• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.178-187
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• 2019

Due to the increasing demand of high rank coal, the use of low rank coal, which has economically advantage, is rising in various industries using carbonaceous solid fuels. In addition, the severe disaster of global warming caused by greenhouse gas emissions is becoming more serious. The Republic of Korea set a goal to reduce greenhouse gas emissions by supporting the use of biomass from the Paris International Climate Change Conference and the 8th Basic Plan for Electricity Supply and Demand. In line with these worldwide trends, this paper focuses on investigating the combustibility of high rank coal Carboone, low rank coal Adaro from Indonesia, Baganuur from Mongolia and, In biomass, wood pellet and herbaceous type Kenaf were simulated as kinetic reactivity model. The accuracy of the pore development model were compared with experimental result and analyzed using carbon conversion and tau with grain model, random pore model, and flexibility-enhanced random pore model. In row lank coal and biomass, FERPM is well-matched kinetic model than GM and RPM to using numerical simulations.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권3호
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• pp.901-905
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• 2012

In this study, we investigated the pure geometrical effect of porous materials in gas adsorption using the grand canonical Monte Carlo simulations of primitive gas-pore models with various pore geometries such as planar, cylindrical, and random pore geometries. Although the model does not possess atomistic level details of porous materials, our simulation results provided many insightful information in the effect of pore geometry on the adsorption behavior of gas molecules. First, the surface curvature of porous materials plays a significant role in the amount of adsorbed gas molecules: the concave surface such as in cylindrical pores induces more attraction between gas molecules and pore, which results in the enhanced gas adsorption. On the contrary, the convex surface of random pores gives the opposite effect. Second, this geometrical effect shows a nonmonotonic dependence on the gas-pore interaction strength and length. Third, as the external gas pressure is increased, the change in the gas adsorption due to pore geometry is reduced. Finally, the pore geometry also affects the collision dynamics of gas molecules. Since our model is based on primitive description of fluid molecules, our conclusion can be applied to any fluidic systems including reactant-electrode systems.

• 한국연소학회지
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• 제15권1호
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• pp.22-29
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• 2010

In this study, carbon conversion was measured using an electronic mass balance. In a lab scale furnace, each coal sample was pyrolyzed in a nitrogen environment and became coal char, which was then gasified with steam under isothermal conditions. The reactivity of coal char was investigated at various temperatures and steam concentrations. The VRM(volume reaction model), SCM(shrinking core model), and RPM(random pore model) were used to interpret experimental data. For each model the activation energy(Ea), pre-exponential factor (A), and reaction order(n) of the coal char-steam reaction were determined by applying the Arrhenius equation into the data obtained with thermo-gravimetric analysis(TGA). According to this study, it was found that experimental data agreed better with the VRM and SCM for 1,000 and $1,100^{\circ}C$, and the RPM for 1,200 and $1,300^{\circ}C$. The reactivity of chars increased with the increase of gasification temperature. The structure parameter(${\psi}$) of the surface area for the RPM was obtained.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제8권2호
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• pp.31-44
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• 1992

지진하중을 받는 완전포화된 모래지반위에 구조물이 있을 경우(비등방상태) 또는 없을 경우 (등방상태)에 대하여 액화의 가능성을 평가하고 간극수압의 발생을 예측하기 위하여 확률론적 그리고 통계적 방법을 사용하였다. 본 연구를 수행하기 위하여 포화된 모래지반의 등방, 비등방상태하의 전단강도와 반복하중과 의 관계를 나타내는 동적전단강도계수들이 제시되었다. 이 전단강도계수들을 사용하여 지진에 의하여 발생되는 간극수압을 예측하는 프로그램과 그리고 저항과 하중계수들에 내포되어 있는 불확실성을 고려하여 액화가 일어날 확률을 구하는 프로그램을 3차원 Random Field Model을 사용하여 개발 하였다. 개발된 프로그램을 하나의 예제에 적용하였다. 그결과 등방상태가 비등방상태보다도 액화의 가능성이 높았고 상재하중이 커질수록 액화의 가능성은 낮았다. 또한 간극수압비는 Kc 값이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권6호
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• pp.746-754
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• 2015

본 연구는 이온교환법을 통해 Ni촉매를 담지한 저등급 석탄(인도네시아 Eco탄)과 바이오매스(대한민국 상록수)의 혼합물로부터 제조된 촤(char)를 $700{\sim}900^{\circ}C$ 등온조건에서 온도가 반응속도에 미치는 영향에 대해 알아보았다. $Char-CO_2$ 가스화 반응은 700, 750, 800, 850, $900^{\circ}C$의 온도에서 진행하였으며, 기-고체 반응의 가스화 거동특성을 알아보기 위하여 각각 다른 가정을 갖고 있는 shrinking core model(SCM), volumetric reaction model(VRM), random pore model(RPM), modified volumetric reaction model(MVRM)을 실험결과에 적용하여 비교하였다. Arrhenius equation를 이용하여 Ni-coal/biomass와 Non-catalyst coal/biomass의 활성화에너지를 구하였고 이를 비교하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권1호
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• pp.99-106
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• 2017

본 연구에서는 인도네시아 저등급 석탄인 Kideco탄을 이용하여 질소 분위기 하에 등온상태에서 촤(char)를 생성한 후 반응가스(스팀,이산화탄소)를 주입하여 합성가스를 생성하는 가스화를 진행하였다. 온도가 반응속도에 미치는 영향을 알아보기 위해 $850^{\circ}C$ 이하의 운전온도(700, 750, 800, $850^{\circ}C$)에서 반응을 진행하였다. 촉매가 미치는 영향을 알아보기 위해 알카리계 촉매인 탄산칼륨과 금속촉매인 니켈을 이용하였으며 두가지 촉매의 혼합비율(1:9, 3:7, 5:5, 7:3, 9:1)을 다르게 하여 연구를 수행하였다. 탄산칼륨은 물리적 혼합을 통해 니켈은 이온교환법을 통해 준비하였다. 기-고체 반응 특성을 알아보기 위해 열중량분석기와 가스크로마토그래피를 통해 얻은 실험결과를 shrinking core model (SCM), volumetric reaction model (VRM), random pore model (RPM) and modified volumetric reaction model (MVRM)에 적용하여 비교하였다.

• Environmental Engineering Research
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• 제17권2호
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• pp.83-88
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• 2012

Currently, the technology of $CO_2$ capture and storage (CCS) has become the main issue for climate change and global warming. Among CCS technologies, the prediction of $CO_2$ behavior underground is very critical for $CO_2$ storage design, especially for its safety. Hence, the purpose of this paper is to model and simulate $CO_2$ flow and its heat transfer characteristics in a storage site, for more accurate evaluation of the safety for $CO_2$ storage process. In the present study, as part of the storage design, a micro pore-scale model was developed to mimic real porous structure, and computational fluid dynamics was applied to calculate the $CO_2$ flow and thermal fields in the micro pore-scale porous structure. Three different configurations of 3-dimensional (3D) micro-pore structures were developed, and compared. In particular, the technique of assigning random pore size in 3D porous media was considered. For the computation, physical conditions such as temperature and pressure were set up, equivalent to the underground condition at which the $CO_2$ fluid was injected. From the results, the characteristics of the flow and thermal fields of $CO_2$ were scrutinized, and the influence of the configuration of the micro-pore structure on the flow and scalar transport was investigated.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.534-545
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• 2011

This paper describes the evaluation of kinetic parameters for pyrolysis and carbon char oxidation of residual oil. The non-isothermal pyrolysis of residual oil was carried out with TGA (Thermo-Gravimetric Analyzer) at heating rate of 2, 5, 10 and $20^{\circ}C/min$ up to $800^{\circ}C$ under N2 atmosphere. The first order and nth order pyrolysis models were used to fit the experimental data, and the nth order model was turned out to follow the experimental data more precisely than the first order model. For carbon char oxidation experiment, TGA and four heating rates used in pyrolysis experiment were also adapted. The kinetic parameters for the residual carbon char particle were obtained with three char oxidation model, that is, volume reaction, grain and random pore model. Among them, the random pore model described the char oxidation behaviour quite well, compared to other two models. The non-linear regression method was used to obtain kinetic parameters for both pyrolysis and carbon char oxidation of residual oil.

• 공업화학
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• 제5권3호
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• pp.385-394
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• 1994

세공분포가 서로 다른 두 종류(KHT, X-5)의 ${\gamma}$-알루미나 pellet에 아황산가스를 흡착 제거시킬 경우 반응이 진행되면서 각각의 세공벽에 반응생성층이 형성되어 반응속도 상수($K_v$), 세공률(${\varepsilon}_p$), 유효내부 확산계수($D_e$)의 변화와 세공반경이 줄어들어 세공막힘 현상이 일어나게 된다. 이들 영향을 고려하여 세공분포를 이용한 Random pore model로 최적반응온도 $450^{\circ}C$에서 산화구리의 각 담지농도(4, 6, 8, l0 wt%)와 아황산가스의 농도(1000, 2000ppm)에 대한 전환율을 수학적 모델로부터 계산하였다. 산화구리의 담지농도가 증가할수록 세공내의 유효반응 표면적과 세공률의 감소, 내부확산저항의 증가, 미세세공의 세공막힘 현상으로 전환율은 감소하였다. 총괄 전환율은 ${\gamma}$-알루미나 pallet의 표면 국부 전환율에 크게 의존하였으며 산화구리의 담지농도가 낮고 아황산가스의 농도가 클수록 증가하였다. 반응기에 유입되는 아황산가스의 유속은 반응초기 CuO의 전환율에 영향을 주었고 세공분포가 발달하여 세공율이 큰 ${\gamma}$-알루미나 pellet일수록 전환율은 높게 나타났다.