• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.462-465
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• 2007

석탄가스화 수소생산 기술 분야는 석탄 등의 화석연료를 이용하여 고온, 고압하에서 반응가스(산소, 수증기, 수소)와의 화학적 반응을 통해 생산된 연소성 가스 ($H_2$, CO, $CO_2$ 등)를 전환반응(WGS) 및 분리반응을 거쳐 효율적으로 청정하게 수소를 생산해 내는 기술이다. 전력산업에서 석탄가스화 수소생산은 그 사용 방법(연료전지, 수소 터빈, 분산 이용 등)에 따라 발전시스템의 고효율화를 지향하고, zero-emission을 실현하는 첨단 발전 시스템의 종합 구현을 목표로 하고 있으며, 더불어, 도래하는 수소 경제로의 전이에 대비에 석탄을 이용한 중앙(Central) 수소생산 시스템을 구현하여 이송 및 전환을 통한 지역적 분산 이용을 가능케 하는 종합적인 인프라를 구축하는 기술이다. 본 기술에는 석탄가스화 기술, 수성가스 전환기술, 수소/$CO_2$ 분리기술, 이송용 연료 전환기술 등이 포함된다. 석탄가스화 수소생산 기술은 급등하는 오일 가격과 이의 수입사용 증가에 대응하기 위한 에너지 안보 대책 마련 및 효율 극대화의 필요성과 더불어, 전력산업에서 화력 발전시스템의 궁극적 실현 목표인 고효율, 초청정의 전력생산 시스템의 구현을 가능케 하여, 향후 화석 연료를 이용한 미래 발전 기술을 선도 할 것으로 기대된다. 더불어, 수소 경제로의 전환 시 수소 수요의 급팽창에 대비한 경제적인 대규모 수소생산 기술의 개발이 필요하며, 이에 기술 실현성이 가장 높은 석탄가스화 수소생산 기술의 개발 구현이 요구된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.633-636
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• 2007

국내에서 발생되는 폐기물을 이용하여 가스화에 의해 생산되는 합성가스의 생산 및 활용기술에 대해 고찰하였다. 폐기물 가스화에 의해 생산되는 합성가스의 조성은 CO, $H_2$를 주성분으로 하며 부분산화 조건에 $CO_2$가 함께 생산된다. 생산된 합성가스는 CO $20{\sim}35$%, $H_{2}$ $20{\sim}35$% 정도의 조성으로 나타나며 발생량은 $1,365{\sim}2,125$ $Nm^3/hr$로 나타났다. 이러한 합성가스는 스팀생산, 전력생산 및 DME, SNG, 메탄올, 수소와 같은 고부가가치의 화학원료를 생산할 수 있다.

• 한국농공학회논문집
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• 제51권2호
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• pp.1-6
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• 2009

Acetogen과 같은 일부 혐기성미생물은 소위 acetyl-CoA 경로에 의해 아세트산, 에탄올, 그리고 몇 가지 생화학 물질을 생산한다. 이 경로에서는 일산화탄소를 기질로 이용할 수 있다. 일산화탄소 이외에 수소가 이용될 수 있다. 즉 이들 미생물은 독립영양생물로서 이산화탄소와 태양광에너지를 이용하는 녹색식물과 비유될 수 있으며, 일산화탄소는 탄소원으로서 동시에 에너지원으로서 이용된다. 본 연구에서는 혐기성 소화액 중 아세트산을 생성하는 미생물이 존재한다고 가정하고, 일산화탄소와 수소가 주 가연성분인 합성가스를 공급하면 추가의 메탄이 생성가능성을 평가하였다. 혐기성 소화과정에서 발생되는 메탄은 주로 아세트산으로부터 만들어지므로 일산화탄소를 공급하는 경우 추가로 메탄이 생성될 것으로 추측할 수 있기 때문이다. 이를 확인하기 위하여 현재 운영중인 바이오가스 생산 설비로부터 얻은 혐기성 소화액을 생물반응조에 넣은 후, 합성가스를 순환-공급하여 가스 생산량의 변화 및 조성을 분석하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 질소가스를 공급한 대조구와는 달리 일산화탄소 또는 합성가스를 공급한 경우에는 메탄가스가 생산되는 것을 확인하였다. 일산화탄소만을 공급했을 때에는 이산화탄소의 생성으로 가스 생산량이 증가하였으나, 수소가 포함된 합성가스를 공급하였을 때에는 이산화탄소가 탄소원이로 소비되어 가스 저장도 내의 가스량이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 가스화공정에 으해 얻어지는 합성가스는 온도와 가스 조성을 고러할 때, 바이오가스 생산을 위한 혐기성 소화조와 연계하면 소화조의 가온에 필요한 열을 공급할 수 있고 바이오가스 중 이산화탄소 농도를 낮추어 발열량을 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국가스학회지
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• 제17권2호
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• pp.9-20
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• 2013

고갈가스전은 저류층을 개발할 당시 충분한 탄성파 탐사 및 시추 등을 수행하기 때문에 지질구조와 저류층의 물성 등의 파악이 완료된 상태이므로 가스저장전으로의 전환이 용이하다. 이러한 고갈가스전을 가스저장전으로 전환 시 저류층의 압력을 유지하기 위한 쿠션가스는 재생산을 위해 주입된 워킹가스의 재생산율에 영향을 미친다. 본 연구에서는 쿠션가스와 가스재생산율과의 관계 및 재생산 사이클에 따른 적정 쿠션가스의 양을 분석하기 위해 가스저장전의 주입 및 재생산에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 주입 및 재생산 사이클은 5개월 주입 5개월 생산, 7개월 주입 3개월 생산 두 가지 경우에 대한 분석을 수행하였다. 본 시스템을 대상으로 수행한 분석결과, 5개월 주입 5개월 생산 사이클의 경우 최소 10개의 생산정으로 50%의 쿠션가스를 유지해야 안정적인 생산이 가능하였고, 7개월 주입 3개월 생산 사이클의 경우 12개의 생산정으로 60%의 쿠션가스를 유지해야 안정적인 재생산이 가능한 것으로 산출되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.147.2-147.2
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• 2011

새로운 에너지원으로서의 가스 하이드레이트 개발 연구는 한국에서는 2005년 산업자원부에 의해 가스하이드레이트 개발 연구 사업이 정식으로 출범하면서 활발히 진행되기 시작하였다. 2007년도에 종료된 1단계 연구를 통하여 동해에서 가스 하이드레이트 부존이 확인됨에 따라 2단계에서 부터는 가스하이드레이트 생산 연구가 연구의 중심으로 떠오르게 되었다. 생산 연구는 물성/생산 실험 연구, 전산모사 연구, 해외 현장 시험 생산 연구로 크게 나뉘어 질 수 있는데 현재 한국에서는 물성/생산 실험 연구가 가장 활발히 진행되어 왔다. 이에 따라 보다 체계적이고 계획적인 연구를 위하여 기 실험된 연구를 종합 분석하여 체계적인 실험 결과의 활용과 향후 연구 계획을 하고자 한다. 본 발표에서는 기 실행된 실험 연구를 수행기관, 시료의 크기, 경계조건 등의 실험 규모, 시료의 종류, 하이드레이트 형성 조건, 측정 물성, 채택 생산 기법 등의 실험 내용 등을 종합하여 소개하고자 한다. 1단계에서는 주로 실험실 스케일, 인공 모래 시료, 인공 가스하이드레이트를 이용한 실험연구가 주를 이루었으며 이를 보완하기 위하여 2단계에서는 중규모, 자연시료, 자연 하이드레이트를 이용한 실험연구가 시작되었다. 초기 단계에서 생산 기법으로 감압법, 열수 주입법, 열자극 법, 화학 억제제 주입법, 치환 생상법 등이 연구되었으며 그 결과 감압법을 주 생산 기법으로 하여 열수 주입법, 열자극법, 화학 억제제 주입법 등을 하이드레이트 재생성 억제기법으로 혼합하여 쓰는 하이브리드 기법들이 연구 되었으며 현재 세계적인 수준의 실험 연구 기술 수준을 보유 하고 있는 치환 생산법 연구가 또한 현재까지 활발히 진행되고 있다.

• 한국가스학회지
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• 제22권3호
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• pp.65-73
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• 2018

석탄층 메탄가스는 압력에 따라 비선형적인 탈착곡선을 보이므로 이를 고려하여 적절한 생산시스템이 구성되어야 한다. 석탄층 메탄가스 생산설비의 용량 및 규격은 시스템의 경계조건인 탄층 내 가스 유량과 압력조건에 의해 결정되며 이러한 특성을 분석하는 것은 가스 생산 증진을 위해 필수적이다. 본 연구를 위해 대표적인 미국 CBM 상용가스전인 San Juan 지역의 저류전산 모델을 구성하여 가스 유입방정식을 산출하였고, 이를 전체 생산시설의 경계조건으로 활용하였다. 또한 생산시설 내 가스 유량에 따른 압력감소의 영향을 분석하기 위해 생산설비 유동 분석시뮬레이터를 이용하여 노달분석을 수행하여 생산시설의 적정 규격 및 운영조건을 결정하였다. 이를 통해 석탄층 메탄가스 가스전의 최적 수송, 생산 및 포집시스템 설계 기준을 제시하였다.

• 신재생에너지
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• 제3권4호
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• pp.77-89
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• 2007

폐기물의 플라즈마를 이용한 열분해-가스화-용융 처리공정은 청정연료 형태로 정화된 합성가스를 얻을 수 있고, 이 합성가스를 WGS 반응과 PSA 공법을 이용하면 고순도 수소로의 전환 및 회수가 가능하다. (주)애드플라텍에서는 자체 보유하고 있는 3톤/일급 플라즈마 폐기물 처리설비와 수소 정제/회수시스템을 연계하여, 페기물로부터 고순도 수소 생산($20Nm^3/h$이상)을 위한 플라즈마 폐기물 처리 추소 생산 통합시스템 개발을 진행하고 있다. 합성가스 내 질소 농도를 낮추기 위해 산소를 매질로 하는 100kw급 산소 플라즈마 토치를 제작하였다. 수소 정제/회수 시스템은 폐기물의 플라즈마 처리 후의 합성가스 생성량과 조성의 변화에 대응할 수 있도록 하였으며, WGS 반응기로 들어가는 합성가스를 가스 컴프레서를 통하여 최대 10기압으로 승압시키고, 고농도 일산화탄소의 효과적인 제거 및 열 회수 극대화가 이루어질 수 있는 최적의 가스처리 시스템으로 구현되도록 하였다. 설치 완료된 WGS 반응기의 성능시험을 플라즈마 처리설비와 연계하여 수행하였다. 합성가스 내 각각 34%와 25%의 일산화탄소 및 수소의 농도가 WGS 반응기를 거친 후, 일산화탄소는 0.1% 미만으로 제거되었으며 수소는 44%로 증가하여 WGS 반응기의 성능 수준이 매우 우수함을 확인하였다. 차기 년도에 설치/가동 예정인 수소 생산용 PSA는 최대 10기압 운전 및 상압재생 방식으로 운전되며 생산된 수소는 최소 99.99%이상의 고순도를 유지할 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제47권3호
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• pp.275-289
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• 2014

가스하이드레이트가 육상 동토지역과 심해저 퇴적층에 막대한 규모로 부존되어 있음이 밝혀지면서 가스하이드레이트 연구개발 선도국가에서 수행한 최근의 가스하이드레이트 육상 및 해상 생산 시험 결과는 가스하이드레이트가 미래의 에너지 자원으로서 사용 가능성을 높이고 있음을 보여주고 있다. 캐나다 말릭 2002 프로젝트에서는 열수 순환법을 이용하여 5일간 약 $480m^3$의 가스를 생산하였고, 말릭 2006-2008 프로젝트에서는 감압법에 의해 6일간 안정적 연속 생산으로 $13,000m^3$의 누적 생산량을 보임으로서 감압법이 가스하이드레이트부터 가스를 생산하는 유효한 방법임이 입증되었다. 2012년도의 미국 알라스카 현장 시험은 $CO_2-CH_4$ 치환 (맞교환법)을 이용하여 $CO_2+N_2$ 혼합가스를 주입하고 메탄을 생산하는 최초의 시험으로서 약 $6,000m^3$의 혼합가스를 주입하여 일일 생산 최대 $1,270m^3$의 가스를 생산하였다. 최근의 가장 주목할 만한 성과로는 일본이 난카이 해구에서 2013년 3월 감압법을 이용한 세계 최초의 해상 생산 시험을 실시하고, 6일 동안 누적량 $120,000m^3$의 가스를 생산한 것이라 할 수 있다. 일본이 생산 시험을 위해 수행하였던 연구개발 결과와 기술적 이슈들은 2015년도에 생산 시험을 준비하고 있는 우리에게도 많은 시사점을 주는데, 특히 감압 시나리오에 따른 생산 공정 설계, 모래 유입 등 시험정 완결 기법, 생산시 지반 안정성 등 생산 시험 공정 기술 개발의 모든 공정 요소에 대한 면밀한 검토가 요구된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.627-632
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• 2007

폐기물의 플라즈마를 이용한 열분해-가스화-용융 처리공정은 청정연료 형태로 정화된 합성가스를 얻을 수 있고, 이 합성가스를 WGS 반응과 PSA 공법을 이용하면 고순도 수소로의 전환 및 회수가 가능하다. (주)애드플라텍에서는 자체 보유하고 있는 3톤/일급 플라즈마 폐기물 처리설비와 수소 정제/회수시스템을 연계하여, 폐기물로부터 고순도 수소 생산 ($20Nm^3/h$ 이상)을 위한 플라즈마 폐기물 처리 수소 생산 통합시스템 개발을 진행하고 있다. 합성가스 내 질소 농도를 낮추기 위해 산소를 매질로 하는 100kW급 산소 플라즈마 토치를 제작 하였다. 수소 정제/회수 시스템은 폐기물의 플라즈마 처리 후의 합성가스 생성량과 조성의 변화에 대응할 수 있도록 하였으며 WGS 반응기로 들어가는 합성가스를 가스 컴프레서를 통하여 최대 10기압으로 승압시키고, 고농도 일산화탄소의 효과적인 제거 및 열 회수 극대화가 이루어질 수 있는 최적의 가스처리 시스템으로 구현되도록 하였다. 설치 완료된 WGS 반응기의 성능시험이 플라즈마 처리설비와 연계하여 수행되었으며 WGS 반응기를 거친 일산화탄소의 농도는 1.5% 미만으로 분석되었다. 차기 년도에 설치/가동 예정인 수소 생산용 PSA는 최대 10기압 운전 및 상압재생 방식으로 운전되며 생산된 수소는 최소 99.99%이상의 고순도를 유지할 것으로 기대된다.

• 기계저널
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• 제50권9호
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• pp.43-46
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• 2010

석탄가스화 기술은 석탄가스화복합발전(IGCC), 석탄의 간접액화, 석탄합성가스를 사용한 메탄올 등 화학원료 생산, 천연합성가스(SNG) 생산에 핵심 되는 기술이다. 석탄가스화 기술의 역사는 100년이 넘었지만 현재 사용되는 기술은 반응시간과 규모, 온도 압력 측면 등에서 전혀 다르다. 석탄가스화 기술의 간략한 역사와 최근 석탄가스화 업계 동향, 석탄가스화 분야에서 추진되고 있는 미래기술의 방향을 소개한다.