• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권4호
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• pp.423-431
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• 2011

최근 대체에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라 수소에너지를 기반으로 하는 차세대 발전 장치인 연료전지 관련 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 특히, 고온 연료전지의 대표적인 형태인 용융 탄산염 연료전지(MCFC: Molten Carbonate Fuel Cell, 이하 MCFC)는 전력사업용으로의 높은 가능성을 인정받아 화석연료를 대체할 발전방식으로 평가 받고 있다. 본 연구에서는 Aspen Custom Modeler($ACM^{TM}$)에서 평형반응식을 이용하여 스택 모델을 구성한 후, Aspen $Plus^{TM}$에서 BOP(Balance of Plant) 시스템과 스택을 연결하여 전체 MCFC 발전 시스템의 정상상태를 모사하였다. 모델의 유효성을 입증하기 위해서 전류밀도, 연료이용률, S/C ratio, 재순환 흐름 비와 같은 주요 조업변수에 따른 셀 전압, 전력, 효율 등 시스템의 성능을 분석하였다. 그리고 Aspen $Dynamics^{TM}$에서 PID제어 방식을 적용하여 제어루프를 구성하였고 부하변화, 설정점 변화, 재순환 흐름비 변화에 따른 각각의 사례연구를 통하여 전체 시스템의 성능변화를 예측하였다. 그 결과 연료이용률과 전류밀도의 변화에 따른 전체 시스템의 최대 발전 효율 및 출력전압을 위한 운전조건을 제안하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제15권1호
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• pp.9-18
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• 2012

우리나라의 연간 전력 소비량은 세계적으로 상위권에 속해 있으며, 전력을 생산하는 방법으로는 화력발전의 비중이 높아 $CO_2$의 배출량도 세계 10위이다. 이에 정부는 온실가스 감축을 위해 신재생에너지 기술 확보 및 실용화에 주안을 두고 있으며, 에너지 공급의 탈 화석화를 실현하기 위한 국가에너지기본계획을 수립하고 추진 중이다. 신재생 에너지의 하나인 해양심층수 열에너지의 자원화 기술은 저탄소 녹색성장을 위한 해양자원의 다각적 이용을 위한 핵심기술로서 자원 확보와 환경개선을 위해 국내 외에서 새롭게 주목을 받고 있다. 해양심층수 에너지의 해양온도차 발전과 냉난방 이용을 대상으로 다음과 같이 연구개발의 경제성 타당성을 분석하였다. 첫째, 1MW급 온도차발전 플랜트에서 해양심층수 및 발전소 온배수를 이용하여 전기를 생산할 경우 경제성은 미흡하나 연구개발을 통해 상용화 규모로 개발하면 전기의 생산 뿐 아니라 식수 및 탄소배출권 등을 고려할 때 경제성이 커질 수 있을 것으로 판단된다. 둘째, 1,000RT급을 대상으로 해양심층수의 냉난방 이용은 경제성은 양호한편이며 특히 탄소배출권을 고려한다면 충분한 경제성을 확보 가능하다. 이를 해양온도차 발전, 담수화, 농수산 이용 등과 연계하여 이용하면 경제적 파급효과가 커질 것으로 판단되어, 조기 실용화 및 보급 확산을 위한 연구개발이 필요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.693-699
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• 2016

기존 국내 외 연구를 통해 개발된 펌프 운전 시뮬레이터는 대부분 동역학적 해석을 목적으로 하거나 운전자 교육용을 목적으로 개발되어 왔다. 그런데 기존 시뮬레이터는 운전자 위주로 구성되어 있어서 로직 설계자나 시운전 참여자들이 다양한 운전조건 또는 로직을 임의로 변경하기에는 적절하지 않다. 더욱이 최근 발전소에서 사용되는 두 개 이상의 복수펌프 운전에 대해 설계자나 운전자가 쉽게 활용할 수 있는 시뮬레이터는 개발되어 있지 않다. 그래서 본 논문에서는 MATLAB Simulink를 사용하여 일반적인 화력발전소에 주로 사용되는 복수펌프 3대에 대한 순환운전 로직에 대해 설계자나 운전원이 쉽게 사용할 수 있도록 시뮬레이션을 할 수 있는 방법을 제안 한다. 이 제안은 MATLAB을 사용할 수 있는 사용자가 발전소 DCS(Distributed Control System) 로직에 주로 사용되는 ANSI/ISA S5.2를 Simulink를 통해 구현할 수 있도록 도움을 준다. 또한 코드에 명시된 로직을 구현하기 위해 블록에 대한 Sub-System을 만들고 이를 시뮬레이터 내에서 적용이 가능한지를 검증한다. 제안된 방법을 이용한 실무 검증 단계에서는 로직 내에서 발생한 기동신호를 구현된 펌프 모델에 적용하여 3대 펌프 순환운전 시 발생할 수 있는 모든 오류 가능성을 제안된 시뮬레이터를 사용하여 설계 단계 및 운전 전에 검증할 수 있음을 실험을 통해 확인하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.300-312
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• 1993

The material deterioration of service-exposed boiler tube steels in fossil power plant was evaluated by using the electrochemical technique namely, modified electrochemical potentiokinetic reactivation(EPR). It was focused that the passivation of Mo$_{6}$C carbide which governs the mechanical properties of Mo alloyed steels did not occur even in the passivity region of steel in sodium molybdate solution and the reactivation peak current (Ip) observed as the result of non-passivation indicating the precipitation of Mo$_{6}$C carbides. To obtain the optimal test conditions for the field test by using the specially designed electrochemical cell, the effects of scan rate, the surface roughness and the pH of electrolyte on Ip value were also investigated. Furthermore, the change of mechanical properties occurred during the long time exposure at high temperature was evlauated quantitatively by small punch(SP) tests and micro hardness test taking account of the metallurgical changes. It is known that reactivation peak current (Ip) has a good relationship with Larson-Miller Parameter(LMP) which represents the information about material deterioration occurred at high temperature environment. In addition it was possible to estimate the ductile-brittle transition temperature (DBTT) by means of the SP test. The Sp test could be, therefore, suggested as a reliable test method for evaluating the material degradation of boiler tube steels. From the good correaltion between the SP DBTT and Ip values shown in this study, it was knows that the change of mechanical properties could be evaluated non-destructively by measurring only Ip values.ues.

• 한국안전학회지
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• 제24권2호
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• pp.17-22
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• 2009

Thermal stress and elastic creeping stress analysis was conducted by finite element method to simulate start-up process of a boiler header of 500MW standard fossil power plant. Start-up temperature and operating pressure history were simplified from the real field data and they were used for the thermal stress analysis. Two kinds of thermal stress analysis were considered. In the first case only temperature increase was considered and in the second case both of temperature and operating pressure histories were considered. In the first analysis peak stress was occurred during the temperature increase from the room temperature. Hence cracking or fracture may occur at the temperature far below the operating maximum temperature. In the results of the second analysis von Mises stress appeared to be higher after the second temperature increase. This is due to internal pressure increase not due to the thermal stress. When the stress components of radial(r), hoop($\theta$) and longitudinal(z) stress were investigated, compression hoop stress was occurred at inner surface of the stub tube when the temperature increased from room temperature to elevated temperature. Then it was changed to tension hoop stress and increased because of the operating pressure. It was expected that frequent start-up and shut-down operations could cause thermal fatigue damage and cracking at the stub tube hole in the header. Elastic-creeping analysis was also carried out to investigate the stress relaxation due to creep and stabilized stress after considerable elapsed time. The results could be used for assessing the creep damage and the residual life of the boiler header during the long-tenn service.

• 자원리싸이클링
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• 제14권5호
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• pp.54-61
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• 2005

국내 경제성장과 더불어 발전소 에너지원으로 이용되고 있는 석탄은 매년 증가하여 2006년에는 전체 에너지 구성의 30%인 16,000MW에 이를 것으로 예측되고 있다. 이러한 석탄은 다른 화석연료에 비해 매장량이 풍부하고 경제성은 높지만, 사용이 불편하고 석탄회, 아황산가스 등 많은 공해물질을 배출하고 있다. 따라서 본 연구에서는 마찰하전형정전선별법을 이용하여 석탄과 회분구성 광물의 선별기술을 확립, 청정석탄을 생산하고자 한다. 본 연구에서는 bench-scale의 마찰하전형정전선별 장치를 제작하였으며, 선별에 영향을 미치는 인자들을 선정하고 분리실험을 수행하여 최적조건을 확립하였다. 연구결과 최적조건에서 석탄 회수율과 회분 및 유황분 제거율이 각각 68.10%. 31.23% 그리고 28.33%인 정제석탄을 얻을 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권9호
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• pp.4635-4642
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• 2013

화력발전소로부터 배출되는 이산화탄소를 분리하기 위하여 급수가 다른 아민을 혼합한 개선 흡수제를 개발하고자 하였다. 급수가 다른 1, 2, 3급 아민을 혼합한 후 이산화탄소 부분압에 따른 이산화탄소 흡수능을 조사하였다. 동일한 압력에서 이산화탄소 흡수능은 3DMA1P 30wt%>3DMA1P 27wt%+MEA 3wt%>3DMA1P 27wt%+DEA 3wt% 순으로 나타내었으며, 이는 3급인 3DMA1P에 2급인 DEA보다는 1급인 MEA를 혼합하는 것이 우수한 흡수능을 보이고 있다. 따라서 흡수능이 우수한 3급 아민에 흡수속도를 높이기 위하여 1급 아민을 혼합하는 것이 유리함을 알 수 있다. 최종적으로 준경험 기액 평형모델을 이용하여 실험 결과를 계산한 결과 실험치와 잘 일치하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권4호
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• pp.1123-1132
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• 1996

It has been reported that high temperature structural components represent the phenomenon of material degradation according to a long term service under high temperature and pressure. Especially, fossile power plant components using the fossil fuel and heavy oil are affected by dewpoint corrosion of $H_2SO_4$produced during a combustion. Therefore, the service materials subjected to high temperature and pressure may occur the stress corrosion cracking. The object of this paper is to investigate SCC susceptibility according to the material degradation of the high temperature structural materials in dewpoint corrosive environment-$H_2SO_4$.The obtained results are summarized as follows : 1) In case of secondary superheater tube, the fractograph of dimple is observed at the concentration of $H_2SO_4$-5%. When the concentration of $H_2SO_4$ is above 10%, the fracture mode is shifted from a transgranular fracture to an quasi-intergranular fracture according to the increment of concentration. 2) In the relationship between [$\Delta$DBTT]$_sp$ and SCC susceptibility, it is confirmed that the greater material degradation degree is, the higher SCC susceptibility is. In addition, it can be known that SP test is useful test method to evaluate SCC susceptibility for high temperature structural components. 3) When [$\Delta$DBTT]$_sp$ is above 17$17^{\circ}C$ the SCC fracture behavior is definitely observed with SCC susceptibility of above 0.4.

• 에너지공학
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• 제8권4호
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• pp.605-611
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• 1999

화력발전설비 고온요소의 잔여수명평가는 주로 비파괴검사 및 검사결과의 파괴역학적 해석등으로 행해졌다. 그러나 기존 방법은가동중에는 적용되기 어렵고 급작스런 운전이력에 대한 정량적인 손상을 평가할 수 없었다. 따라서 구조물의 형상, 운전이력 및 재료물성에 근거하여 실시간 수명소비율 및 잔여수명을 평가하는 기술의 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 고온 증기헤더의 수명을 실시간으로 평가하는 감시시스템 소프트웨어를 개발하였다. 고온헤더에 대하여 해석된 온도, 응력, 그린함수를 이용하여 취약부위의 실시간 응력을 계산하고 천이 사이클을 카운트하여 크리프 및, 피로수명을 계산하였다. 본 소프트웨어를 개발함으로써 운전이력에 따른 소비수명을 실시간으로 평가하고 운전정보를 기록하여 향후 운전계획, 보수주기 및 교체시기를 결정하는데 지침이 되도록 하였다.

• 한국기후변화학회지
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• 제4권1호
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• pp.51-61
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• 2013

우리나라는 폐기물의 에너지화를 통해 기후변화와 에너지 부족 문제를 극복하려고 하고 있으며, 폐기물을 에너지화하려는 지속적인 노력에 따라 폐기물 소각처리가 점차 확대되고 있다. 이에 따른 폐기물 소각에서의 온실가스 배출량은 점차 증가할 전망이다. 따라서, 본 연구에서는 열 회수를 통해 열과 전력을 생산하는 생활폐기물 소각장을 대상시설로 선정하였다. 대상시설로 선정된 폐기물 소각발전시설에서 배출되는 온실가스 배출량을 산정하기 위한 방법을 모색하고, 온실가스 배출량 및 배출계수를 산정하였다. 대상시설에서의 $CO_2$ 배출농도는 평균 6.99%로 나타났으며, 이를 온실가스 배출량으로 산정한 결과, 총 배출량은 $254.60ton\;CO_2/day$로 나타났다. 바이오매스 소각에 의해 배출된 온실가스를 제외한 순 배출량은 $110.59ton\;CO_2/day$로 나타났다. 또한, 온실가스 배출량을 소각시설에서 생산된 열과 전력으로 구분하여 배출량을 산정한 후, 각각의 생산단위 당 온실가스 배출량으로 온실가스 배출계수를 산정하였다. 산정된 열 배출계수는 $0.047ton\;CO_2/GJ$, 전력 배출계수는 $0.652ton\;CO_2/MWh$로 나타났다. 산정된 전력 배출계수는 화석연료를 사용하는 화력발전소의 전력배출계수인 $0.783ton\;CO_2/MWh$보다 약 17% 낮은 것으로 나타났다. 본 연구에서 산정된 온실가스 배출량 및 배출계수에 중요한 영향을 미치는 요인으로는 폐기물 성상과 화석탄소함량으로 평가된다.