• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권5호
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• pp.590-596
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• 2015

본 연구에서는 다양한 $CO_2$ 재활용 기술 중 경제성 및 $CO_2$ 감축량 효과가 큰 것으로 평가되는 $CO_2$ 활용 중탄산나트륨 제조기술 대상으로 상용 플랜트 운영시 전체 $CO_2$ 감축량을 산정하고자 하였다. 상기 $CO_2$ 재활용 기술은 발전소 배가스 중에 포함된 $CO_2$의 탄산화 반응을 통해 상업적으로 유용한 중탄산나트륨을 제조하는 기술로서 현재 한국동서 발전의 지원을 받아 한전 전력연구원에서 연구개발 진행 중이다(기술개발 사업명: NCCU, Non-Capture $CO_2$ Utilization). 본 기술의 $CO_2$ 감축량 산정을 위해 하루 100톤 $CO_2$ 처리 규모(연간 36,500톤 $CO_2$ 처리 가능, 발전 용량 기준 5 MW급)의 상용급 플랜트를 대상으로 공정모사 프로그램(PRO/II 9.1)을 활용한 열 및 물질 수지 분석을 수행하였으며 특히 종래 유사기술과의 비교를 통한 간접 $CO_2$ 감축량 산정을 위해 탄산나트륨 및 중탄산나트륨 등의 제조를 위한 대표적 기술인 Solvay 공정과의 에너지 사용량을 비교 분석하였다. 분석 결과 종래 Solvay 공정은 단위 중탄산나트륨 생산을 위한 에너지 사용량이 약 $7.4GJ/tNaHCO_3$으로 이를 해당 에너지를 얻기 위해 필요한 석탄 사용량 및 $CO_2$ 발생량으로 환산시 연간 약 48,862 톤 $CO_2$에 해당 된다. 반면 발전소 배가스 중에 포함된 $CO_2$를 활용한 중탄산나트륨 제조공정의 경우 탄산화 반응에 의한 $CO_2$ 직접 포집분(연간 약 36,500 톤)과 동일 화합물 생산을 위한 종래 공정(Solvay) 대비 낮은 에너지 사용량에 따른 간접적인 $CO_2$ 저감량(연간 약 46,885 톤) 효과로 전체 $CO_2$ 감축량은 약 83,385톤으로 산정되었다. 상기 분석을 통해 본 논문의 $CO_2$ 활용 중탄산나트륨 제조기술은 제품 판매에 따른 경제적 효과뿐만 아니라 종래 공정에 비해 낮은 에너지 사용으로 $CO_2$ 저감효과가 매우 높아 대규모 $CO_2$ 저장 공간이 필요한 CCS(Carbon Capture & Sequestration) 기술의 대안기술로서 유망한 것으로 분석되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권3호
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• pp.86-91
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• 2024

본 연구에서는 국내 정유사에서 발생하는 탈황석고(DG)와 이산화탄소를 반응시켜 제조한 이산화탄소전환탄산화물(CCMs)을 시멘트 혼합재로 적용한 모르타르의 특성 분석을 실시하였다. 화학성분, 입도 분석 결과를 통해 탈황석고와 이산화탄소가 반응하여 CaCO₃ 등의 탄산화물 결정이 생성된 것을 추정할 수 있었으며, 이를 시멘트 혼합재로 활용하여 작업성, 압축강도 등의 물성과 동결융해 후 압축강도 및 촉진탄산화 깊이 측정을 실시하여 내구성 분석을 실시하였다. 실험 결과, 혼합재의 함량이 증가할수록 작업성 및 압축강도 특성이 낮아지는 것을 확인할 수 있었으며, 동결융해 후 압축강도, 촉진 탄산화 깊이 또한 물성 측정 결과와 유사한 경향을 나타내었다. 아울러 탈황석고 대비 탄산화물을 혼합할 경우 물성 및 내구성이 양호하게 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 이는 미반응 CaO 및 CaCO₃ 등 혼합재의 결정상 차이에 따른 것으로 판단되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권3호
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• pp.152-160
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• 2013

발전소에서 발생되는 산업부산물인 석탄재는 포집방법에 따라 크게 저회와 비산회로 구분되는데, 순환유동층 연소방식에서 발생되는 비산회는 탄산화 반응 인자인 Ca 성분을 다량 포함하고 있다. 탄산화 반응 인자가 풍부한 비산회를 시멘트에 일정량 치환하여 제조한 경화체를 초임계 이산화탄소($CO_2$) 분위기조건에서 반응시켜 제작된 경화체의 기계적 물성향상을 도모하였다. 시멘트 대비 비산회 치환량을 10~40 %까지 10 % 단위로 4수준으로 하여 경화체를 제작하였으며 각각 3, 14, 28일 동안 양생하여 각 양생일 마다 탄산화를 진행하였으며 공정조건 변수로 탄산화 시 발생되는 수분과 미수화 반응물의 추가적인 포졸란 반응을 유도하기 위하여 탄산화 후 7일 동안 추가양생을 실시하였다. 공정조건의 변화를 변수로 둔 경화체의 무게변화율, TG/DTA 분석, 1 % 페놀프탈레인 알칼리성 측정을 통하여 탄산화 진행여부를 확인하였으며, 경화체의 압축강도 측정을 통해 기계적 물성향상을 분석하였다. 임계 탄산화 후 7일간 추가 양생시킨 녹색 건자재의 기계적 물성은 추가 양생하지 않은 시편과 비교해 44 % 향상되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제20권4호
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• pp.111-119
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• 2016

반발경도법과 복합법에 의한 현장비파괴 시험과 코어강도의 평가는 노후화된 구조물의 상태평가를 위하여 가장 효과적인 방법이다. 그러나 비파괴 시험방법의 불확실성과 함께 재료의 재령, 탄산화와 코어채취시의 물리적 손상 등에 의하여 현장강도 추정시의 정밀도를 낮추는 요인으로 작용하게 된다. 본 연구에서는 106개 교량에서 수집된 268개의 비파괴시험결과와 코어압축강도 결과를 사용하여 현장 압축강도 추정방법을 제시하고자 하였다. 코어강도의 신뢰도를 높이기 위하여 수정계수를 적용하고자 하였으며, 노후콘크리트의 반발경도에 영향을 미치는 탄산화 또는 재령에 의한 수정계수를 적용하여 현장 강도 추정결과의 신뢰도를 높이고자 하였다. KISTEC의 제안 추정식과 수정계수를 적용한 경우 기존의 추정방법과 비교하여 신뢰도가 높아지는 것으로 나타났다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권1호
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• pp.109-113
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• 2016

Techno-economic evaluation of Non-Capture $CO_2$ Utilization (NCCU) technology for the production of high-value-added products using greenhouse gas ($CO_2$) was performed. The general scheme of NCCU process is composed of $CO_2$ carbonation and brine electrolysis process. Through a carbonation reaction with sodium hydroxide that is generated from brine electrolysis and $CO_2$ of the flue gas, it is possible to get high-value-added products such as sodium bicarbonate, sodium hydroxide, hydrogen & chloride and also to reduce the $CO_2$ emission simultaneously. For the techno-economic study on NCCU technology, continuous operation of bench-scale facility which could treat $2kgCO_2/day$ was performed. and based on the key performance data evaluated, the economic evaluation analysis targeted on the commercial chemical plant, which could treat 6 tons $CO_2$ per day, was performed using the net present value (NPV) metrics. The results showed that the net profit obtained during the whole plant operation was about 7,890 mKRW (million Korean Won) on NPV metrics and annual $CO_2$ reduction was estimated as about $2,000tCO_2$. Also it was found that the energy consumption of brine electrolysis is one of the key factors which affect the plant operation cost (ex. electricity consumption) and the net profit of the plant. Based on these results, it could be deduced that NCCU technology of this study could be one of the cost-effective $CO_2$ utilization technology options.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권3호
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• pp.333-338
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• 2015

본 연구에서는 재생가스조성에 따른 건식 흡수제의 재생률, $CO_2$ 흡수능 그리고 응집 특성에 관한 연구를 실시하였다. 실험은 내경 0.05 m, 높이 0.8 m이며 석영으로 제작된 회분식 기포 유동층 반응기에서 수행되었으며 흡수제는 연속공정의 흡수반응기 후단에서 채취한 입자를 사용하였다. 반응성에 관한 연구는 재생반응 유동화 기체의 조성을 $CO_2$, $H_2O$, $N_2$의 농도를 다양하게 변화시키며 수행하였다. 실험결과 재생온도가 증가함에 따라 흡수반응 동안의 흡수능이 증가하는 경향을 나타내었으며 재생기체에 포함된 수분의 함량이 증가함에 따라 흡수능이 다소 감소하는 경향을 나타내었다. 재생반응기체로 $N_2$ 100%를 사용한 경우 흡수반응 동안의 흡수능이 가장 높게 나타났으며, ($H_2O+N_2$)를 사용한 경우, $CO_2$ 100%를 사용한 경우, ($H_2O+CO_2$)를 사용한 경우 순으로 흡수능이 감소하는 경향을 나타내었다. 또한, 응집특성에 관한 연구는 흡수제의 입자크기 변화와 흡수반응기체에 포함된 수분의 농도가 응집에 미치는 영향을 살펴보았다. 실험결과 수분함량이 높고 입자크기가 작을수록 응집입자가 많이 생성되는 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.539-546
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• 2019

지구온난화가 국제 문제로 언급되면서 온실가스 저감에 관한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 지구온난화의 가속화를 막기 위해 지구온난화의 주된 원인으로 언급되는 이산화탄소 저감에 관한 기술 개발의 중요성이 증가하게 되었고 이로 인해 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술(CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage)의 발전을 요구하고 있다. 다양한 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술 중에서 광물탄산화 기술의 경우에는 적은 에너지를 통해 많은 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환할 수 있다. 기존 연구에서는 고형 폐기물에서 이온을 용출해 사용해왔으며 이는 처리 과정이 복잡하다. 하지만 해수를 사용하게 되면 고농도의 금속 양이온이 해수 속에 용해되어 있어 고형 폐기물을 이용할 때보다 공정이 단순하다. 이 연구는 해수담수화 농축수를 금속양이온공급원으로써 사용하기 위한 기초연구로, 3 M 모노에탄올아민(Monoethanolamine, MEA)을 흡수제로 사용하여 이산화탄소를 우선적으로 포집하였다. 또한 해수농축수를 모사하기 위해, 해수모사파우더를 사용하여 다양한 농도의 해수농축수를 제조하였다. 해수농축수와 포집된 이산화탄소 용액을 반응시켜 탄산염을 생성하였으며 이를 XRD (X-ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy), TGA (Thermalgravimetric Analysis)를 통해 탄산염의 생성 경향 및 흡수제의 재이용 가능성을 파악하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.467-472
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• 2005

Asphalt emulsion is manufactured by the emulsification of asphalt, and is considered as an energy-saving, ecologically safe material because it does not need any heating processes with gas emission and fire hazard in its use. This study is concerned with evaluating the feasibility of the use of an asphalt emulsion as a poly-meric admixture. Asphalt-modified mortars using an experimentally manufactured asphalt emulsion were prepared with various polymer-cement ratios, and tested far the mechanical properties such as strengths and adhesion and the properties related to durability such as water absorption, permeation, carbonation and chloride ion penetration. As a result, the waterproofness, carbonation resistance and chloride ion penetration resistance of the asphalt-modified mortars were markedly improved with an increase in the polymer-cement ratio, but their compressive strength and adhesion to mortar substrates were reduced with increasing polymer-cement ratio. Therefore, it is recommended to control their polymer-cement ratio to be $10\%$ or lower in their practical applications. Further study to improve their compressive strength and adhesion is needed.

• 에너지공학
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• 제12권2호
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• pp.145-153
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• 2003

석탄이용 무공해 발전공정의 핵심기술인 탄화공정을 개발하기 위하여, 본 공정의 주반응인 메탄 수증기 개질에 대한 특성을 조사하였다. 개질촉매를 이용한 메탄수증기 개질에서는 공간속도, 수증기/탄소-비, 압력에 대한 영향을 조사하였다. 공간속도 7,000$hr^{-1}$ 이하에서 평형 전화율을 얻었다. 혼성반응으로 구성된 탄화공정 중 메탄 수증기 개질 반응조건인 700~80$0^{\circ}C$, 수증기/탄소-비 2.5~3에서 생성물 조성분포는 상압에서 수소 75~78%, 이산화탄소 8~10%, 1~30기압에서 수소 60~78%, 이산화탄소 9~11%를 얻었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
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• pp.1549-1554
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• 2008

In this paper, The evaluation of durability of the PC Panel lining for tunnel structure was examined through the rapid test by carbonation and freezing and thawing. Also for the purpose of improvement of durability. Namely, the durable characteristics of PC Panel lining by carbonation and freezing and thawing, was evaluated by rapid test and long-term field exposure test and main influence factors were derived. As a result of test, Correlation of accelerating test in deterioration chamber and long-term field exposure test, it will be expected that the proposed correlation well to the prediction of life expectancy of structure and is contributed greatly in the future.