본 연구는 국내 천연가스 수요관리 사업의 경제성 분석 방법을 다룬다. 국내 천연가스 수요는 하절기에 감소하고 동절기에 급증함에 따라, 이러한 수요 형태를 완화할 수 있는 천연가스 수요관리의 필요성이 대두되고 있다. 천연가스 수요관리 사업의 경제성 분석 결과는 해당 수요관리 사업의 추진 여부를 결정하는 주요 도구로 사용된다. 본 연구에서는 국내 천연가스 산업의 이원화된 공급구조를 감안하여 수요관리 사업의 참여자, 한국가스공사, 도시가스회사, 비참여자, 총자원 등 각 이해 당사자의 입장에서 천연가스 수요관리의 경제성 분석 방법을 제시하였다. 사례연구로는 향후 대표적인 에너지절약 사업이 될 것으로 예상되는 고효율 가스 보일러에 대한 경제성 분석을 하였다.

분류층 석탄 가스화기에서 5 종류(Lewis-Stockton, Utah, Illinois #6 등의 역청탄, Usibelli 아역청탄, Beulah-Zap갈탄)의 석탄을 가스화시킬 때 산소/석탄과 수증기/석탄 비의 변화가 반응성 흐름에 미치는 영향을 평가하기 위한 전산모사를 수행하였다. 산소/석탄의 비(kg/kg)를 0.7에서 1.4로, 수증기/석탄의 비(kg/kg)를 0.0에서 0.4로 각각 변화시키면서 생성가스인 CO와 H2의 농도 변화를 계산하였다. 또한 Roto탄을 가스화하였을 때 가스화기 출구에서의 CO와 H2의 실험값과 전산모사 예측값을 서로 비교·분석하여 모사결과의 타당성을 입증하였다. 모사결과 탄종에 관계없이 산소/석탄의 비가 증가함에 따라 CO와 H2의 생성량을 증가한 후 감소하였으며, 수증기/석탄의 비가 증가함에 따라 CO의 생성량은 감소하였으나 수소의 생성량은 어느 정도까지는 증가하였다. 산소/석탄의 비가 1.0∼1.2이고 수증기/석탄의 비가 0.3∼0.4인 범위내에서 냉가스 효율이 높게 예측되었다.

본 실험은 고점성 미강유의 액체 미립화를 향상시키기 위해 초음파 에너지를 적용하여 미립화 특성을 규명하고자 수행하였다. 식물유의 미립화 실험장치는 유사하게 1마력의 구동모터와 노즐을 장착할 수 있는 인젝터 및 소형분사 펌프 등으로 구성되어 있는 분사장치, 액적의 분산을 막기 위한 포집장치, 공급되는 연료에 초음파 진동을 가해주는 초음파 장치, 그리고 미립화 정도를 측정하기 위한 PDPA 시스템으로 구성되어 있다. 핀틀형 노즐에서 된끝각을 5$^{\circ}$ $10^{\circ}$ 15$^{\circ}$이며, 분사압력은 10, 13, 16 Mpa의 조건으로 실험하였다. 이 때 포집거리 300mm로 하였다. 노즐 분사 압력에 따른 분무 평균입경을 측정하기 위하여 노즐테스터를 대기압 상태에서 핀틀링 노즐의 스프링 크기를 조절하여 분무 평균입경(SMD)은 상용연료 공급장치 보다 초음파 연료공급 장치의 경우 Pintle형 노즐에서는 SMD를 기준으로 하여 10% 미립화 상승효율을 얻을 수 있었다. 따라서 본 실험에서는 초음파 진동에너지를 연료에 공급함으로써 고점성연료의 미립화 개선이 이루어지고 있음을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 ZnO 및 TiO2의 혼합소결시에 접합제 및 첨가제의 종류 및 구성비가 아연계 흡수제의 탈황 및 재생반응 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 접합제로 bentomite와 kaolinite를, 첨가제로는 Mo계, Ni계, Cu계를 선정하여 함량을 변화시켰다. 흡수제에 대한 탈황-재생-탈황반응의 반복실험을 위해 연천칭분석기(TGA)계를 조립하여 각 흡수제에 대해 탈황-재생반응의 2사이클 반복실험특성을 조사하였다. XRD분석결과 접합제 및 첨가제의 종류 및 함량에 관계없이 대부분 Zn2 TiO4 와 Zn2 TiO8가 형성됨을 확인하였다. Kaolinite를 접합제로 사용한 탈황제의 표면적이 더 컸으며 접합제의 함량이 증가할수록 표면적과 세공부피는 증가하였다. 탈황반응은 68$0^{\circ}C$, 재생반응은 73$0^{\circ}C$가 적합하였으며 3 mol%의 CuO를 첨가제로 사용한 경우 탈황과 재생반응이 모두 우수하였다. NiO를 첨가제로 사용한 경우 재생성이 우수하였으며 MoO3를 첨가제로 사용한 경우 성능이 우수하지 못하였다. 3 mol%의 CuO를 첨가제로 사용한 흡수제에 대해 고정층에서 연속반복반응실험을 한 결과 반응성이 높게 유지되었다.

본 연구에서는 Pt/C와 Pt-Ru/C 촉매를 이용하여 직접메탄올 연료전지용 연료극 전극을 제조하고 전극 및 메탄올 산화 특성에 대하여 고찰하였다. 전극은 SEM, TEM 및 열중량 분석을 통하여 특성을 조사하였다. 메탄올의 산화 특성은 1M CH3OH+1M H2SO4 용액에서 정전위/정전류계를 이용하여 반전지 시험 및 순환 전압-전류법으로 조사하였다. 연구결과를 통하여 메탄올 산화전극은 촉매층 내에 PTFE가 20w% 포함되었을 경우가 백금촉매의 이용률이 높고 우수한 성능을 보여 주었다. Pt-Ru/C 이원촉매는 Pt/C 촉매에 비하여 메탄올 산화특성이 우수하고 성능이 우수한 촉매임을 알 수 있었다. Pt/Ru/C와 Pt/C 촉매를 이용하여 제조한 전극의 메탄올 산화반응에 대한 활성화 에너지는 11.60 kJ/mol과 26.85 kJ/mol이었다.

분리형 히트파이프식 열교환기는 증발기와 응축기를 폐열원과 열풍이 필요한 곳에 분리설치하고 증기 및 액체의 연락관으로 두 열교환기를 연결하여 하나의 폐루프를 구성하고 증발기와 응축기의 설치 높이차에 의해 작동이 이루어지는 것이다. 따라서 고온 및 저온유체의 병류 및 향류의 혼합배치가 용이하다는 장점이 있으나, 고온유체의 온도가 높을 경우에는 포화증기의 압력이 높아져 파이프가 견딜 수 있는 사용한계를 초과하게 될 수 있다. 또한 너무 낮으면 증기의 비체적증가와 함께 유속의 증가로 압력손실이 커져 설치높이차를 크게 하던지 증기연락관의 직경을 크게 하여야 하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 설계과정에서 고온유체 및 저온유체의 온도, 유량 등이 정하여진 상태에서 병류 및 향류로 배치하는 경우에 분리형 히트파이프식 열교환기를 Lmtd방법으로 설계하고, 고온 및 저온유체의 온도 및 유량이 실제 운전과정에서 변화가능한 범위에 대해 Ntu 방법으로 열교환량,포화증기압력 및 압력손실에 따른 증발기와 응축기의 설치높이차 등에 대한 가동특성을 고찰하였다.

폴리에스터와 스테인레스스틸섬유를 재료로 제조된 제전사여과포에 대한 물리화학적 특성시험 및 여과포성능 기초시험을 수행하였다. 실험용먼지로 제철.제강, 시멘트제조, 열공급시설 및 폐기물공정에서 채취된 먼지를 처리하여 사용하였다. 제전사여과포의 물리화학적 특성 실험에서는 산성분위기하에서 인장강도 및 초기탄성계수변화를 조사하였고, Automated Permporometer를 이용하여 평균흐름세공압력, 기포점 세공지름, 평균흐름세공지름 및 세공크기분포를 구하였다. 또한 벤처규모의 여과포 기초성능 시험장치를 이용하여 먼지부하에 따른 압력손실, 먼지통과율 및 여과포성능 평가지표를 산출하였다. 산성가스 및 분위기하에서 제전사여과포의 인장강도는 온도 및 노출시간과 깊은 관련이 있었다. 압력손실은 여과속도와 먼지부하가 증가함에 따라 증가하였으며 증가형태는 먼지의 종류에 따라 달랐다. 먼지 통과율은 먼지종류에 관계없이 먼지부하의 증가에 따라 급격히 감소하는 경향을 나타내었다. 여과포성능지표는 먼지 포집 초기에는 증가했다가 급격히 감소하여 일정하게 유지되었다.

이 논문은 극좌표이 선로조류방정식을 이용하여 전압안정성 여유전력을 평가하는 고속계산법을 제안한다. 여기서, 선로조류방정식은 상태변수 Vi, $\delta$i, Vj와 $\delta$i 그리고, 선로정수 r과 x로 구성되는데 극좌표계의 특징을 이용하면 이것은 두 개의 변수 Vi와 Vj를 가진 하나의 식이 된다. 그리고, j 모선이 조류계산에서 전압크기로 지정되는 발전기 또는 slack 모선이라면, 변수 Vi만을 가진 하나의 식 즉, {{{{ { V}`_{i } ^{2 } }}에 대한 2차 방정식으로 정식화된다. 그러므로, 전력조류다근은 간단한 계산을 통해 구할 수가 있는데 이와 같이 구해진 다근은 감도해석 또는 다근의 근접도를 통해 전압안정도를 평가할 수 가 있었다. 또한, 전압안정도 평가시에 중요한 요소인 전력용 콘덴서와 같은 조상설비를 고려하여 전압안정성 여유전력을 평가하는 방법을 개발하였다. 제안한 방법을 시험계통에 적용하여 유효성을 입증하였다.

Zinc titanate 탈황제를 제조하여 연료가스의 고온탈황에 사용된 탈황제의 재생에 대해서 연구하였다. 준비된 탈황제의 Zn/Ti 몰비는 1.5이고 반응기는 내경 1 cm와 3 cm의 석영관 고정층반응기들을 사용하였다. 고온에서 zinc titanate 탈황제의 재생은 발열반응을 수반하여 탈황제의 물성을 저하시킨다. 따라서 zinc titanate 탈황제의 가장 적합한 재생조건을 선정하기 위해서 반응온도, 산소함량, 유량변화, steam 함량 등을 변화시키면서 재생반응을 실험하였다. 탈황-재생의 실험동안 H2S와 SO2의 파과곡선을 구하였다. 또한 반응실험 전후의 탈황제의 물성을 SEM, XRD, Hg-porosimetry 및 BET로 분석하였다. 이런 결과들로부터 zinc titanate 탈황제에 가장 적합한 재생조건은 $650^{\circ}C$, O2 함？ 5%, steam 함량 10% 이상이라는 결론을 얻었다.

본 논문은 전력회사 소유의 열병합발전소와 난방공사 소유의 보조열원설비들이 서로 연계되어 열에너지를 공급해 주고 있는 종합 열병합발전시스템에서, 보조설비들의 최적규모산정 및 일간 최적운전계획 수립 기법을 제안하였다. 최적규모산정과 운전계획수립은 국가적인 측면에서 총 연료비가 최소가 되는 관점에서 수립하였고, 이를 증명하기 위하여 계절별(춘계, 하계, 동계) 및 종류별(평일, 휴일, 연휴)로 나누어 각각의 시뮬레이션 결과로부터 최적의 규모 및 운전계획을 수립하였다. 본 연구결과는 자사의 이익이 증대되도록 계획을 수립할 공산이 큰 종합 열병합발전시스템에서 국가적 측면에서의 기법과 가이드라인을 제시하였으므로 현장에서의 많은 활용이 기대된다.

발전기의 보수계획은 전력계통의 공급신뢰도를 평가하는데 중요한 영향을 미치는 변수이다. 발전기는 반드시 검사와 보수를 해야 하기 때문에, 운전계획을 세울 때 한해의 발전기 정지계획을 고려하여 정해야 한다. 이러한 보수계획을 수립할 대에는 계절적 부하수요특징, 보수용량, 발전기 용량, 지난번 보수로부터의 경과시간 등의 여러 가지 요인들을 고려해야 한다. 본 논문에서는 발전기 보수계획 프로그램중 실용적인 방법으로 알려져 있는 LOLP(Loss of Load Probability) 평활화법을 이용하여 각 연도별 공급신뢰도를 최대로 하여 고려대상 기간 전체의 공급신뢰도를 향상시키는 보수계획 수립 알고리즘을 제안한다. 즉, 전력계통의 더 좋은 신뢰도를 얻기 위하여 전체 기간에 대한 신뢰도가 평활화되도록 보수시기를 변경하였다. 제안한 알고리즘을 실계통에 적용하여 그 유용성을 검증하였다.

원자력 안전계통의 일부분인 컴퓨터의 사용은 일반 산업분야에서 명시되지 않은 부가적인 요건 즉 소프트웨어의 확인 및 검증, 하드웨어의 품질요건이 요구된다. 원자력 발전소에서 사용되는 컴퓨터는 컴퓨터 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 및 연계장치를 포함하는 시스템이다. 원자력 안전등급을 갖는 컴퓨터 시스템을 개발하기 위해서는 우선적으로 개발환경이 요구되고 개발된 소프트웨어는 원자력 코드 및 표준에 따라 확인 및 검증되어야 한다. 이러한 요건 때문에 원자력 발전소 안전계통의 하나인 부적절노심감시계통에 대한 시험설비가 개발되었다. 시험설비는 입출력 모의설비, 자료수집계통 케비넷 및 감시컴퓨터의 3부분으로 구성된다. 이 시스템의 성능을 수동시험절차에 따라 검증되었다.

산업용 직물여과포의 운전에서 발견되는 다양한 문제점들을 해결하기 위한 일환으로 내열성여과포를 개발하여 성능을 규명하였다. 국내 산업체에서 배출되는 대표적인 네 종류의 먼지들, 즉 제철공정의 코크먼지, 시멘트 제조업체의 시멘트 먼지, 유동층 연소로의 비산회재, 그리고 폐플라스틱 소각로의 연소재에 대하여 여과포의 성능을 시험하였다. 내열성여과포의 물리화학적 특성은 평균 세공흐름압력 및 기포점 세공지름, 평균흐름 세공지름, 세공크기분포, SO2 및 NO2 분위기에서의 물성변화의 항목으로 평가 되었다. 또한, 벤치규모의 필터시험장치에서 직물여과포에 대한 압력손실, 먼지 통과율, 여과포 성능 평가지수를 조사하였다. 본 연구에서 개발된 직물여과포는 양호한 물리화학적 필터 특성을 지니고 있으며 전형적인 산업체 먼지를 처리하는데 적합하였다.

자연대류열전달에 있어서 유체의 속도는 온도장에 의해 크게 영향을 받는다. 따라서 유체의 물성치의 변화는 유동장 및 온도장에 크게 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 물성치에 의한 영향을 분석하기 위하여 동일한 레이레이수(Rayleigh number)하에서 물성치의 대표적인 무차원수인 프란틀수(Prandtl number)가 넓은 범위에서 변하는 경우에 대한 연구를 수행하였다. 그리고 유체의 점성계수 및 열전도도를 온도에 따른 2차원 다항식 함수로 모델링하여 전산해석을 시도하여 그 영향을 분석하고자 시도하였다. 열전달량의 척도인 누셀트수(Nusselt number)의 프란틀수 의존도는 레이레이수 의존도에 비하면 약한 편이지만 비교적 강한 것으로 나타났다. 물성치가 온도의 함수로 주어지는 경우, 유동장은 경계면을 제외하고는 비교적 강한 것으로 나타났다. 물성치가 온도의 함수로 주어지는 경우, 유동장은 경계면을 제외하고는 비교적 약한 영향을 받지만 온도장은 강한 영향을 받는 것으로 나타났으며, 특히 열전도도가 온도의 함수로 주어지는 경우에 온도장에 미치는 영향은 상당히 강한 것으로 관찰되었다.

A simplified heat transfer model for the cooling capability of the AP 600 PCCS is proposed I this paper. As the PCCS domain is covered with very thin and long water film, it is phenomenologically divided into 3 regions; water entrance effect region, asymptotic region, and air entrance effect region. As the length of the asymptotic region is estimated to be over 90% of the whole domain, the phenomena in the asymptotic region is focused. Using the analogy between heat and mass transfer phenomena in a turbulent situation, a new dependent variable combining temperature and vapor mass fraction was defined. The similarity between the PCCs phenomena in the asymptotic region and the buoyant air flow phenomena on a vertical heated plate is derived. Using the similarity, the simplified heat transfer correlations for the interfacial heat fluxes and the ratios of latent heat transfer to sensible heat transfer were established. To verify the accuracy of the correlation, the results of this study were compared with those of other numerical analyses performed for the same configuration and they are well within the range of 15% difference.

본 연구는 회피비용의 정의 및 개념을 소개하고 계산 방법론을 제시하였으며, 사례연구를 통하여 DSM 프로그램의 의사결정에 필요한 회피발전비용을 시산하였다. 본 연구에서 적용한 회피발전비용 계산 앨고리즘인 수요감소법은 전력회사의 DSM 프로그램 도입 전후에 대하여 소요수입의 현금흐름의 비교에 바탕을 둔 것이다. 사례연구에서는 장기 회피발전비용 계산에 필요한 확률적인 운전비 시뮬레이션과 전원개발계획 최적화를 위하여 WASP-Ⅱ 전산모형을 이용하였다. 또한, 효율개선을 통해 최대전력을 감소시킬 수 이는 특정 DSM 대안을 선정하고 우리나라 '95 장기전력수급계획안에 기초하여 회피발전비용을 계산하였다. 시산 결과 DSM 자원에 대한 단위전력량당 회피발전비용은 1995년 불변가격 기준으로 31.3[원/kWh]이며, 이 가운데 회피발전고정비용은 15.0[원/kWh]이고 회피발전변동비용은 16.3[원/kWh]으로 나타났다.

본 연구에서는 순간 고온식 tubing-bomb reactor를 사용하여 Alaska산 아역청탄과 폴리프로필렌(PP)의 공동액화시 상승효과 및 특성을 분석하고자 하였다. 석탄과 PP의 조성 및 수소공여용매의 양을 변화시켜가며 공동액화시와 각 물질의 단독액화를 비교시 상당한 상승효과를 파악할 수 있었다. 즉, 43$0^{\circ}C$ 및 45$0^{\circ}C$에서 30분간(석탄 2g+PP 2g)을 tetralin 4ml와 함께 공동액화시 단독액화에 비해 각각 20.0, 11.6%의 상승효과를 가져왔다. 한편, GC 분석 결과 PP액화시 tetralin으로부터 수소공여가 이루어지지 않은 것으로 밝혀졌으며 석탄 단위질량액화시 tetralin의 naphthalene으로 전환량은 0.70~0.83으로 나타났다. 또한 decalin 추출로 공동액화시 석탄과 PP 각각의 전환율을 구하여 석탄 또는 PP 단독액화시의 액화율과 비교한 결과, 43$0^{\circ}C$에서 석탄혼합물 대 tetralin의 비가 1:1인 조건에서 20% 상승효과는 PP의 액화율 상승이 주도한 것으로 나타났으며 석탄이 PP분해시 촉매 효과를 나타내는 것으로 해석되었다.

석탄을 연소한 후 형성되는 석탄회는 미세한 분말상태로 입자의 형상은 다공성이며 단단한 구형입자로 이루어져 있다. 본 연구에서는 국내 발전소에서 생성된 9종의 석탄회의 물리적, 형태적 및 화학적 조성 분석을 통해 국내 석탄회 데이터 베이스화, 연소효율 개선, 석탄회 집진설비인 전기집진기의 성능향상과 석탄회의 재활용에 기여하고자 한다. 석탄회의 물리적 특성은 입도분포와 비중을 입자카운터와 한국공업규격(KS L-5110)에 따른 비중 측정계를 이용하였으며, 형태적 특성은 입자의 구형성 정도, 표면특성 그리고 색상변화 등을 전자현미경(SEM)과 광학현미경을 이용하였다. 그리고 화학적 특성을 파악하기 위해 유도결합 플라즈마방출 분광기(ICP)와 에너지스펙트럼 분석기(EDXA)를 이용하여 석탄회의 구성성분을 분석하였고 한국공업규격 KS L-5405에 따른 석탄회에 함유된 미연탄소분을 측정하였다. 삼천포 화력발전소 전기집진기에서 포집한 석탄회에 대한 질량평균입경은 각각 15~25 $\mu\textrm{m}$로 나타났다. 석탄회 입자의 형상은 석탄 입자가 보일러의 연소 영역에 노출되는 정도에 따라 구형성, 투명성 및 색변화가 다양하게 나타나는데 완전 연소에 가까울수록 무색의 구형입자가 형성되었다. 석탄회는 보일러 내의 연소 조건과 원탄의 성분에 따라 구형, 무정형, Cenosphere 그리고 Plerosphere와 같은 유형의 입자를 형성하며 입자간의 상호 작용에 의해 집괴, 응집 그리고 결정형의 입자군들을 형성한다. 석탄회는 산회광물질로 이루어져 있으며 주성분 SiO2, Fe2O3, Al2O3로 약 85% 이상을 차지하였으며 10% 정도는 미연탄소분으로 이루어져 있었다.