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백영순(Baek, Youngsoon),이정환(Lee, Jeonghwan),최양미(Choi, Yangmi),박승민(Park, Seoungmin) 한국신재생에너지학회 2005 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2005 No.06
Considering the fact that more than 97% of fossil energy resources such as oil and natural gas needed in Korea rely on import, primary concern of the national economy is to secure future energy sources. Gas hydrates. which is non-conventional types of natural gas, distribute worldwide, especially in marine and permafrost Gas hydrates draw great attention recently as a new clean energy resources substituting conventional oil gas due to its presumed huge amount of volume reaching 10 trillion tons of gas and environmentally friendly characteristics. Results of preliminary survey by Korea Gas Corporation (KOGAS) and Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM) showed that gas hydrates can be present in deep sea over 1,000m water depth in the East Sea. Gas hydrates can contribute to the rapidly increasing consumption of natural gas in Korea and achieve the self-support target by 2010 with 30% of total natural gas demand. This study presents the potentialities and development prospects of gas hydrate as a future energy source.
마이크로웨이브 플라즈마에 의한 메탄의 C2+ 계 탄화수소로의 전환반응에 관한 연구
조원일,백영순,방효선,김영채,문세기 ( Wonihl Cho,Youngsoon Baek,Hyosun Pang,Young Chai Kim,Sei ki Moon ) 한국공업화학회 1998 공업화학 Vol.9 No.1
천연가스의 주성분인 메탄의 마이크로웨이브 플라즈마 촉매반응에 의한 C2+ 탄화수소로의 전환반응을 고찰하였다. 플라즈마 출력의 증가(40∼120 watt)와 유량이 감소(40∼5mL/min)함에 따라서 메탄의 C2+ 생성물로의 전환율이 29.2%에서 42.2%로 향상되었으며, 촉매를 플라즈마와 함께 사용하여 에틸렌과 아세틸렌의 선택도를 향상시키는 동시에 높은 전환율을 유지할 수 있다. 실험에 사용한 여러 촉매중에는 Fe계의 촉매가 가장 높은 에틸렌의 선택도(30%)를 나타내었다. 실제 천연가스의 전환실험에서는 C2+ 생성물의 수율이 33.3%에서 46%의 범위를 보였다 순수한 메탄이 원료였을 때 보다 높은 C2+ 수율이 얻어진 것은 천연가스가 메탄 보다 반응성이 높은 성분인 에탄과 프로판등을 함유하고 있기 때문으로 생각된다. Methane, the major constituent of natural gas, had been converted to higher hydrocarbons by a microwave plasma. The yield of C2+ product could be increased from 29.2% to 42.2% with increasing plasma power(40∼120 watt) and decreasing flow rate(40∼5mL/min) of methane. With catalysts, the selectivities of ethylene and acetylene increased while the yield of C2+ remaining constant. Among various catalysts, Fe catalyst showed the highest ethylene selectivity of 30%. A natural gas could produce more C2+ than a pure methane. This is due to high reactivity of ethane and propane in the natural gas.
바이오가스 개질 반응으로부터 합성가스 제조를 위한 반응 모사 연구
한단비,백영순,HAN, DANBEE,BAEK, YOUNGSOON 한국수소및신에너지학회 2018 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.29 No.1
The amount of biogas increases as the amount of organic waste increases. Recently, biogas from organic waste have been made much efforts to utilize as a energy. In particular, the concentration of $CH_4$ and $CO_2$ generated from sewage sludge and livestock manure treatment are 60-70% and 30-35%, and $CH_4$ and $CO_2$ generated from food wastes are 60-80% and 20-40%. In case of landfill gas, $CH_4$ and $CO_2$ have a concentration of 40-60% and 40-60% respectively. Therefore, in order to use the biogas more widely, it is necessary to convert the biogas to methanol, LNG or DME. In this study, experiments were conducted to produce hydrogen and carbon monoxide through various biogas reforming reactions on $Ni/Ce-ZrO_2/Al2O3$ catalysts. The experiment of synthetic gas synthesis was carried out on a wide concentrations of methane and carbon dioxide, which were the major constituents of biogas from various organic wastes. The effect of $(O_2+CO_2)/CH_4$ (=R') on the yields of hydrogen and carbon monoxide, the conversion rate of methane and carbon dioxide was investigated. Also simulation for syngas synthesis on the $CO_2$ reforming of $CH_4$ was computed by employing total Gibbs free energy minimization method using PRO/II simulator, and compared with the experimental results on wet and dry reforming reaction of biogas.
CFD에 의한 선박용 DPF/DOC내 배기가스의 유동 균일도 및 특성 연구
김윤지,한단비,백영순,Kim, YunJi,Han, Danbee,Baek, Youngsoon 한국청정기술학회 2019 청정기술 Vol.25 No.2
디젤 선박 운행 횟수의 증가로 인한 대기오염이 심각해짐에 따라 선박의 유해배출가스에 대한 규제가 강화되고 있다. 따라서 선박용 디젤 배기 후처리 장치의 개발이 요구되고 배기 처리 장치는 유동 균일도가 높을수록 처리효율이 증가된다. 본 연구에서는 ANSYS Fluent를 이용하여 기존 저감장치, 저감장치 내부의 Baffle 설치시, 배기가스 유량에 따른 배압과 유동 균일도를 시뮬레이션 하였다. 기존 장치조건에서는 시스템 배압이 38 ~ 40 mbar로 나타났으며, 유동 균일도는 DOC 입구와 출구에서 약 84 ~ 92%로 나타났다. 시스템 내부에 Baffle을 설치한 경우 압력이 상승되고 유속 증가로 인해 유동 균일도가 낮아진다. 배기가스 유량을 $7,548kg\;h^{-1}$에서 $3,772kg\;h^{-1}$로 50% 감소했을 때, 낮은 유속에 의해 DOC 입구와 출구의 유동 균일도는 약 1 ~ 3% 증가했다. DPF의 경우 불균일한 유동이 DOC를 균일하게 거쳐 흐른 후 유입되기 때문에 유동 균일도가 98 ~ 99%로 높게 나타났다. As air pollution becomes more serious due to the increased number of diesel vessel operations, ship regulations on harmful emissions strengthen. Therefore, the development of a diesel exhaust after-treatment system for ships is required, and the higher the flow uniformity of the exhaust treatment system, the higher the treatment efficiency. With the computer software ANSYS Fluent, pressure drop and flow uniformity were used in this study to simulate flow rate with and without a baffle in both a Diesel Oxidation Catalyst (DOC) and Diesel Particulate Filter (DPF) system. The system pressure drop was found to be 38 to 40 mbar in the existing system condition, and the flow uniformity was approximately 84 to 92% at the inlet and outlet of the DOC. When the baffle was installed inside the system, the pressure increased and the flow uniformity was lowered due to an increase in flow rate. When the exhaust gas flow was reduced by 50% from $7,548kg\;h^{-1}$ to $3,772kg\;h^{-1}$, the flow uniformity at the inlet and outlet of the DOC increased by approximately 1 to 3% due to the low flow rate. In the case of DPF, the flow uniformity of exhaust gas was 98 to 99% because the uneven flow proceeded after uniformly flowing from the DOC.
수소생산공정에서 엑서지 평가에 의한 CO₂ 저감 흡착개질(SER)반응 에너지 저감효과
한단비(Danbee Han),백영순(Youngsoon Baek) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
지속 가능한 에너지원으로서의 수소는 에너지 수요를 충족시킬 수 있는 에너지원으로 연구되고 있다. 수소 생산은 주로 메탄의 SR(Steam Reforming)반응으로부터 생산되는데, CH<SUB>4</SUB>의 개질반응과 CO의 수성가스 전환반응(WGS)을 통해 CO<SUB>2</SUB>로 전환하고, CO<SUB>2</SUB> 제거(아민을 이용한 흡수 공정, 저온에서 CO<SUB>2</SUB> 분리공정)하여 수소를 생산한다. CO<SUB>2</SUB> 배출량 저감을 위한 수소생산방법으로 SER(Sorption Enhanced Reforming)반응이 연구되고 있으며, SER반응은 개질반응으로부터 생성된 수소와 CO<SUB>2</SUB>를 흡착제에 의해 동시에 제거가 가능하다. CO<SUB>2</SUB>가 흡착제에 의해 바로 제거되어 기존의 SR반응보다 낮은 온도에서 수소생산이 가능하며, 높은 수소 농도를 얻을 수 있는 장점이 있다. 두 공정에 대해 엑서지(Exergy) 분석방법을 통하여 분석하였는데, 엑서지는 에너지의 총량에서 유용하게 이용하거나 얻을 수 있는 최대 유효 에너지량을 나타내며, 열에너지량 뿐 아니라 실제 이용 가능한 에너지량을 얻을 수 있어 두 공정의 질적인 에너지량을 비교분석을 할 수 있다. 본 연구에서는 CO<SUB>2</SUB> 저감 수소생산을 위한 SER반응과 기존의 SR반응과 CO<SUB>2</SUB> 저감공정에 대해 PRO/II를 이용하여 공정모사를 수행하였으며, 반응기에 들어간 반응물의 엑서지 값을 계산하고, 반응생성물로부터 물리적/화학적 엑서지와 혼합 엑서지를 분석하였다. 이로부터 들어간 엑서지값에서 배출되는 엑서지 차이로부터 파괴되는 엑서지 값을 계산하였다. 생산되는 수소의 양과 전체 공정의 엑서지 파괴값으로부터 두 공정의 에너지 효율을 평가하고자 하였다.
양방향수전해 기반 수소제조용 초고온스팀 생산시스템의 엑서지 분석
한단비,박성룡,조종표,백영순,HAN, DANBEE,PARK, SENGRYONG,CHO, CHONGPYO,BAEK, YOUNGSOON 한국수소및신에너지학회 2018 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.29 No.3
Hydrogen can be produced by reforming reaction of natural gas (NG) and biogas, or by water electrolysis. In this study, hydrogen production through water-electrolysis needs superheated steam above $700^{\circ}C$ for high efficiency. The production method of hydrogen like this was recommended for the 4-type processes for superheated steam ($700^{\circ}C$, 3 atm) by Bio-SRF combustion furnace. The 4-type processes to produce superheated steam at $700^{\circ}C$ from the heat source of SRF combustion furnace was simulated using PRO II. The optimum process was selected through exergy analysis. The difference of process 1 and 2 is to the order of depressure and heating process to change $180^{\circ}C$ and 7 atm to $700^{\circ}C$ and 3 atm. Process 3 and 4 is to utilize 25% of steam to generate superheated steam and remaining to use for the power generation by steam generator.