• 유기물자원화
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• 제10권4호
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• pp.65-74
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• 2002

본 연구는 하수처리장에서 발생되는 슬러지를 열분해공정에 대한 운전특성을 연구하였다. 운전조건의 중요한 변수로는 열분해시간, 건조와 열분해 공정의 시간비율, 슬러지 함수율, 슬러지 고형물량(TS비율), 열분해 온도조건의 영향을 조사하였다. 슬러지 열분해 단계의 반응속도는 1차 반응으로 나타났다. 이 반응식은 슬러지 열분해반응의 메카니즘의 기초가 된다. 열분해 온도증가에 따라서 생산물은 오일 및 타르 변화가 일어났고, 열분해 가스화에 의해서 생산된 생성물의 조성도 변화가 일어났다. 열분해 온도변화에 따라서 주요 부산물인 가스와 탄소성분은 다르게 분포되어졌다. 생성가스 구성성분은 대부분이 $CH_4$, $C_2H_4$, $C_3H_8$, $C_4H_{10}$, toluene, $C_6H_6$, $SO_2$, CO와 타르로 구성되었다. 열분해 온도 $670^{\circ}C$의 조건에서는 $C_1-C_4$탄소계열의 가스 생성이 증가되어졌고, $600^{\circ}C$의 열분해 조건에서는 $C_1-C_4$탄소계열의 가스생성량은 감소하는 반면 톨루엔과 벤젠 성분을 가진 오일류 생성이 증가되었다. 특히 고형물의 산물인 타르는 $670^{\circ}C$일 때 슬러지 1t당 134kg으로 낮게 발생된 반면, 열분해온도가 $600^{\circ}C$일 때 134kg/t으로 생성량이 감소되었다. 타르는 분석결과 대부분이 탄소성분이었고, 슬러지의 열분해에서 가스로 생성되는 과정은 온도가 높은 경우 효과적임이 밝혀졌다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.29-32
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• 2014

The practical route for disposal of sewage sludge becomes energy recovery by combustion after its ocean dumping is banned in 2012 in Korea. Due to the high moisture content, however, sewage sludge is required to be dried before transport and combustion. In this study, pyrolysis and combustion characteristics of dried sewage sludge was investigated in a small-scale fixed bed reactor in order to provide fundamental data for energy recovery of the fuel. As the first step of combustion, the primary products of pyrolysis were analyzed in a fixed bed reactor for the condensable volatiles (tar), non-condensable gases, and char. For the combustion characteristics, another fixed bed reactor was constructed to monitor the weight and temperature of the fuel particles during ignition and combustion under different air flow rates. The test results were used to derive the ignition and burning rates.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권4호
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• pp.493-499
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• 2013

저급탄의 가스화에서 얻은 비산재를 활용하기 위한 목적으로 비산재의 열분해와 비산재 촤의 $CO_2$ 가스화반응에 대한 실험을 비등온의 승온 조건(10, 20, $30^{\circ}C$/min)에서 TGA를 이용하여 수행하였다. 비산재의 열분해 속도는 1차의 열분해 모델(Kissinger법)에 의해 해석하였지만, 비산재에 포함된 휘발분의 함량이 낮아 모델의 신뢰도는 낮게 평가되었다. 비산재 촤의 $CO_2$ 가스화반응에 대한 실험결과는 미반응핵 모델, 균일반응 모델 및 랜덤 기공 모델 등으로 해석하여 석탄 촤의 $CO_2$ 가스화반응 결과와 비교하였다. 저탄소가 함유된 비산재 촤(LG탄)는 200.8 kJ/mol의 활성화 에너지로 균일반응 모델의 의해 잘 모사되었으며, 고탄소가 함유된 비산재 촤(KPU탄)의 경우에는 198.3 kJ/mol의 활성화 에너지로 석탄 촤의 $CO_2$ 가스화 특성과 유사하게 랜덤 기공 모델의 의해 잘 모사되었다. 결과로서, 두 비산재 촤의 $CO_2$ 가스화반응에 대한 활성화 에너지는 큰 차이를 나타내지는 않았지만, 고정탄소의 함량에 따라 적용할 수 있는 모델이 다르다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국연소학회지
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• 제17권2호
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• pp.32-39
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• 2012

In this study, pre-processor code based on structural behavior of coal is applied to predict yields, pyrolysis rate and compositions of volatile and char. These parameters are used in the devolatilization and char burnout sub-models as user-defined functions of commercial CFD code. The predicted characteristics of these sub-models are compared with those employing the conventional model based on experiment and validated against the measurement of a 2.1 MW swirling pulverized coal flame in a semi-industrial scale furnace. And the influence of the turbulence-chemistry interaction on pulverized coal combustion is analyzed.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.107-107
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• 2010

Hydrogen is an alternative fuel for the future energy which can reduce pollutants and greenhouse gases. Synthesis gas have played an important role of synthesizing the valuable chemical compound, for example methanol, DME and GTL chemicals. Renewable biomass feedstocks can be potentially used for fuels and chemical production. Current thermal processing techniques such as fast pyrolysis, slow pyrolysis, and gasification tend to generate products with a large slate of compounds. Lignocellulose feedstocks such as forest residues are promising for the production of bio-oil and synthesis gas. Pyrolysis and gasification was investigated using thermogravimetric analyzer (TGA) and bubbling fluidized bed gasification reactor to utilize forest woody biomass. Most of the materials decomposed between $320^{\circ}C$ and $380^{\circ}C$ at heating rates of $5{\sim}20^{\circ}C/min$ in thermogravimetric analysis. Bubbling fluidized bed reactor were use to study gasification characteristics, and the effects of reaction temperature, residence time and feedstocks on gas yields and selectivities were investigated. With increasing temperature from $750^{\circ}C$ to $850^{\circ}C$, the yield of char decreased, whereas the yield of gas increased. The gaseous products consisted of mostly CO, CO2, H2 and a small fraction of C1-C4 hydrocarbons.

• 대한환경공학회지
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• 제22권5호
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• pp.907-918
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• 2000

본 연구에서는 도시고형폐기물을 구성하는 주요한 성분중의 하나인 셀룰로오스와 플라스틱의 열분해 특성을 열중량시스템에서 조사하였다. 실험은 온도범위 400~900K에서 제 실험변수에 따라 질소분위기에서 수행하였으며, 압축한 도시고형폐기물에 적용하기 위한 수정 Arrhenius 열분해 모델을 제안하였다. 승온속도를 20, 30, 40K/min로 변화시키면서 수행한 실험에서, 도시고형폐기물을 구성하는 순수물질의 활성화에너지는 셀룰로오스계열의 경우 117~166kJ/mol, 플라스틱계열은 187~239kJ/mol이며, 반응차수는 1.1~1.9의 범위에 있었다. 압축한 도시고형폐기물은 승온속도, 압축비, 입경의 증가에 따라 char의 수율이 증가하였다. 또한 압축도시고형폐기물의 열분해 과정을 Arrhemius식과 열전달이론을 이용하여 수정 제안한 모델의 적용 결과 기존의 모델보다 실험결과와 더 잘 일치하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.587-594
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• 2010

Hydrogen is an alternative fuel for the future energy which can reduce pollutants and greenhouse gases. Synthesis gas has played an important role of synthesizing the valuable chemical compounds, for example methanol, DME and GTL chemicals. Renewable biomass feedstocks can be potentially used for fuel and chemicals. Current thermal processing techniques such as fast pyrolysis, slow pyrolysis, and gasification tend to generate products with a large slate of compounds. Lignocellulose feedstocks such as forest residues are promising for the production of bio-oil and synthesis gas. Pyrolysis and gasification was investigated using thermogravimetric analyzer (TGA) and bubbling fluidized bed gasification reactor to utilize forest woody biomass. Most of the materials decomposed between $320^{\circ}C$ and $380^{\circ}C$ at heating rates of $5{\sim}20^{\circ}C$/min in thermogravimetric analysis. Bubbling fluidized bed reactor was used to study gasification characteristics, and the effects of reaction temperature, residence time and feedstocks on gas yields and selectivities were investigated. With increasing temperature from $750^{\circ}C$ to $850^{\circ}C$, the yield of char decreased, whereas the yield of gas increased. The gaseous products consisted of mostly CO, $CO_2$, $H_2$ and a small fraction of $C_1-C_4$ hydrocarbons.

• 대한환경공학회지
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• 제32권11호
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• pp.1046-1053
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• 2010

본 연구의 목적은 생활폐기물에 저품위 무연탄의 혼합 후 열분해 반응 특성을 연구하는데 목적이 있다. 반응 변수로 혼합율, 반응온도, 승온속도에 따른 열분해조건을 고찰하였다. 그 결과, 저품위 무연탄 20 wt.%를 첨가한 혼합 시료가 3,500 kcal/kg 이상의 저위발열량 확보를 위한 최적의 혼합비로 나타났다. 가장 높은 반응속도상수 도출을 위해서는 $700^{\circ}C$의 조건에서 이루어 질 것으로 판단되었다. 또한 시간당 온도의 비가 증가할수록 반응속도상수가 선형적으로 높게 나타났으나, 열분해 시 전력비 상승 및 열분해 생성 char의 수율 등을 고려하여 더 낮은 승온속도에서 열분해가 이루어져야 할 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제5권1호
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• pp.42-48
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• 1999

폐타이어는 환경 문제와 관련하여 오염과 재활용의 양면성을 지니고 있다. 이와 같은 폐타이어를 재활용의 측면에서 고온의 열플라즈마를 이용하여 열분해하여 가연성 가스로의 전환을 시도하였다. 폐타이어를 산소가 배제된 상태에서 열분해하여 $CH_4$, $C_2H_2$, $C_4H_{10}$등과 같은 저분자량의 탄화수소가 주성분인 가연성 가스가 다량 발생함을 GC를 이용하여 확인할 수 있었다. 타이어의 공급량이 증가할수록 가연성 가스의 구성에서 $CH_4$의 비율이 증가하였으며, 플라즈마 전력이 증가할수록 $C_2H_2$가 증가함을 확인하였다. 발생가스는 $C_4H_{10}$ 또는 $C_2H_2$등의 탄화수소가 주를 이루었으며 그 비율은 70%이상이었다. 한편 char의 온도에 따른 질량 감소 경향을 TG로 분석하여 열플라즈마 내에서 타이어의 열분해 경향을 간접적으로 유추할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.517-527
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• 1989

본 연구에서는 국내 난방용 주연료인 연탄의 연소특성의 규명을 위한 기본 모델로서 일차적으로 형상을 단순화한 중공 원통형 고체연료의 연소모델을 개발하여 고체연료의 열분해 및 열분해 가스의 연소현상을 이론적으로 고찰하여 고체연료의 연속특성을 규명한다.