• Clean Technology
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• v.14 no.2
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• pp.117-122
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• 2008

Theoretical analysis was conducted on the combustion and the NOx formation characteristics of the coal-derived synthetic gases with medium-BTU heating value. The synthetic gas was assumed to contain the major species of CO, $H_2,\;CO_2$, and $N_2$ and the minor species of $CH_4$ and $NH_3$. Through thermochemical analysis on the combustion of the synthetic gas, the flame temperature, major and minor species of exhaust gas, and thermal and fuel NOx emissions were computed. In addition, the effects of the $CH_4$ and the $NH_3$ components in syngas fuel on combustion and NOx emission were investigated. Based on the computed results on the synthetic gases, basic direction and guidelines were provided fur the low NOx design of gas turbine combustor.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.22 no.5
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• pp.686-698
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• 2011

Mathematical models for char-slag interaction and near-wall particle segregation developed by Montagnaro et. al. were applied to predict various aspects of coal gasification in an up-flow entrained gasifier of commercial scale. For this purpose, some computer simulations were performed using gPROMS as the numerical solver. Typical design parameters and operating conditions of the commercial gasifiers were used as input values for the simulation. Development of a densely dispersed phase of solid carbon was found to have a critical effect on both carbon conversion and ash flow behavior. In general, such a slow-moving phase was turned out to enhance carbon conversion by lengthening the residence time of char or soot particles. Furthermore, it was also found that guiding the transfer of char or soot into the closer part of the wall to coal burner is favorable in terms of gasification efficiency and vitrified ash collection. Finally, to a certain degree densely dispersed phase of carbon showed an yield-enhancing effect of syngas.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.132.1-132.1
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• 2010

자원고갈과 지구온난화 등으로 재생에너지의 사용 및 보급이 지속적으로 증가할 것으로 예상되지만, 세계적으로 매장량이 풍부한 석탄의 사용량은 2030년 이후에도 지속적으로 증가될 전망이다. 따라서 세계 각국은 기후변화 규제에 대응하면서도 청정하게 석탄을 사용하기 위한 기술의 개발 및 보급을 활발히 진행 중이며, 국내에서도 온실가스 감축과 동시에 국가 성장 동력화를 추진하고 있다. 석탄가스화 기술은 석탄을 가스화하여 생산된 CO, $H_2$가 주성분인 합성가스를 연료로 활용하는 기술로, 이용 효율이 높고 석탄을 천연가스 수준으로 청정하게 사용할 수 있는 차세대 석탄이용 기술이다. 본 연구에서는 pilot급 석탄 가스화기에서 생산된 합성가스에 함유된 산성가스를 고온에서 건식으로 제거하는 시스템을 구축하였으며, 석탄 합성가스를 고온 건식 정제시스템에 공급하기 위한 석탄가스화기의 운전특성을 파악하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.05a
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• pp.356-359
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• 2008

본 연구는 국내 고유의 가스화기 모델 개발의 목적으로 진행되었으며 다종의 가스화기 형상을 제안하고 전산해석을 이용한 비교검토를 통하여 국내 고유의 가스화기 개념설계에 활용하고자 하였다. 우선 downflow형 가스화기 3종과 upflow형 가스화기 3종에 대한 형상을 제시하고 cold flow 해석을 통한 가스화기내 유동특성과 체류시간등을 비교하였다. 또한 고유모델로의 개발에 적합한 형상을 고려하여upflow형 2종 및 downflow형 1종 등 총 3종을 선택하여 가스화 반응을 포함시킨 hot flow 해석을 진행하고 온도분포, CO 및 $H_2$의 가스농도분포를 비교하였다. 검토 결과 기존에 연구되어왔던 석탄가스기 형태인 upflow형 가스화기 하부에 산소공급노즐을 설치하는 경우 기존에 확보된 기술을 적용함을 물론 슬랙화효율을 높이는데도 잇점이 있을 것으로 판단되었다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 2012.04a
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• pp.231-233
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• 2012

Circulating Fluidized Bed (CFB) is a technically and economically proven technology for boiler systems and large CFB coal boilers are making inroads into the domestic power boiler market. For biomass gasification, it is also considered as a very promising technology for commercial. Due to the lack of experiences of a large scale CFB gasifier, however, any large scale CFB gasifiers are hard to in Korea in spite of fast-growing demand of domestic market. In this study, a 3 $MW_{th}$ CFB gasifier was developed for biomass gasification. The CFB gasifier consists of interconnected fast and bubbling fluidized bed reactors including unique features for in-situ tar removal. Various numerical and experimental approaches will be presented such as basic modeling works, investigation of hydrodynamics with a cold model, computational particle fluid dynamics and experiments in the 3 MWth gasifier.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.10a
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• pp.242-245
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• 2008

In the power generation industry, various efforts are needed to cope with tightening regulation on carbon dioxide emission. Integrated gasification combined cycle (IGCC) is a relatively environment friendly power generation method using coal. Moreover, pre-combustion $CO_2$ removal is possible in the IGCC system. Therefore, much effort is being made to develop advanced IGCC systems. However, removal of $CO_2$ may affect the system performance and operation through reduction of fuel gas supplied to the gas turbine. This study predicts system performance change due to $CO_2$ capture by pre-combustion process from the normal IGCC performance without $CO_2$ capture and presents results of design parametric analysis.

• 한국가스학회:학술대회논문집
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• 2007.04a
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• pp.33-36
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• 2007

합성가스는 C1화학을 시작하는 반응원료 물질로 최근 DME(dimethyl-ether), 메탄올, GTL(gas to liquid), CTL(coal to liquid), 암모니아 생성 공정 등 많은 화학공정에 사용되고 있다. 합성가스를 생산하는 방법은 천연가스 개질반응과 석탄의 가스화반응, 그리고 원유의 정제 등을 통해 얻을 수 있다. 삼중개질반응은 천연가스와 산소, 수증기, 이산화탄소를 원료로 $1000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 반응시켜 합성가스를 생산하며, 균일반응계와 불균일반응계로 이루어져 있다. 균일반응계에서는 천연가스와 산소가 주로 반응하며, 원료로 투입된 대부분의 산소는 균일반응계에서 소모되어 일산화탄소와 이산화탄소를 생성한다. 삼중개질반응의 균일반응계에서는 산소와 천연가스와의 반응으로 많은 발열이 발생하여 전체 반응계의 온도를 유지할 수 있도록 해준다. 본 연구에서는 산소로 인한 삼중개질반응의 온도 조절과 균일반응계의 온도 분포를 위치에 따라 관찰해 보았으며, 실험과 모사를 통해 비교해 보았다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.73.2-73.2
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• 2011

석탄 합성가스 중에는 $H_2S$, HCl, $NH_3$와 같은 불순물이 포함되어 있다. 이러한 가스들은 오염가스 배출과 관련한 환경기준 준수와 터빈과 같은 설비의 보호를 위해 제거되어야 한다. 석탄 합성가스 중 HCl 농도는 탄종에 따라 다르기는 하지만 많게는 1000 ppmv 수준까지 존재한다. 합성가스를 이용하여 발전을 하는 경우 가스터빈 보호를 위해 HCl은 <3 ppmv 이하로 정제되어야 하고, 합성가스를 연료전지에 사용하고자 하는 경우에는 HCl을 <0.5 ppmv 수준까지, 화학원료로 사용하고자 하는 경우에는 <10 ppbv 수준까지 정제하여야 한다. 또한 HCl은 고온 탈황공정에 사용되는 흡수제의 활성에도 장기적으로 부정적인 영향을 주기 때문에 고온에서 HCl을 정제할 수 있는 흡수제가 필요하다. 본 연구에서는 알칼리금속을 활성물질로 사용하여 분무건조법으로 제조한 HCl 흡수제에 대해 물성 및 HCl과의 반응성을 살펴보았다. $300-500^{\circ}C$ 영역에서 K-계 및 Na-계 흡수제에 대해 고정층반응기에서 HCl 가스를 함유한 모사 합성가스를 이용하여 상압 조건에서 Cl 흡수능을 측정한 결과 15wt% 이상의 흡수능을 나타내었으며 반응온도가 높을수록 흡수능이 증가함을 알 수 있었다. XRD 분석을 통하여 Cl은 K 및 Na와 반응하여 KCl과 NaCl을 형성하면서 흡수됨을 알 수 있었다. 20 bar 조건에서 실험한 결과에서도 동일한 경향의 반응성을 나타내었으며 반응온도가 낮을수록 흡수능은 감소하지만 Cl을 더 낮은 농도로 정제할 수 있었다. 본 실험에 사용된 Na 및 K계 흡수제는 모두 연소 후 배가스 중 $CO_2$를 제거하기 위한 흡수제로 사용되는 고체 흡수제이다. 석탄화력발전소 배가스에 연계되어 $CO_2$ 회수실험에 사용되었던 사용 후 $CO_2$ 흡수제에 대해 HCl 흡수 실험을 수행한 결과에서도 우수한 HCl 제거 성능을 보여 주었다. 이로부터, 폐 $CO_2$ 흡수제의 HCl 흡수제로서의 활용가능성을 확인 하였다.

• New & Renewable Energy
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• v.6 no.4
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• pp.30-40
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• 2010

Syngas from gasification of coal can be converted to SNG(Synthesis Natural Gas) through gas cleaning, water gas shift, $CO_2$ removal, and methanation. One of the key technologies involved in the production of SNG is the methanation process. In the methanation process, carbon oxide is converted into methane by reaction with hydrogen. Major factors of methanation are hydrogen-carbon oxide ratio, reaction temperature and space velocity. In order to understand the catalytic behavior, temperature programmed surface reaction (TPSR) experiments and reaction in a fixed bed reactor of carbon monoxide have been performed using two commercial catalyst with different Ni contents (Catalyst A, B). In case of catalyst A, CO conversion was over 99% at the temperature range of $350{\sim}420^{\circ}C$ and CO conversions and $CH_4$ selectivity were lower at the space condition over 3000 1/h. In case of catalyst B, CO conversion was 100% at the temperature over $370^{\circ}C$ and CO conversions and $CH_4$ selectivity were lower at the space condition over 4700 1/h. Also, conditions to satisfy $CH_4$ productivity over 500 ml/h.g-cat were over 2000 1/h of space velocity in case of catalyst A and over 2300 1/h of space velocity in case of catalyst B.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.658-663
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• 2010

With petroleum reserves dwindling, interest has been increasing worldwide in Fischer-Tropsch synthesis (FT) as a method of producing synthetic liquid fuels and chemicals from coal, natural gas or biomass. In general, FT synthesis is operated through the gas phase fixed-bed reaction system. Recently, there are lots of study in supercritical fluid due to unique characteristics such as the quick diffusion of reactant gas, effective removal of reaction heat, and the in-situ extraction of high molecular weight hydrocarbon, such as wax. In this study, our major aim is to obtain a deeper insight into the effect of the type of support on the reaction performance over a supported cobalt catalyst in a fixed bed reactor.