http://chineseinput.net/에서 pinyin(병음)방식으로 중국어를 변환할 수 있습니다.
변환된 중국어를 복사하여 사용하시면 됩니다.
Lab-scale 기포 유동층 바이오매스 혼합연소에 관한 실험적 연구
안승번(Seungbeon Ahn),정수화(Soohwa Jeong),조천현(Choenhyeon Cho),안석기(Seokgi Ahn),조현호(Hyeonho Cho),정성묵(Seongmuk Jeong),이은도(Uendo Lee) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
최근 탄소중립 정책으로 인하여 기존 석탄 발전소에서 석탄에 바이오매스의 혼소율을 높이는 연구의 필요성이 대두되고 있으나 전통 화석연료에 비해 바이오매스 발열량이 낮고 응집 현상을 발생시킬 수 있는 포타슘(K)과 같은 알칼리 금속이 비교적 다량 포함되어 있어 이에 대한 연소 장애 관련 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구의 목적은 실험실 규모의 기포 유동층 연소기를 이용하여 원료 혼합 연소 시 발생되는 연소 특성 및 문제점을 파악하는 것이며 이때 연료는 석탄과 3급 우드 펠렛을 사용하였다. 변수로는 연료의 혼합 비율 및 공기비를 변경하면서 실험을 진행하였으며 운전 조건은 반응 온도 기준 800~860℃ 그리고 O<sub>2</sub> 농도 4~6%의 범위로 정하여 연소특성을 관찰하였다.
유동층 반응기에서 액상의 저급 연료 가스화 특성 실험 및 프로듀서 가스 생산을 위한 연구
김영두(Youngdoo Kim),정수화(Soohwa Jeong),정재용(Jaeyong Jung),양원(Won Yang),이은도(Uendo Lee) 한국연소학회 2014 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.2014 No.11
기후 변화에 대응하고 환경오염 물질 배출을 줄이기 위한 목적으로 화석 연료의 사용 감소와 이를 대체 할 수 있는 재생에너지 원 개발에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 화석 연료를 대체하는 재생 에너지원으로 선택되는 연료는 1차적 목적에 사용된 후 발생되는 공정 부산물 또는 사용 후 버려지는 폐자원들이다. 이러한 자원으로 폐 바이오매스 자원을 비롯하여 폐플라스틱, 하수 슬러지, 가축 분뇨, 저 등급 오일 등 종류가 다양하다. 이들 자원은 성상이 다양하고 발열량이 제각각 이며 생산량이 불특정한 단점을 가지고 있다. 이 중 저 등급 오일류는 고체상의 폐자원에 비하여 에너지 밀도가 높고 수송과 보관에 유리한 점이 있어 재생에너지원으로서 활용도가 높다. 저 등급 오일의 종류에는 대표적으로 펄프 공정의 부산물로 생산되는 흑액 (Black liquor), 목질계 바이오매스의 열분해를 통해 생산되는 바이오매스 열분해 오일, 운송용 기관에 사용된 후 버려지는 폐엔진오일, 음식의 조리에 사용되고 발생되는 폐식용유 등이 있다. 이러한 저 등급 오일의 생산량은 세계적으로 해마다 증가하고 있으며 이러한 자원을 효과적으로 재활용하기 위한 방법과 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 저급 오일을 재생에너지 원으로 활용하기 위한 연구는 다양하게 수행된 바 있다. Sakaguchi 등은 바이오 오일 및 바이오 오일/바이오 촤 슬러리 등을 가스화하여 프로듀서 가스를 생산하는 연구를 수행하였다. Qingli와 Wu는 수소 생산을 위하여 급속 열분해 오일을 개질하는 연구를 수행하였다. Rossum 등은 촉매 적용 여부에 따른 바이오매스 열분해 오일의 가스화 특성을 시험하였다. 또한 Carlsson은 운전 조건에 따라 흑액의 가스화 특성과 생성되는 프로듀서 가스의 조성을 연구하였다. Xue는 waste edible oil (WEO) 유래 바이오 디젤의 디젤 엔진 연소 특성과 배기가스 특성을 시험하고 상용 디젤의 엔진 연소 결과와 비교하였다 [1-6]. 이처럼 저 등급 오일의 열화학적 전환을 통해 생성된 프로듀서 가스는 발전을 위한 연소용 가스 연료로서 터빈, 보일러 연소에 직접 적용 가능하며 수소 생산을 극대화 하여 연료 전지 연료로 사용하거나 수송 연료 또는 고부가 가치 물질합성을 위한 플랫폼 물질로 활용이 가능하다. 발전을 위한 연소에 직접적으로 사용되는 경우 프로듀서 가스는 연료 공급, 운전 안정 그리고 원활한 연소를 위해 발열량이나 가스 상 내 불순물의 함량치가 안정적으로 연소될 수 있는 최소한의 조건을 충족을 시켜야 한다. 본 연구는 국내에서 구하기 쉬운 waste cooking oil (WCO)를 연료로 하여 오일 가스화 특성을 살펴보았다. 가스화를 위한 반응기로 bubbling fluidized bed (BFB) 타입의 반응기를 선택하였다. BFB 반응기는 저급 연료의 열화학적 전환 시 연소에 비하여 운전 온도가 낮고 높은 열전달율을 가지며 운전이 용이하여 저급 성상의 연료를 가스화 하는데 적합한 반응기이다. 또한 유동화를 위하여 사용되는 층물질에 촉매를 첨가하거나 층물질 전체를 촉매로 대체함으로서 반응성을 향상시키고 타르와 같은 고분자 화합물을 추가적으로 분해 할 수 있어 후단 정제 설비의 부하를 줄일 수 있는 장점이 있다. 실험의 조건으로 유동층 반응기에 공급되는 가스화제로 공기를 사용하였으며 가스화제의 양을 일정하게 하고 투입되는 연료의 양을 변화 시키며 equivalence ratio (ER)을 변화시켰다. ER 변화에 따라 생성된 프로듀서 가스는 연속 가스 분석 장치를 사용하여 생성 가스의 조성을 파악하고 GCs (-TCD 그리고 -FID)를 이용하여 발열량과 가스 상 내 타르 함량을 분석하였다. In this study, waste cooking oil was gasified in a fluidized bed reactor. The main objective of this study was to produce clean producer gas for power generation engine. As a result, heating value of producer gas is suitable for engine operation and tar content in producer gas was satisfied after use of activated carbon filter. Results from a lab scale experiment and a preliminary results from a pilot scale experiment will be presented.
동압측정을 통한 반응기 내부 응집상태 모니터링에 관한 기초 실험 연구
조천현(Cheonhyeon Cho),정수화(Soohwa Jeong),안승번(Seungbeon Ahn),이현승(Hyunseung Rhee),오승진(Seungjin Oh),조인혁(Inhyeok Cho),안석기(Seokki Ahn),조현호(Hyeonho Cho),정성묵(Seongmuk Jeong),이은도(Uendo Lee) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
화석연료의 사용을 지양하면서 대체 에너지 자원에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 바이오매스로부터 생산되는 에너지는 재생성과 탄소 중립성으로 인해 많은 관심을 받고 있다. 여기서 유동층 기술은 높은 연소 효율과 낮은 배출 수준으로 인해 산업에서 널리 사용되지만 일반적으로 바이오매스를 연료로 사용할 때 연료에 포함된 높은 알칼리 함량으로 인해 층물질의 응집 및 부식문제를 유발할 수 있다는 단점을 가지고 있다. 특히, 응집의 경우 탈유동화로 인해 연소 효율을 저감 시키며, 심할 경우 장치의 파손을 유발할 수 있기 때문에 이를 미리 파악하여 방지하는 노력이 필요하다. 본 연구에서는 유동층의 응집을 파악할 수 있는 기초연구로서 반응기 내부의 동압을 측정하였다. 측정된 동압을 통해 반응기 내부 상태를 판단하기 위해 시간 영역의 데이터를 주파수 영역의 데이터로 변환하였고 두 가지 방법을 통해 비교하였다. 첫 번째 방법은 고속푸리에변환(fast fourier transform)이며, 두 번째 방법은 전력스펙트럼밀도(power spectrum density)이다. 결과적으로 전력스펙트럼 밀도 방법을 적용하였을 때 실험 조건 변경에 따른 반응기 내부 상태변화를 파악할 수 있었으며, 이를 통해 연속적인 반응기 내부 층 상태를 관찰할 수 있음을 파악하였다.
김종수(JongSu Kim),김순호(SoonHo Kim),정수화(SooHwa Jeong) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
최근 COVID-19 펜데믹 영향으로 인한 비대면 생활양식으로 전환 및 배달과 포장식 소비증가로 인해 폐폴라스틱 발생이 급중하였다. 폐플라스틱이 환경을 위협하는 요소로 부상함에 따라 국제사회가 요구하는 환경 사회로 대전환하기 위해서는 플라스틱 순환경제가 필요하다. 이를 해결하기 위하여 최근 폐플라스틱을 화학적 재활용 방법을 동해 새로운 폴리머를 만드는데 사용하거나 고부가가치 케미컬로 전환하는 연구들이 활발히 진행 중에 있다. 폐플라스틱의 열화학적 전환 기술은 열분해, 가스화 그리고 해중합 기술로 나눌 수 있다. 폴리에틸렌은 열분해 기술에 적합한 원료로서 주로 액상생성물(왁스, 오일)를 생산하는 연구가 주로 수행되어 왔다. 열분해를 통한 액상생성물온 코팅, 윤활제 그리고 화장품 산업에 사용되며, 추가적인 촉매나 열적크래킹을 통하여 고부가가치 케미컬 생산에도 적용이 가능하다. 본 연구는 폐플라스틱 (WPE:Waste Polyethylene)을 사용하여 lab-scale 열분해 실험 진행을 통해 최적 액상생성물 생산 조건 선정하고 스크류와 고정총이 결합된 Pilot급 연속식 시스템을 설계, 구축 및 운전하는 데 그 목적이 있다. 시스템은 크게 원료 투입부, 스크류 반기, 액상 생성물 개질기, Char 회수 시스템, 액상 생성물 회수 시스템으로 구성되었다. 생성된 액상 생성물의 성분은 GC-MSD, SIMDIS, 열분해 가스성 분은 GCs(-TCD,FID)로 분석 하였다.
김종수(JongSu Kim),김순호(SoonHo Kim),정수화(SooHwa Jeong) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
최근 COVID-19 펜데믹 영향으로 인한 비대면 생활양식으로 전환 및 배달과 포장식 소비중가로 인해 폐폴라스틱 발생이 급중하였다. 폐플라스틱이 환경을 위협하는 요소로 부상함에 따라 국제사회가 요구하는 환경 사회로 대전환하기 위해서는 플라스틱 순환경제가 필요하다. 이를 해결하기 위하여 최근 폐폴라스틱올 화학적 재활용 방법을 동해 새로운 폴리머를 만드는데 사용하거나 고부가가치 케미컬로 전환하는 연구들이 활발히 진행 중에 있다. 폐플라스틱의 열화학적 전환 기술은 열분해, 가스화 그리고 해중합 기술로 나눌 수 있다. 폴리에틸렌은 열분해 기술에 적합한 원료로서 주로 액상생성물(왁스, 오일)를 생산하는 연구가 주로 수행되어 왔다. 열분해를 통한 액상생성물온 코팅, 윤활제 그리고 화장품 산업에 사용되며, 추가적인 촉매나 열적크래킹을 통하여 고부가가치 케미컬 생산에도 적용이 가능하다. 본 연구는 폐플라스틱 (WPE: Waste Polyethylene)을 사용하여 lab-scale 열분해 실험 진행을 통해 최적 액상생성물 생산 조건 선정하고 스크류와 고정총이 결합된 Pilot급 연속식 시스템을 설계, 구축 및 운전하는 데 그 목적이 있다. 시스템은 크게 원료 투입부, 스크류 반응기 , 액상 생성물 개질기, Char 회수 시스템, 액상 생성물 회수 시스템으로 구성되었다. 생성된 액상 생성물의 성분은 GC-MSD, SIMDIS, 열분해 가스성 분은 GCs(-TCD,FID)로 분석 하였다.