• 한국가스학회지
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• 제21권2호
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• pp.1-9
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• 2017

최근 석탄층 메탄가스(Coalbed Methane, CBM)의 회수증진을 위해 석탄층에 $CO_2$나 $N_2$ 가스를 주입하는 ECBM (enhanced coalbed methane recovery)공법이 주목받고 있다. ECBM공법은 일반적인 생산기술인 탈수(dewatering)공법에 비해 회수율이 높지만 주입가스의 특성에 따라 메탄가스의 생산 효율이 다르므로, 이를 고려한 주입가스의 혼합 비율 분석이 필요하다. 본 연구에서는 ECBM공법에서 주입가스의 혼합 비율이 메탄가스 회수에 미치는 영향을 분석하고자, CBM 저류층 모델을 구축하고 주입가스의 혼합비율에 따른 메탄가스 회수량 분석과 경제성 평가를 수행하였다. 그 결과, ECBM공법 적용 시 탈수공법을 적용하였을 때 보다 약 2배의 회수율 향상을 보였으며, 혼합가스 주입 시 $CO_2$ 10%와 $N_2$ 90%일 때 메탄가스의 회수량이 가장 높게 나타났다. 그러나 탄소배출권 거래이익, 주입가스의 비용 및 재생산된 $N_2$ 가스 처리비용 등을 고려한 경제성 평가 결과, 주입가스의 혼합비율이 $CO_2$ 20%와 $N_2$ 80%일 때 최종생산이익이 가장 높게 나타남을 확인하였다. 따라서 향후 ECBM 공법 적용 시 메탄가스의 회수율뿐만 아니라 경제성을 고려한 기준으로 주입가스의 혼합비율을 설계해야 한다.

• 멤브레인
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• 제28권4호
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• pp.243-251
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• 2018

메탄은 중요한 온실가스 중의 하나이며, 바이오가스의 주 성분이다. 이러한 바이오가스로부터 메탄의 몰분율 농도를 0.95 이상으로 회수하기 위하여 폴리설폰 중공사 분리막 모듈을 3단으로 연결하여 회수율을 99% 이상으로 얻을 수 있도록 공정을 설계하고 전산 모사하였다. 수치 해석 시 이산화탄소 투과도와 선택도를 이산화탄소의 부분증기압 함수로 나타내어 전산 모사를 수행하여 정확도를 높이고자 하였다. 공급 기체 압력, 공급 기체 내 메탄 농도, 그리고 분리막 모듈 내 분리막 면적이 클수록, 생성물 내 메탄 몰분율 농도가 증가함을 알 수 있었다. 그러나 생성물 내 메탄 몰분율 농도를 0.95 이상, 동시에 메탄 회수율을 99% 이상 얻기 위해서는 분리막 모듈의 분리막 면적을 적절히 선택하여야 하며, 선정된 분리막 모듈을 다단 공정으로 구성함에도 불구하고 공급 기체 압력, 공급 기체 유속, 그리고 공급 기체 메탄 농도를 제한적 범위 내에서 조절하여야 함을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제26권5호
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• pp.365-371
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• 2016

메탄을 순도 95% 이상으로 분리, 회수하기 위하여 메탄에 대한 분리특성이 우수한 폴리설폰 중공사 분리막 모듈을 2단으로 연결하고 재순환 흐름을 이용하여 회수율을 90% 이상으로 유지할 수 있도록 공정을 설계하였다. 이렇게 설계된 2단 공정을 통한 메탄 분리 거동 특성을 이론적으로 예측하기 위하여 Compaq Visual Fortran 6.6 소프트웨어를 이용하여 수치 해석하였다. 개발한 프로그램을 사용하여 수치 해석을 수행한 결과 공정 변수에 따라 최종 메탄의 농도 변화에 미치는 영향을 고찰할 수 있었다. 공급 기체 압력과 분리막 길이와 공급측 메탄 농도 증가, 유량이 감소함에 따라 최종 생산물 내 메탄 농도 증가를 관찰할 수 있었으며, 메탄의 회수율은 감소함을 알 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제28권12호
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• pp.725-731
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• 2018

We investigate the reduction of $SnO_2$ and the generation of syngas($H_2$, CO) using methane($CH_4$) and hydrogen($H_2$) or a mixed gas of methane and hydrogen as a reducing gas. When methane is used as a reducing gas, carbon is formed by the decomposition of methane on the reduced Sn surface, and the amount of generated carbon increases as the amount and time of the supply of methane increases. However, when hydrogen is used as a reducing gas, carbon is not generated. High purity Sn of 99.8 % and a high recovery rate of Sn of 93 % are obtained under all conditions. The effects of reducing gas species and the gas mixing ratio on the purity and recovery of Sn are not significantly different, but hydrogen is somewhat more effective in increasing the purity and recovery rate of Sn than methane. When 1 mole of methane and 1 mole of hydrogen are mixed, a product gas with an $H_2/CO$ value of 2, which is known to be most useful as syngas, is obtained.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2000년도 THE THIRD INTERNATIONAL CONFERENCE ON AGRICULTURAL MACHINERY ENGINEERING. V.III
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• pp.670-675
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• 2000

The purpose of the study is development and investigation about basic performance of the system operation on a dual fueled cogeneration system(CGS), which is operated with biogas and gas oil. As often seen in dual fueled CGS performance, the electric generating efficiency was obtained about 26□. Methane contained in the biogas could not bum completely at lower load, and it was discharged into exhaust gas. Considerable amount of the methane burned in the exhaust pipe, and the heat recovery ratio was 42□ on heat balance. As a result, the total heat efficiency, which is a summation of generating efficiency and heat recovery efficiency reached to about 70□. The supply of biogas into the engine reduces smoke density and NOx concentration in exhaust gas. At lower load, methane burned slowly and large portion of it was discharged without burning. Therefore the measures are desirable that promotes combustion of methane at lower load.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.210-213
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• 2008

The purpose of this study is to investigate the performances of organic removal and methane recovery in the full scale two-phase anaerobic system. The full scale two-phase anaerobic system was consists of an acidogenic ABR (Anaerobic Baffled Reactor) and a methanognic UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactor. The volume of acidogenic and methanogenic reactors is designed to 28.3 $m^3$ and 75.3 $m^3$. The two-phase anaerobic system represented 60-82% of COD removal efficiency when the influent COD concentration was in the range of 7,150 to 16,270 mg/L after screening (average concentration is 10,280 mg/L). After steady-state, the effluent COD concentration in the methanogenic reactor showed 2,740 $\pm$ 330 mg/L by representing average COD removal efficiency was 71.4 $\pm$ 8.1% when the operating temperature was in the range of 19-32$^{\circ}C$. The effluent SCOD concentration was in the range of 2,000-3,000 mg/L at the steady state while the volatile fatty concentration was not detected in the effluent. Meanwhile, the COD removal efficiency in the acidogenic reactor showed less than 5%. The acidogenic reactor played key roles to reduce a shock-loading when periodic shock loading was applied and to acidify influent organics. Due to the high concentration of alkalinity and high pH in the effluent of the methanogenic reactor, over 80% of methane in the biogas was produced consistently. More than 70 % of methane was recovered from theoretical methane production of TCOD removed in this research. The produced gas can be directly used as a heat source to increase the reactor temperature.

• 한국물환경학회지
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• 제21권3호
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• pp.256-262
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• 2005

The purpose of this study is to investigate the performances of organic removal and methane recovery by using a full scale two-phase anaerobic system. The full scale two-phase anaerobic process was consists of an acidogenic anaerobic baffled reactor (ABR) and a methanognic upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor. The volumes of acidogenic and methanogenic reactors were designed to $28.3m^3$ and $75.3m^3$. The two-phase anaerobic system represented 60-82% of COD removal efficiency when the influent COD concentration was in the range of 7,150 to 16,270 mg/L after screening (average concentration is 10,280 mg/L). After steady-state, the effluent COD concentration in the methanogenic reactor showed $2,740{\pm}330 mg/L$ by representing average COD removal efficiency was $71.4{\pm}8.1%$ when the operating temperature was in the range of $19-32^{\circ}C$. The effluent SCOD concentration was in the range of 2,000-3,000 mg/L at the steady state while the volatile fatty acid concentration was not detected in the effluent. Meanwhile, the COD removal efficiency in the acidogenic reactor showed less than 5%. The acidogenic reactor played key roles to reduce a shock-loading when periodic shock loading was applied and to acidify influent organics. Due to the high concentration of alkalinity and high pH in the effluent of the methanogenic reactor, over 80% of methane in the biogas was produced consistently. More than 70% of methane was recovered from theoretical methane production of TCOD removed in this research. The produced gas can be directly used as a heat source to increase the reactor temperature.

• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.62-73
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• 2014

본 연구는 혐기성소화조에서 발생된 바이오가스로부터 바이오메탄을 생산하기 위한 고질화 공정의 운전조건을 최적화하기 위하여 반응표면 분석모델을 적용하였다. 반응표면 분석법의 하나인 Box-Behnken 설계법을 이용하였으며 바이오가스 고질화 공정의 메탄농도와 메탄회수율을 극대화하기 위한 수학적인 최적운전조건을 도출하였다. 도출된 반응표면모델의 적합성을 검증한 결과 각 모델의 p Value가 0.05 이하로서 유의성이 매우 높게 나타났으며, 결정계수($R^2$)는 각각 0.9788, 0.9710 이었다. 그리고 이산화탄소/메탄분리공정에서 메탄농도에 대해 운전압력이 가장 크게 영향을 미치고 다음으로 바이오메탄 생산량, PSA 회전밸브 속도의 순이다. 메탄회수율에 대해서는 PSA 회전밸브 속도가 가장 크게 영향을 미치고 있으며, 바이오메탄 생산량, 운전압력의 순으로 나타났다. 액체바이오 메탄 생산량이 $100Nm^3/hr$일 때의 최적 운전조건을 도출한 결과, 운전압력이 8.0bar 그리고 PSA 회전 밸브 속도가 31.55RPM일 때 바이오메탄의 메탄농도와 메탄회수율을 최대화할 수 있었고, 이때의 바이오메탄의 메탄농도는 97.13%이고, 메탄회수율은 75.89%이었다.

• 공업화학
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• 제18권3호
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• pp.239-244
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• 2007

이산화탄소 분리 및 메탄 회수를 동시에 수행하기 위한 배출구가 두 개로 분리된 내부순환식 기포탑 반응기를 이용하여 $CO_2$ 분리용 흡수제인 모노에탄올아민(MEA)의 최적조건을 도출하였다. 5 wt% MEA 수용액에서 이산화탄소의 흡수 및 탈기 반응 시 pH 변화, 공기주입량에 따른 이산화탄소 탈기량 및 메탄 함량변화를 관찰하였다. 또한 액상수위 및 초기 MEA 흡수액 온도변화에 따른 이산화탄소 흡수 및 메탄 회수율을 측정하였다. 최적반응조건은 정상상태에서 액상수위 40 mm, 공기주입량은 1.5 L/min, 흡수액의 온도 $25^{\circ}C$이었다

• 한국토양비료학회지
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• 제45권2호
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• pp.156-161
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• 2012

Marine biomass is considered an important substrate for anaerobic digestion to recovery energy i.e. methane. Nevertheless, marine biomass has attracted little attention by researchers compared to terrestrial feedstock for anaerobic digestion. In this study, biochemical methane potential (BMP) test was used to evaluate generation of renewable energy from starfish. A cumulative biogas yield of $748{\pm}67mL\;g^{-1}VS^{-1}$ was obtained after 60 days of digestion. The cumulative methane yield of $486{\pm}28mL\;CH_4\;g^{-1}VS^{-1}$ was obtained after 60 days of digestion. The methane content of the biogas was approximately 70%. The calculated data applying the modified Gompertz equation for the cumulative $CH_4$ production showed good correlation with the experimental result obtained from this batch study. Since the result obtained from this study is comparable to results with other substrates, marine biomass can be co-digested with food waste or swine wastewater to produce $CH_4$ gas that will help to reduce the gap in global energy demand.