• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2021년도 봄 학술논문 발표대회
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• pp.114-115
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• 2021

The research team conducted a series of studies to use CGS as fine aggregate for concrete. In this paper, through the adiabatic temperature rising test, CGS' hydration heating performance and its usability as a mass concrete hydration heating agent were reviewed. According to the analysis, the maximum temperature of the mix of OPC 100 was 53.7℃, and the temperature of CGS 50% was 45.2℃, which was 8.5℃ lower than the OPC 100.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2021년도 가을 학술논문 발표대회
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• pp.120-121
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• 2021

This study examines the performance of the pre-treatment process system to use CGS, a by-product generated in IGCC, as a concrete fine aggregate for construction materials, on the quality of CGS fine aggregate. As a result of the analysis, it is judged that the quality of fine aggregates of CGS can be improved at both density, absorption rate, and 0.08mm body passage amount after the hydroelectric screening process using water as a medium during the pretreatment process. It is believed that it can be used as basic data for national standard certification of CGS fine aggregates in the future.

• 한국건설순환자원학회지
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• 제17권2호
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• pp.59-63
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• 2022

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.460-469
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• 2010

To develop coal gasfication system, many studies have been actively conducted to describe the simulation of steady state. Now, it is necessary to study the gasification system not only in steady state but also in dynamic state to elucidate abnormal condition such as start-up, shut-down, disturbance, and develop control logic. In this study, a model was proposed with process simulation in dynamic state being conducted using a chemical process simulation tool, where a heat and mass transfer model in the gasifier is incorporated, The proposed model was verified by comparison of the results of the simulation with those available from NETL (National Energy Technology Laboratory) report under steady state condition. The simulation results were that the coal gas efficiency was 80.7%, gas thermal efficiency was 95.4%, which indicated the error was under 1 %. Also, the compositions of syngas were similar to those of the NETL report. Controlled variables of the proposed model was verified by increasing oxygen flow rate to gasifier in order to validate the dynamic state of the system. As a result, trends of major process variables were resonable when oxygen flow rate increased by 5% from the steady state value. Coal flow rate to gasifier and quench gas flow rate were increased, and flow rate of liquid slag was also increased. The proposed model in this study is able to be used for the prediction of gasification of various coals and dynamic analysis of coal gasification.

• 자원리싸이클링
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• 제27권2호
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• pp.38-47
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• 2018

석탄가스화 복합발전(IGCC)은 석탄을 합성가스로 전환시키는 친환경, 고효율 차세대 에너지 생산기술이다. IGCC 공정의 부산물은 대부분 슬래그 형태로 배출된다. IGCC 슬래그는 연간 약 14만톤이 발생되지만 재활용은 아직 초기단계이다. 본 연구에서는 국내 한 실증 설비에서 배출된 IGCC 슬래그의 알칼리 활성 시멘트로서의 가능성에 대해 평가하였다. IGCC 슬래그를 규산소다 수용액과 가성소다를 혼합한 알칼리 자극제로 양생한 시료는 평균 4.5 MPa의 압축강도를 나타내었으나 다소 팽창하였다. 에틸렌 글리콜법으로 검출되지 않을 정도의 미량의 유리석회(free CaO)가 원인일 것으로 추측되었다. 한편 IGCC 슬래그를 알루민산 소다와 가성소다를 혼합한 알칼리 자극제로 양생한 시료는 평균 10 MPa의 압축강도를 나타내었으며 수산화소달라이트와 $C_3AH_6$가 새로운 결정상으로 생성되었다. IGCC 슬래그는 알칼리 활성 시멘트로서 활용이 가능할 것으로 평가되지만 강도 성능의 향상과 팽창 문제를 완화시킬 수 있으며 최적의 배합비율을 도출 및 적절한 배합법을 포함하는 정량적인 접근이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.101-108
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• 2019

본 연구는 석탄가스화발전(IGCC)에서 발생하는 부산물인 CGS에 대한 콘크리트용 잔골재로서의 활용성을 분석한 것이다. 즉, KS F 2527 "콘크리트용 골재"에서 천연 및 용융슬래그 잔골재에 해당하는 품질항목을 중심으로 CGS 1~12회분에 대한 물성평가를 실시하였다. 그 결과, 물리적인 특성으로 입자모양판정실적률, 안정성 및 팽창성은 KS의 품질기준을 전부 만족하였으나, 절건밀도와 흡수율은 7~12회분에서 품질이 불안정한 것으로 나타났다. 입도의 경우 불균일한 굵은 입자분포로 인해 품질이 다소 불안정하였고, 7~12회분은 입자가 너무 굵은 것으로 나타났다. 유해물질 특성으로 0.08mm체 통과량 또한 7~12회분의 일부 수준에서 KS기준을 벗어났으나, 염화물함유량, 점토덩어리, 석탄 및 갈탄은 모두 만족하는 것으로 나타났다. 한편, 화학성분은 1~6회분에서 $SO_3$를 제외하고 전부 만족하였으며, 유해물질 함유량 용출량은 함유량에서 7~12회분의 F를 제외하고 전부 규정치 이내로 나타났다. SEM분석 결과 1~6회분에 비해 7~12회분이 거친 표면성상 및 다공질을 보여 품질이 저하된 것으로 판단되었다. 따라서 향후 콘크리트용 골재로서 활용하기 위해서는 별도 조치를 통한 품질편차 감소가 필요하고, 양질의 골재와 혼합하여 품질을 보완한다면 골재수급난 해소 및 순환자원 활용에 긍정적으로 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제8권4호
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• pp.553-559
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• 1999

1 T/D 급 습식 분류상 석탄가스화 장치를 이용하여 외국의 각종탄에 대한 가스화 실험을 통해, 1) 석탄가스화를 위한 적절한 탄종을 선정하고 , 2) 탄종에 따른 가스화 반응식 데이터베이스를 구축하며, 3) 가스화 반응기에서 예상되는 문제점을 사전에 제거하고, 4) 습식분류상 가스화기술에 대한 요소기술 및 운소기술 및 운전기술을 확보하므로서 향후 IGCC Plant 설계, 건설시에 시행착오를 줄이는데 크게 기여하고저 하였다. 가스화 실험을 위해 미국산 Cyprus 및 Alaska 탄이 사용되었으며 , 실험결과 Cyprus 및 Alaska 탄은 국내발전용 탄인역청탄 및 갈탄으로 비교적 반응성은 양호하였으며, slag 의 용융온도 또한 약 129$0^{\circ}C$로서 비교적 낮게 나타났다. 석탄슬러리 농도는 Cyprus 탄의 경우 58, 62 , 65 %로 유지하였으며 가스화장치에 공급하는데는 점도 상승에 따른 큰 문제점이 없었으나, Alaska 탄의 경우엔 수분함량이 많아 슬러리 제조 및 feeding 상의 문제점을 고려하여 58%로 운전하였으며 , 60%이상 슬러리 농도를 유지할수 없었다. O2 coal ratio는 0.6에서 1.2까지 유지하면서 운전하였으며 갈탄인 Alaska탄의 경우 수분함량이 많아 산소소모가 많은 것으로 나타났다. 두 탄종에 대한 가스화실험을 통해, 생성된 합성가스(H2+ CO)는 40-62% 로나타났으며 , 생성가스의 열량은 1, 400-2,050kcal/N㎥(HHV)로 분석되었다.

• 에너지공학
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• 제13권1호
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• pp.82-91
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• 2004

석탄 및 하수슬러지 내에 함유된 무기물질을 환경적 측면에서 안정적인 물질로 재활용하기 위해서는 회재의 형태가 아닌 슬랙의 형태로 발생시키는 것이 한 방법이다. 가스화 반응에서 생성된 석탄 슬랙과 소각ㆍ용융과정에서 생성된 하수슬러지 슬랙의 특성을 분석하여, 재활용 측면에서 살펴보았다. 급냉을 시킨 슬랙들은 잘게 쪼개진 수 mm크기로 발생되었고, 함유된 미연탄소분은 모두 0.15% 이하였으며 슬랙의 구조는 대부분 무결정형인 특징을 보여주고 있었다. 분석 결과를 보면, 석탄 슬랙과 하수슬러지 슬랙 모두 중금속 성분이 용출되는 양은 국내기준치의 10배나 엄격한 일본기준보다도 훨씬 낮아서 재활용 물질로 활용하는 데에 문제가 없음을 알 수 있었다. 슬랙 내에 함유된 중금속 농도에서는 큰 차이가 있었는데, 향후 중금속 함량규제가 도입될 경우에는 두 슬랙 원료의 혼합 활용을 통해 중금속 함량 조절도 가능할 것이다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권3호
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• pp.194-201
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• 2019

본 연구는 CGS를 콘크리트용 잔골재로서 활용성을 검토하기 위하여 CGS 치환율에 따른 콘크리트의 특성을 분석하였다. 실험결과, 슬럼프 및 슬럼프 플로우는 CSa 및 MS 모두 CGS 치환율이 증가할수록 증가하였으며, 공기량은 반대로 감소하였다. 재료분리평가정수(EISN)는 CSa를 사용한 경우 CGS 25%, MS를 사용한 경우는 CGS 50~75%에서 양호한 것으로 나타났다. 압축강도는 CSa를 사용한 경우 CGS 치환율이 증가할수록 저하하였는데, CGS 25%에서 저하폭이 가장 작았다. 단, MS를 사용한 경우는 포물선 경향으로 CGS 50%에서 최대치를 나타내었다. 상호비교로서 잔골재 종류에 따른 압축강도는 MS보다 CSa가 약 8% 높게 나타났고, CGS 사용 유무에 따라서는 CGS를 사용하였을 때 낮은 강도 영역에서는 작게 나타났지만, 높은 강도 영역에서 크게 나타났다. CGS 치환율에 따른 콘크리트의 품질을 종합적으로 검토한 결과, CGS를 잔골재에 25~50% 전후로 혼합하여 사용한다면 유동성 및 강도 증진에 긍정적으로 기여할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.116-122
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• 2019

본 연구는 석탄가스화 용융슬래그(이하 CGS)를 콘크리트용 잔골재로의 활용성을 검토하기 위한 기초 단계로 시멘트 모르타르 조건에서 CGS 치환율에 따른 특성을 평가하였는데, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 플로는 양호한 품질의 부순 잔골재(이하 CSa) 및 불량 입도의 부순 잔골재와 해사를 혼합한 잔골재(이하 CSb+SS) 공히 CGS 치환율이 증가할수록 증가하였으나, 공기량은 반대의 경향으로 감소하였다. 압축강도는 CGS 치환율이 증가할수록 포물선의 경향을 보였으며, 재령 28일을 기준으로 CSa를 사용한 경우는 CGS 50%, CSb+SS를 사용한 경우는 CGS 75%에서 가장 높은 강도값을 나타내었다. 휨강도는 CGS 25% 및 50%에서 최대치를 나타냈으나 전반적으로는 압축강도와 유사한 경향으로 나타났다. 상호비교로서 CSb+SS와 대비하여 CSa에서 압축강도 및 휨강도가 약 5% 정도 높게 나타났으며, CGS 사용 유무에 따라서는 CGS를 사용하였을 때 높은 강도일수록 크게 나타났다. CGS 치환율에 따른 모르타르의 품질을 종합적으로 검토한 결과, CGS를 잔골재에 50% 전후로 혼합하여 사용한다면 유동성 확보 및 강도증진에 긍정적으로 기여하여 자원 재활용 및 품질향상을 동시에 도모할 수 있을 것으로 사료된다.