물성 오일인 대두유를 사용하여 등유로부터 악취 발생을 예방하였고 부유선별 후 잔류물로부터 CM (ceramic microsphere)과 CA (cleaned ash)를 분리하기 위해 황산용액을 사용하지 않고 hydro-cyclone를 사용함으로써 산성폐수를 발생시키지 않고 미립의 CM를 회수할 수 있었다. 등유를 포수제로 사용하여 UC를 분리할 때 보다 대두유를 포수제로 사용하였을 때, 대두유의 높은 점성으로 인한 UC의 흡착성 증가와 대두유에 포함된 리놀레산에 의해 부유성 향상으로 UC의 회수율이 85.8%로 높게 나타났다. 회수된 UC에 포함된 연소가능성분(combustible component, CC)은 모두 탄소성분으로 대두유를 사용하였을 때 탄소의 함량이 높게 나타났으며, 회수된 UC는 표면이 거칠면서 기공이 많아 분쇄가 쉬워 미립화로 산업용 소재로 활용할 수 있을 것이다. Hydro-cyclone을 이용한 입도선별 청정분리공정에 의해 회수된 CM과 CA는 구형 형상으로 입자들이 서로 뭉치지 않고 뚜렷하게 분리되었으며 입자의 평균직경(D₅₀)은 5 ㎛로 미세하여 공정변경에 의한 CM의 미립화를 구현할 수 있었다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제16권3호
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• pp.115-127
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• 2017

Coal tar-coated pipes buried in a domestic nuclear power plant have operated under the cathodic protection. This work conducted the simulation of the coating performance of these pipes using a FEM method. The pipes, being ductile cast iron have been suffered under considerably high cathodic protection condition beyond the appropriate condition. However, cathodic potential measured at the site revealed non-protected status. Converting from 3D CAD data of the power plant to appropriate type for a FEM simulation was conducted and cathodic potential under the applied voltage and current was calculated using primary and secondary current distribution and physical conditions. FEM simulation for coal tar-coated pipe without defects revealed over-protection condition if the pipes were well-coated. However, the simulation for coal tar-coated pipes with many defects predict that the coated pipes may be severely degraded. Therefore, for high risk pipes, direct examination and repair or renewal of pipes are strongly recommended.

• 에너지공학
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• 제20권2호
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• pp.123-142
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• 2011

최근의 에너지 기술 개발 동향 중의 하나로서 화석에너지를 고청정 기술로 활용하는 것이며 대표적인 기술로 석탄가스화 기술을 들 수 있다. 석탄가스화 기술은 IGCC, 합성원유 및 합성천연가스 생산, 메탄올 또는 DME 등의 화학원료 생산 등에 적용할 수 있으므로 여러 선진 기술사들이 보다 진보된 기술을 개발하고 있으며 시장 선점을 위하여 다양한 노력을 기울이고 있다. 현재 미국과 유럽뿐만 아니라 이웃나라인 일본과 중국에서도 수천톤/일급의 대형화 기술의 개발을 거의 완료한 단계이다. 반면에 석탄에너지 활용이 필수적인 우리나라의 경우 아직 소규모 플랜트를 활용한 요소기술 개발에 머물러 있으므로 향후 이 분야에 대한 기술 개발에 많은 관심을 가져야 한다고 판단된다. 이에 본고에서는 석탄가스화 기술에 관한 전문 기술 교류의 컨퍼런스로서 가장 최근에 개최된 '2010 가스화 기술 컨퍼런스'에서 주요 기술 보유 업체에서 발표한 자료를 중심으로 하여 석탄가스화 기술 개발 동향 및 이들 업체들의 시장 선점을 위한 상업화 전개 동향을 살펴보았다.

• 청정기술
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• 제19권3호
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• pp.306-312
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• 2013

드레이톤 탄으로부터 제조된 차(char)의 $850^{\circ}C$ 등온조건 가스화 반응에서 반응기체인 이산화탄소-질소 혼합기체의 이산화탄소 농도가 반응속도에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 저온 가스화 반응성을 높이기 위해 탄산칼륨을 사용하였다. 이산화탄소의 농도가 증가할수록 차-이산화탄소(char-$CO_2$) 가스화 반응성은 좋으며 전환율 증가 속도는 고농도에서는 일정하게 유지되었다. 가스화 반응성은 증가하였으며, 70% 이상의 고농도 조건에서는 일정하게 유지되었다. 기-고체 반응모델 중에서 shrinking core model (SCM)과 shrinking core model (SCM), modified volumetric reaction model (MVRM)을 비교하였다. 선형 회귀를 통해 얻은 상관계수 값은 저농도에서는 SCM이 VRM보다 높은 반면, 고농도에서는 VRM이 SCM보다 높은 값을 보였다. 모든 농도에서 MVRM의 상관계수 값은 다른 모델들 보다 가장 높은 값을 보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.983-987
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• 2008

IGCC 파일럿 플랜트의 집진시스템을 최적 설계하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 서로 다른 가스 유입 방식이 집진용기 내부의 유체 유동장과 입자 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 필터 표면에 전달되는 입자의 부하율은 분진입자가 혼합된 가스가 내부에 차단관이 설치된 집진용기의 외벽에 접하게 설치된 접선 유입구를 따라 집진용기 내로 유입되는 경우 아주 낮았으며, 입자크기가 클수록 입자부하율은 급격히 감소하였다. 이에 반하여, 가스 유동이 집진용기의 필터지지판 중앙에 수직하게 설치된 수직 유입구를 통하여 집진용기 내로 유입되는 경우, 필터 표면으로의 입자 부하율이 아주 높았으며, 입자크기 증가에 따른 입자부하율의 감소는 접선 유입 방식에 비하여 크지 않았다.

• 청정기술
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• 제23권1호
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• pp.73-79
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• 2017

기후 변화 대응을 위한 온실가스 감축 측면에서, 석탄화력발전소에서 바이오매스 사용량은 계속하여 증가되어 왔다. 파리 협정 이후 온실가스 감축 목표치가 더욱 구체화되면서 바이오매스 사용은 급격히 더 많아질 것으로 예상된다. 미분탄 석탄 화력발전에서 바이오매스 혼소시 가장 큰 문제점 중 하나는 바이오매스의 미분성이 석탄에 비해 훨씬 낮다는 것으로, 이를 해결하기 위해 가장 먼저 바이오매스의 미분성 측정 방법을 확립하는 작업이 필요하다. 석탄의 경우 HGI (hardgrove grindability index)측정 장치를 통해 분쇄도 측정이 가능하여 이를 표준으로 삼고 있지만, 바이오매스의 경우 표준 측정 방법이 확립되어있지 않다. 본 연구에서는 볼 밀과 입자 크기별 분포량을 이용한 석탄과 바이오매스의 분쇄 실험을 진행하였다. 실험에는 석탄 1종과 바이오매스 6종을 사용하였다. 분쇄시간에 따른 입자 분포량을 비교하고, $75{\mu}m$ 이하 입자 분포량으로 분쇄도를 평가하였다. 실험결과 반탄화 바이오매스 TBC (torrefied biomass chip)와 TWP (torrefied wood chip)는 발전용 사용적합 기준에 대해 대략적으로 70%의 값을 나타냈다. 다른 바이오매스들의 경우 반탄화 바이오매스와 비교했을 때 분쇄성이 훨씬 더 낮은 결과를 보였다. TBC와 TWP는 수분이 감소하고 섬유질 구조가 분해되는 반탄화 과정을 통해 분쇄가 향상되었다. 또한 분쇄도가 높은 반탄화 바이오매스가 소모전력이 낮게 측정되었다. 본 연구를 통해 바이오매스의 석탄화력발전 적용을 위한 표준화 작업의 기초 자료들을 확보할 수 있다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.81-89
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• 2018

Fuel blend technique is one of the most effective way of using biomass to replace the coal. Many studies on combustion characteristics with coal and biomass blends have been conducted. In this study, char reactivity and emission characteristics of coal (Suek) and biomass (EFB) blends has been investigated by TGA and DTF to evaluate the applicability of the pre-treated (torrefaction, ash removal technology) EFB to pulverized coal boiler. In all blending cases, char reactivity improved as the blending ratio increases (10, 20, and 30%), especially torrefied EFB blended at 30%. Also, unburned carbon decreased as the blending ratio increases in all types of EFB. NOx emission showed the increase and decrease characteristics according to the content of fuel-N of raw EFB and torrefied EFB. But the amount of NOx emission at ashless EFB blends is greater than that of Suek despite of lower fuel-N. It indicated that co-firing effect of using the pretreatment biomass fuel is relatively better than those of the untreated biomass fuel about char reactivity and emission characteristics.

• 에너지공학
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• 제27권2호
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• pp.61-69
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• 2018

Rare earth elements together with Y and Sc (REEs) are essential in the development of technology for clean and efficient use of energy. In recent years coal deposits have much attention and attracted as a promising alternative raw sources for rare earth elements, not only because the REEs concentrations in many coals or coal ashes are equal to or higher than those found in conventional types of REEs ores but also because of the world wide demand for REEs in recent years has been greater than supply. In the coal ashes, REEs are mainly associated with carbonates, silicates and aluminosilicates in ashes at 800 and $1100^{\circ}C$. These elements are known to be powerful environmental tracers in natural biogeochemical compartments. In this study, to reviewed the REEs originating and distribution patterns in coal ash samples from the bedrock and/or soil weathering that were entrapped by lichens and mosses was investigated. The REEs patterns of different organisms species allowed minor influence of the species to be highlighted compared to the regional lithology.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.321-329
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• 2014

본 연구에서는 고수분 저등급 석탄을 저수분 석탄으로 만들기 위하여 실험실 규모의 회분식 스팀 유동층 건조기를 사용하여 수분이 약 26%함유된 인도네시아산 저등급 석탄을 5% 이하로 건조하였다. 일반적으로 이산화탄소 포집 및 저장기술(carbon capture and storage, CCS)은 $CO_2$를 재생하는 공정에서 $100{\sim}150^{\circ}C$의 스팀과 $CO_2$혼합가스를 배출한다. 이때 배출되는 가스의 열을 사용하여 저등급 석탄을 건조하는 것이 본 연구의 최종 목적이다. 이를 위하여 본 연구에서는 건조의 열원으로 스팀을 사용하고, 유동화 가스는 $CO_2$를 사용하여 저등급 석탄을 건조하였다. 연구에 사용한 스팀의 유량은 0.3~1.1 kg/hr, 온도는 $100~130^{\circ}C$, 석탄의 층높이는 9~25 cm로 변화시켰다. 건조 후 석탄의 특성 변화는 공업분석, 발열량분석 그리고 입자크기 분석을 통하여 확인하였다. 변수 실험을 수행한 결과 원탄의 건조속도는 스팀의 유량과 온도가 증가함에 따라 증가하였고, 층높이가 감소할수록 건조속도가 증가하였다.

• 청정기술
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• 제8권1호
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• pp.1-9
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• 2002

유연탄 2종과 무연탄 2종을 대상으로 mild pyrolysis 조건 하에서 탈황특성과 무게감량 및 발열량 손실에 대하여 열분해 온도는 $350{\sim}550^{\circ}C$, 열분해 시간은 5~20분, 입자크기는 0~3.35mm인 실험조건에서 수행하였다. 연구 결과 유연탄과 무연탄이 $550^{\circ}C$에서 10분 동안 열분해 시 탈황율은 각각 38%와 28%였으며, 열분해 조건은 10~15분, $450{\sim}550^{\circ}C$ 정도가 적절한 것으로 나타났다. 열분해 온도가 올라감에 따라 유기황과 무기황 모두 감소하는 것으로 보아 열분해법이 유기황의 탈황에도 효과가 있음을 알 수 있다. 열분해 후 char의 발열량은 원탄에 비해 5% 정도 높거나 비슷한 값을 갖는 것으로 나타났다. 입자 크기가 탈황에 미치는 영향은 거의 나타나지 않았다.