• 에너지공학
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• 제16권2호
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• pp.64-72
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• 2007

석탄을 합성석유로 전환시키는 석탄액화(CTL) 공장은 2차 세계대전시 독일 및 영국에서 가동되어 대량의 연료를 공급한 바 있다. 전후 대형 유전이 발견되어 값싼 석유가 공급되면서 CTL 공장의 운전은 중단되었다. 남아프리카공화국의 Sasol사만이 유일하게 1955년에 CTL공장의 조업을 시작하여 현재 하루 15만배럴의 석탄합성석유를 생산하고 있다. 최근 고유가가 지속되고 석유공급에 대한 불안감 때문에 여러 개의 석탄액화 프로젝트가 진행되고 있다. 중국은 2030년까지 석탄함성석유를 연간 3천만톤 (60만배럴/일) 생산할 계획을 수립하였고, 2만배럴/일 규모의 석탄직접액화공장이 2008년 완공될 예정이다. 미국에서도 8개의 CTL 프로젝트가 진행되고 있다. 호주, 필리핀, 인도네시아, 인도 등에서도 석탄액화 프로젝트를 추진하고 있다. 석유를 전량 수업하는 우리나라도 에너지안보 차원에서 CTL에 대한 접근이 필요하다. 본고에서는 석탄액화공정의 역사, 현황 및 최근 동향 그리고 향후 전망에 대하여 기술하였다.

• 한국대기환경학회:학술대회논문집
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• 한국대기환경학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.371-372
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• 2009

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권5호
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• pp.587-592
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• 2009

연속조작 기포탑에서 열전달 메카니즘을 검토하기 위하여 열전달 모델과 에너지 소멸속도를 고찰하였다. 기포탑에서 표면갱신이론(Surface renewal theory)에 기초한 비정상상태 열전달모델에 의한 에너지소멸 속도($E_D$)는 기포탑에서 기체와 액체상의 거동에 의한 수력학적인 에너지소멸 속도($P_v$)와 비교하여 매우 작게 나타났다. 이와같은 결과로 표면갱신 이론에 의한 비정상상태 열전달모델에서 사용된 에너지 소멸속도와 기포탑 전체에 대한 수력학적 에너지 수지에 의해 산출된 수력학적 에너지 소멸속도는 산출 메카니즘이 서로 다른 별개의 에너지 소멸속도로 규명되었다. 이들 두 종류의 에너지 소멸속도를 각각 본 연구의 실험 변수인 기체와 액체 유속의 상관식으로 나타내어 완전히 다른 값을 나타냄을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.720-726
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• 2009

가압으로 운전되는 삼상슬러리 기포탑에서 기포 체류량과 압력강하를 목적함수로하여 기포탑의 설계 및 scale-up을 위한 수력학적 similarity를 고찰하였다. 또한, 본 연구에서 선택한 각 실험변수가 기포탑의 직경변화에 따라 기포탑 내 기포 체류량에 미치는 영향을 분석하였다. 슬러리 기포탑에서 기체체류량 및 압력강하의 결정에 영향을 미치는 주요 인자로써 기체유속($U_G$), 연속 슬러리 상의 점도(${\mu}_{SL,eff}$) 및 표면장력(${\rho}_{SL}$), 운전압력의 변화에 따라 변화하는 기체상의 밀도(${\rho}_G$)와 슬러리 밀도(${\rho}_{SL}$)의 차($\rho_{SL}$-${\rho}_G$), 기포탑 내부에서 단위길이 당 압력강하(${\Delta}P/L$), 기포탑의 직경(D) 그리고 기포탑에서 다상흐름에 작용하는 중력의 영향을 고려하기 위해 중력가속도(g) 등을 선정하였다. 선정된 7개의 슬러리 기포탑의 수력학적 특성에 영향을 미치는 파라메타들과 3개의 기본차원들로부터 차원해석에 의해 수력학적 특성을 지배하는 4개의 무차원 군을 도출하였다. 도출된 무차원 군인 레이놀즈 수, 프라우드 수 그리고 웨버 수 등이 기포탑에서 기포체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 기포탑 내부에서의 압력강하와 기체 체류량 등을 무차원 군의 상관식으로부터 효과적으로 예측할 수 있었다. 본 연구의 결과는 가압슬러리 기포탑의 설계 및 scale-up 등에 매우 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.781-787
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• 2009

석탄액화(Coal to Liquid, CTL) 공정은 직접액화(Direct Coal Liquefaction, DCL) 공정과 간접액화(Indirect Coal Liquefaction, ICL) 공정으로 대분되며, 각 공정의 경제성을 분석하기 위하여 주요 제품(디젤, 납사) 생산량이 50,000 barrel per day(BPD)의 직 간접석탄액화공정을 선정하고 공정에 적합한 검토기준을 세워 건설비용 및 매출액 등을 산정하였다. 또한 석탄액화공정에 대한 중요 변수들의 가격 변동에 따른 민감도 분석을 실시하였다. 생산량을 기준으로 선정된 원료탄(Illinois #6 유연탄)을 사용하였을 때, 총 투자액은 각각 DCL $3,994,858,000, ICL $4,962,263,000로 나타났다. 경제성 분석결과 내부수익률(internal rate of return, IRR)은 기본조건에서 각각 13.27%(DCL), 12.68%(ICL)로 나타났으며, 두 공정 모두 원료석탄 가격과 생산 제품 판매가에 가장 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 원금상환 기간은 DCL이 6.6년, ICL이 6.8년으로 나타났으며, 민감도 분석 결과 제품가격, 원료석탄가격, 건설비의 변동률 순서로 수익률에 변화를 주는 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권1호
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• pp.83-88
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• 2011

점성슬러리 기포탑에서 작은 기포의 체류량 특성에 대해 고찰하였다. 정압 강하방법(Static pressure drop method)에 의해 구한 기포탑 내부전체 기포체류량과 이중저항탐침법(dual resistivity probe method)에 의해 구한 큰 기포의 체류량으로부터 기포탑 내부에 체류하는 작은 기포의 체류량을 구할 수 있었다. 기체유속, 연속액상의 점도 그리고 슬러리 상중에 포함된 고체입자의 분율이 전체 기체체류량, 큰 기포의 체류량 그리고 작은 기포의 체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 점성슬러리 기포탑에서 작은 기포의 체류량은 기체의 유속이 증가하면 증가하였으나 연속액상의 점도와 슬러리상에 포함된 고체입자의 분율이 증가하면 감소하였다. 기포탑 내부에 체류하는 전체 기포 체류량 중 작은 기포 체류량의 분율은 기체유속이 증가하면 증가하였으나 연속액상의 점도와 슬러리상에 포함된 고체입자의 분율이 증가하면 감소하였다. 기포탑 내부에 체류하는 작은 기포는 큰 기포의 상승속도에 영향을 미치지 못하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제30권4호
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• pp.726-739
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• 2013

피셔-트롭쉬 합성 반응은 촉매 표면에서 합성가스 (CO+$H_2$)를 탄화수소로 전환하는 반응이다. 코발트 또는 철계 촉매는 친환경적인 디젤 연료를 생산할 수 있고 합성가스의 전환율이 높은 촉매로 알려져 있다. 피셔-트롭쉬 반응에 사용되는 촉매의 활성은 촉매 표면에서의 활성점에 의존적이다. 활성점은 활성 물질의 크기, 담지량, 환원율, 지지체와 활성물질의 상호작용에 의해 결정된다. FT 촉매 제조 방법으로 활성물질의 크기를 조절하는 등의 새로운 방법들이 시도되고 있다. 여기에서는 촉매의 제조방법과 환원 특성을 비롯한 촉매의 형태와 반응 조건을 포함한 반응기 형태에 대해 알아보겠다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.461-461
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• 2007

석탄을 합성석유로 전환시키는 석탄액화(CTL) 공장은 2차 세계대전시 독일 및 영국에서 가동되어 대량의 연료를 공급한 바 있다. 전후 대형 유전이 발견되어 값싼 석유가 공급되면서 CTL 공장의 운전은 중단되었다. 남아프리카공화국의 Sasol사만이 유일하게 1955년에 CTL공장의 조업을 시작하여 현재 하루 15만배럴의 석탄합성석유를 생산하고 있다. 최근 고유가가 지속되고 석유공급에 대한 불안감 때문에 여러 개의 석탄액화 프로젝트가 진행되고 있다. 중국은 2030년까지 석탄합성석유를 연간 3천만톤(60만배렬/일) 생산할 계획을 수립하였고, 2만배럴/일 규모의 석탄직접액화공장이 2008년 완공될 예정이다. 미국에서도 8개의 CTL 프로젝트가 진행되고 있다. 호주, 필리핀, 인도네시아, 인도 등에서도 석탄액화 프로젝트를 추진하고 있다. 석유를 전량 수입하는 우리나라도 에너지안보 차원에서 CTL에 대한 접근이 필요하다. 본고에서는 한국에너지기술연구원에서 추진되고 있는 석탄 기준 10톤/일급 석탄 합성석유 생산 공정 설계, 설비 시공 현황 및 향후 계획에 대하여 기술하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권2호
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• pp.129-139
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• 2010

석탄으로부터 수소, 일산화탄소 등의 가스 연료를 생산하기 위하여 개발된 석탄 가스화 공정은 이산화탄소 저장, 환경 유해 물질 저감 등의 우수성으로 인하여 최근 세계 각국에서 앞다투어 개발에 나서고 있다. $75{\mu}m$ 이하의 미분탄을 이용하는 분류층 가스화 공정은 용량의 대형화가 쉽고, 에너지 전환 효율이 우수하여 석탄가스화복합발전(IGCC) 등에 널리 이용되고 있다. 특히 석탄슬러리를 원료로 사용하는 습식 분류층 가스화 공정은 기술적으로 성숙되어 가장 많이 보급되고 있다. 본 논문에서는 습식 분류층 가스화 공정을 이루는 석탄전처리, 버너, 가스화기, 슬래그용융, 가스화 운전 특성과 설계 및 해석을 위한 수치모사 등의 요소기술 개발 현황을 고찰하였다. 습식 석탄가스화는 IGCC 플랜트에서 뿐만 아니라 합성석유, SNG, 화학원료 제조용으로 활용될 수 있으며 융합 공정, 연료 다변화 등에 대응하기 위하여 요소기술별 추가적인 기술개발이 이루어져야 할 것으로 판단된다.