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미활용 재생연료 플랜트 설계를 위한 사랑수수 버개스 반탄화 최적 성능 조건 연구
여채은(Chae-Eun Yeo),홍세윤(Seyoon Hong),이준호(Joonho Lee),안성을(Seongyool Ahn),성호진(Hojin Sung) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
화석연료를 대체할 신재생에너지에 대한 수요가 높아지면서 동남아시아에서는 버려지고 있는 폐바이오매스(폐목재, 버개스 동)를 에너 지로 활용한 연료 개발이 각광받고 있다. 그 중 반탄화 기 술은 바이오매스의 발열량을 높이고 에너지 효율을 최적화할 수 있는 기술이며 베트남에서의 사랑수수 부산물(bagasse)은 미활용 재생 연료 발전 시스템 개발에 있어 중요한 바이오 매스 연료이다. 본 연구에서는 실험실 규모의 반탄화 고정충 반용기 (ID = 47.6 mm, 높이 = 500 mm) 에 서 반응온도와 체류시간이 반탄화물 성능에 미 치 는 영향을 조사하였다, 또한 반탄화물의 질량 수율 에너지 수율 및 발열량은 최적 운전 매개변수를 결정하기 위하여 평가되었다. Pilot-scale 반용기 (O.lTPD, 250mm -ID)에서의 반탄화 실험은 Lab-scale 반탄화 성능 결과를 검증하기 위해 추가적으로 수행되었다. 반탄화 성능지표(Performance index)는 측정된 질량 및 에너지 수율과 공업 및 원소 분석을 통하여 평가되었다. 본 연구의 결과는 버개스 반탄화 특성을 이해하고 반탄화 플랜트 최적 운전 조건을 결정하기 위한 기초자료로 활용될 것이다.
식품가공공장의 열에너지 소비 모니터링을 위한 플랫폼 설계 연구
여채은(Chae-Eun Yeo),임채영(Chae-Young Lim),구재희(Jae-Hoi Gu) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
제조 공장은 높은 화석연료 소비로 인한 기후 변화와 에너지 비 용에 대한 우려로 인하여 탄소 발자국을 줄여야 하는 문제에 직면해 있다. 에너지 소비를 감소시키는 것은 생산 효율성 개선 및 생산 비 용 절감과 더불어 작업장에서 가장 중요한 생산 문제 중 하나로 볼 수 있다. 또한 에너지 소비 철감과 효율적인 관리를 위한 맞춤형 공장 에너지 관리 시스템 (FEMS, Factory Energy Management System)의 도입 이 증가하고 있다. 식품가공공장에서의 FEMS에서는 열을 공급하는 가열공정의 효율적 운영을 위해 열에너지 소비에 대한 수요를 보다 정확하게 예 측하고 이룰 효율적으로 생산 및 공급하는 것이 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 각 공정별 이론에너지 분석(TCA, Theoretical Energy analysis)을 기반으로 식 품가공공장의 공정 특성에 따른 가이던스 제공을 위한 풀랫폼 설계를 진행하였다. 효율적인 에너지 소비 모니터링을 위한 공정 별 특성 에 따른 본 연구에서의 열에너지 소비 모니터링 플랫폼 설계 연구결과는 향후 열 에너지 소비 예측을 통한 에너지 효율 향상과 에너지 수요의 효과적 관리에 있어 도움이 될 것으로 기대 된다.
단위 공정별 웹 기반 공장 에너지 관리 시스템 개발에 관한 연구
여채은(Chae-Eun Yeo),조우진(Woojin Cho),구재회(Jae-Hoi Gu) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
전 세계적으로 경제성장과 탄소배출중대로 인한 에너지 비용의 지속적 상승 등의 문제로 에너지 절감과 효율 개선에 관한 필요성이 급격히 증대되고 있다. 이러한 트렌트에 발맞추어 국내에서는 제 3차 에너지 기본 계획 에 따라, 10만TOE 이상의 에너지 다소비 사업체는 2025년부터 공장에너지관리시스템 (FEMS, Factory Energy Management System) 설치가 의무화될 계획이다 제조 산업 부문에서의 FEMS 적용을 통한 공장 에너지 절감은 단순 모니터링용 FEMS에서 나아가 체계적인 에너지 사용량 파악 및 패턴 분석 동을 통한 고도화된 솔루션이 적용되어야 한다. 이에 본 논문에서는 제조공장에서 과다 소비되는 에너지 현황을 프로세스 · 설비 단위에서 관찰하고 분석하기 위한 단위 공정설비별 웹 기반 공장에너지관리시스템에 대하여 기술한다. 상이한 프로세스에 의해 가동되는 공정설비별 에너지 사용량을 모니터링하고 패턴을 분석하여 최적화하기 위한 시스템이 구현되었다. 본 논문 에서는 식품 제조업에 특화된 에너지관리시스템 설계 및 구현 에 관하여 설명되었다. 향후 본 시스템을 활용하여 제조 산업 부문에서 공장 에너지 관리 및 사용 최적화를 통한 에너지 저감 효과를 기대한다.
여채은(Chae-Eun Yeo),김동주(Dongju Kim),구재희(Jae-Hoi Gu) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
전 세계적인 기후변화 위기의 대옹을 위한 에너지 집약적인 제조 산업 부분의 에너지 효율 향상의 중요성은 지속적으로 강조되고 있다. 식품가공산업은 제조 부문에서 에너지 다소비 산업 중 하나이며, 그 중에서도 가열 및 열처리 공정 요구사항은 식품가공 산업에서 에너지를 가장 많이 소비하는 부분이다. 그러나 공장 작업 현장에서의 부족한 에 너지 관련 데이터는 공장의 에너지 사용 특성올 완전히 이해하는 데에 큰 장애물이 되고 있다. 식품가공공장 에너지 효율 개선 을 통한 에너지 비용 절감을 위한 에너지 소비의 체계적인 구조 분석이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 S사 식품가공공장을 사례연구로 삼아 스팀을 열 매체로 사용하는 열처리 공정 단위에서의 에너지 구조를 구성하고 분석 하기 위한 모델이 제안되었다. 개발된 공장에너지소비구조분석 모델을 측정된 데이터로 보정하기 위한 체계적인 증거 기반 방법론이 설명되었다. 본 제안된 공장 에너지 소비 구조 분석 모델과 증거 기반 보정 방법은 FEMS를 갖춘 식품가공산업 제조 현장의 에너지 절감 및 효율 향상을 위한 실용적인 솔루션을 제공할 것으로 기대된다.
에너지 다소비 공정에 적합한 에너지 사용 분석 시스템 설계 및 구현
여채은(Chae-Eun Yeo),조우진(Woojin Cho),임채영(Chae-Young Lim),김동주(Dongju Kim),이형아(Hyung-Ah Lee),구재희(Jae-Hoi Gu) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.1
국내 경제 성장은 상당한 에너지 사용이 필수적인 제조업 기반 수출을 중심으로 이루어지고 있다. 대부분의 중소기업형 에너지 다소비 업종은 에너지를 많이 사용하는 공정과 설비를 갖고 있으나, 에너지 관리 및 절감 기술 도입 측면에서 상당히 낙후되어 있다. 이에 제조 공장의 효율적인 관리를 위한 맞춤형 공장에너지관리시스템 (FEMS) 도입이 늘고 있다. 따라서 본 논문에서는 에너지 사용량을 실시간으로 수집하고 단위 공정별 에너지 사용 분석 결과를 적용함으로써 에너지 사용 분석 결과를 제공하는 식품공장 맞춤형 FEMS를 개발하고자 한다. 이에 식품가공공장 S 기업에서의 주요 에너지 사용 공정 별 에너지 절감을 위한 energy balance flow를 구축하고, 이를 기반으로 과다 에너지 사용량, 배출 에너지 회수량, 그리고 에너지 절감량의 임계치를 분석할 수 있는 에너지 사용 분석 시스템을 구축하였다. 실시간 데이터 수집 및 본 연구에서 적용된 에너지 사용 분석 방법은 공정 단위에서의 에너지 사용 현황 파악과 에너지 절감을 위한 가이드라인을 제시해준다.