• 한국산업융합학회 논문집
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• 제25권6_3호
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• pp.1247-1260
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• 2022

The steel industry accounts for about 5% of the total annual global energy consumption and more than 6% of the total anthropogenic carbon dioxide emissions. Therefore, there is a need to increase energy efficiency and reduce greenhouse gas emissions in these industries. The utilization of coke oven gas, a byproduct of the coke plant, is one of the main ways to achieve this goal. Coke oven gas used as a fuel in many steelmaking process is a hydrogen-rich gas with high energy potential, but it is commonly used as a heat source and is even released directly into the air after combustion reactions. In order to solve such resource waste and energy inefficiency, several alternatives have recently been proposed, such as separating and refining hydrogen directly from coke oven gas or converting it to syngas. Therefore, in this study, recent research trends on the separation and purification of hydrogen from coke oven gas and the production of syngas were introduced.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.111-118
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• 2019

Greenhouse gas emissions have a profound effect on global warming. Various environmental regulations have been introduced to reduce the emissions. The largest amount of greenhouse gases, including carbon dioxide, is produced in the steel industry. To decrease carbon dioxide emission, hydrogen-based iron oxide reduction, which can replace carbon-based reduction has received a great attention. Iron production generates various by-product gases, such as cokes oven gas (COG), blast furnace gas (BFG), and Linz-Donawitz gas (LDG). In particular, COG, due to its high concentrations of hydrogen and methane, can be reformed to become a major source of hydrogen for reducing iron oxide. Nevertheless, continuous COG cannot be supplied under actual operation condition of steel industry. To solve this problem, this study proposed to use two alternative COG-based fuel mixtures; one with natural gas and the other with biogas. Reforming study on two types of mixed gas were carried out to evaluate catalyst performance under a variety of operating conditions. In addition, methane conversion and product composition were investigated both theoretically and experimentally.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.636-642
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• 2022

The "Hydrogen Economic Activation Road map" was announced in 2019, and hydrogen demand is expected to exceed 470,000 tons per year in 2022 and keep increasing. Under this circumstance, it has become important to understand the greenhouse gas (GHG) emissions associated with various hydrogen production pathways. In this study, the evaluation of life cycle GHG emissions regarding the hydrogen produced as by-product from coke oven gas (COG) in steel mill is conducted. To cover the possible range of operations, three literatures were reviewed and their data of inputs and outputs for the process were adopted for calculation. Life cycle inventories and emission factors were mostly referred to GaBi and Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) guidelines, respectively. When there are multiple products from a single process, the energy allocation method was applied. Based on these sources and the assumptions, the life cycle emission values of COG-based hydrogen were found to be 3.8 to 4.7 kg/CO₂-eq./kg-H₂.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제27권5호
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• pp.1111-1117
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• 2024

The technology for hydrogen production from by-product gases generated in steel mills has recently garnered significant attention, with commercialization gradually progressing. Hydrogen production based on by-product gases presents a critical technological breakthrough, enabling the reduction of carbon emissions in steel production while promoting sustainable energy generation. In this study, a consequence analysis of potential accidents was conducted by analyzing the components of a newly proposed membrane-PSA hybrid process aimed at reducing the cost of hydrogen production from the PSA-only process. The findings indicate that the extent of pipeline damage and weather conditions significantly influence the range of hydrogen leakage, the radiative heat from jet fires, and the overpressure range in vapor cloud explosions. These results provide essential foundational data for evaluating the risks associated with hydrogen leakage accidents and for establishing safety design and preventive measures.

• 공업화학
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• 제24권4호
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• pp.423-427
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• 2013

본 연구에서는 코크스공장의 Coke Oven Gas (COG) 정제 과정에서 발생되는 폐수의 특성을 규명하고 폐수를 안정적으로 처리하기 위한 최적 운전조건을 도출하였다. 코크스 제조공장에서 발생되는 폐수 중에는 미생물에 유해한 $S^{-2}$, $SCN^-$이 각각 6.8~11.2 mg/L, 190~320 mg/L로 높은 농도로 함유되어 있다. $S^{-2}$ 이온농도가 10 mg/L 이하인 경우 활성슬러지의 $SV_{30}$값이 280~340 mL로 슬러지 침강성이 양호했지만 $S^{-2}$ 이온농도가 15 mg/L 이상에서는 $SV_{30}$가 560~680 mL로 슬러지 침강성이 악화되었다. 또한 $SCN^-$ 이온의 경우는 $SCN^-$ 이온의 농도가 300 mg/L 이하인 경우 $SV_{30}$값이 245~320 mL로 슬러지 침강성이 양호했지만, $SCN^-$ 이온농도가 400 mg/L 이상에서는 $SV_{30}$ 값이 470~567 mL로 슬러지 침강성이 악화되었다. 따라서 코크스공장 가스 정제공정에서 발생되는 폐수를 효율적이고 안정적으로 처리하고 미생물활성을 양호하게 유지하기 위해서는 폐수처리설비의 유입원수 중 $S^{-2}$와 $SCN^-$ 이온농도를 각각 15 mg/L, 400 mg/L 이하로 유지해주어야 바람직하다는 것을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제24권3호
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• pp.82-88
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• 2015

가열용 공업로는 설치 후에는 기본적인 로의 크기 및 열용량의 수정이 어려우므로 설계, 제작 설치 전 정확한 기본사양의 산출을 위한 통합적 설계 프로그램의 개발이 필요하다. 설계를 위한 프로그램을 개발하기에 앞서, 본 연구에서는 만족할 수 있는 연속식 가열로의 효율을 결정하기 위하여 로의 기본 사양에 의한 각 부의 손실열량을 계산하는 산술적 모듈을 제작하여 산소용 공업로에 적용하였다. 이를 통해 로의 설계 조건인 사용 연료 종류, 연소방식, 배기가스 재순환 유무에 따라 생산량이 110Ton/hour인 공업로의 효율 변화를 확인하였다. 순 산소 연소 조건에서는 공기 연소 조건보다 효율이 15% 이상 높아진 것을 확인하였다. COG(Coke Oven Gas)를 사용하였을 시, 천연가스를 연료로 할 때보다 상대적으로 효율이 상대적으로 높아졌다. 공기 연소에서는 예열 공기를 사용하였을 시 냉 공기보다 효율이 33% 정도 증가하였으나, 순 산소 조건에서는 배기가스 양이 감소하여 효율이 7% 상승하였다.

• 에너지공학
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• 제23권4호
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• pp.130-140
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• 2014

공정효율 및 배기배출물 개선을 위해 로터리 킬른 버너 개발에 대한 연구는 지속적으로 이루어져 왔다. 본 연구에서는 COG(Coke Oven Gas)를 연료로 사용하는 철광석 소결용 로터리 킬른의 다공노즐버너 개발을 위해 일차공기 노즐 직경, 버너 당량비, 버너 중앙노즐과 주위노즐의 당량비 변화에 따른 화염 및 배기배출 특성에 대한 수치해석 연구를 수행하였다. 일차공기 노즐 직경이 증가함에 따라 각 동일 당량비에서 화염길이는 길어지고 $NO_x$ 배출도 증가하였으며, 버너 당량비가 증가함에 따라 화염길이와 $NO_x$ 배출이 증가하는 결과를 보였다. 버너 중앙노즐의 당량비 변화에 따라 $NO_x$ 배출에는 차이를 보였으며, 화염길이 및 킬른 내부 온도에는 큰 차이가 없었다. 본 연구를 통해 $D_2/D_1$가 1.33, 버너 당량비가 1.25이고 버너 중앙 노즐이 Rich인 조건이 킬른 내부 온도분포 및 $NO_x$ 배출량 기준을 만족하는 적절한 설계조건임을 제시하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1997년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.70-77
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• 1997

표면연소버너의 모재 중 최근 많은 관심을 끌고 있는 금속섬유를 이용한 LPG 및 COG의 연소특성을 파악하였다. 연소모드, 매트 표면온도분포, 공해물질 배출량, 버너 전후단 압력 손실을 측정한 결과, COG 연소시가 더 넓은 범위의 적열영역을 얻을 수 있었고, 매트의 평균 표면온도도 높았다. NOx 발생량은 100ppm 이하였고, 연소부하 50kcal/$ extrm{cm}^2$hr에서의 매트 전후단의 압력손실은 30mmH2O로 압력손실은 거의 없었다. 적열범위나 표면온도분포 등이 가스별로 약간의 차이를 보였으나, 매트의 종류에 크게 상관없이 안정연소를 달성할 수 있어 가스 특성이 상이한 각종 가스의 연소에 표면연소기술의 적용이 가능할 것이다.

• 한국표면공학회지
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• 제27권3호
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• pp.123-133
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• 1994

Oxidation behavior of STS 304 and 430, produced by POSCO, Korea, was studied in order to study the surface defects formed during manufacturing processes. Oxidation experiments were carried out in a preheat-ed furnace at 850~$1, 250^{\circ}C$ in air and in a simulated coke oven gas(COG) atmosphere. The reaction products were examined by XRD, SEM and EDX on their surfaces and cross sections. Protective $Cr_2O_3$-primary oxide film was formed initially, but at critical point this film was broken and a duplex scale consisting of $Fe_2O_3$- and Fe$Cr_2O_4$- was formed. It was more severely attacked in a simulated COG atmosphere than in air, and STS 304 was superior to STS 430 in oxidation resistance.

• 공업화학
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• 제35권5호
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• pp.410-417
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• 2024

국내에서 발생되는 철강 부생가스의 대부분은 공정 내 열원으로 활용되거나 발전용 연료로 사용되며, 제철공정에서 발생되는 CO₂는 국내 배출 온실가스의 약 10%를 차지한다. 철강 부생가스 내 가스혼합물은 화합물 제조에 적합한 C1가스와 수소가 상당량 포함되어 있어, 열원으로 활용하는 것보다 고부가가치 화합물로 전환하는 것이 온실가스 및 화석연료 사용 저감에 유리하다. 본 연구에서는 제철 부생가스를 메탄올로 전환하고자 하였으며, 메탄올 합성에 적합한 합성가스 조성을 얻기 위해 CO의 원료로 전로가스(LDG), H₂의 원료로 부생수소나 코크스오븐가스(COG)를 혼합하여 사용하였다. 간단한 단일 단계 막분리를 적용하여 H₂가 풍부한 COG와 LDG를 CuZnAl계 촉매를 사용해 최적의 메탄올 수율을 확인하였다. 실험을 통해 LDG와 (COG, H₂-rich COG, 부생수소)의 다양한 조성에서 메탄올 생산을 최적화할 수 있는 가스 조성을 제안하였다. 개발한 공정을 통해 제철공정의 CO₂ 배출량을 줄이고, 부생가스의 경제적 가치를 높여 제철산업에 지속 가능하고 경제적으로 유리한 화학공정을 제공하고자 한다.