• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.107.1-107.1
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• 2011

최근 석유, 가스, 석탄을 비롯한 화석연료의 다량 사용으로 기후변화, 대기오염 등의 환경문제 및 자원 고갈의 우려 때문에 바이오매스는 중요한 화석연료 대체 에너지 자원으로써 큰 관심을 받고 있다. 바이오매스 자원을 에너지로 전환하는 방법 중 하나인 급속 열분해 공정은 산소가 없는 상태에서 바이오매스를 열적으로 분해하여 액상 상태의 생성물을 회수하는 공정으로, 증기상의 열분해 가스를 응축하여 회수하게 된다. 바이오매스의 급속 열분해에 관한 연구는 주로 바이오매스의 종류와 열분해 조건에 따라 회수되는 바이오 원유의 수율 및 물리 화학적 특성에 관한 연구가 수행되고 있으나, 열분해 가스의 응축에 관한 연구는 응축에 수반되는 복잡한 물리적 현상 때문에 미진하다. 따라서 본 연구에서는 바이오매스의 급속 열분해를 통해 생성되는 증기상의 열분해 가스의 응축 현상을 모사 할 수 있는 모델링 기법에 대해 연구하였다. 급속 열분해 공정을 통해 생성되는 바이오 원유는 수백개의 화합물로 구성되어 있으며, 동일한 바이오매스를 사용한 경우라도 공정조건에 따라 바이오 원유에 포함된 화합물은 달라진다. 따라서 본 연구에서는 바이오 원유의 주요 화합물인 water, propanal, butanal, pentanal, phenol, guaiacol, coniferyl alcohol, formic acid, acetic acid, propanoic acid, butanoid acid를 대상으로 열분해 가스의 응축을 모사하였다. 본 연구에서는 응축 모델링 기법의 검증을 위해 실험결과와 비교하여 정확성을 검증하였으며, 본 연구의 결과를 활용하여 응축 조건 변화에 따른 급속 열분해 가스의 응축률을 예측하고, 이를 이용한 응축 열교환기 설계에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.102.1-102.1
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• 2010

바이오매스(Biomass)는 지구상에서 에너지원으로 이용될 수 있는 모든 식물과 미생물을 총칭하는 의미로 사용된다. 최근 바이오매스를 에너지자원화 시키는 방법으로 주목받는 열화학적 전환(Thermo-chemical conversion) 반응은 산소가 없이 혹은 희박한 조건에서 바이오매스에 열과 압력을 가하거나 공기나 수증기 등의 가스화제와 반응하여 바이오오일(Bio-oil) 및 합성가스(Syngas)로 변화하는 프로세스를 의미한다. 바이오매스로부터 바이오 DME(Di-Methyl Ether) 생산을 위한 합성가스를 제조하기 위해서 국내 산림자원을 대상으로 열분해반응 특성연구를 수행하였다. 또한 이들 물질로부터 바이오 DME 합성을 위해 최적의 합성가스 제조를 위한 타당성 연구를 수행하였다. 반응온도 $800{\sim}900^{\circ}C$에서 가스화 수율은 78~80%, 촤 수율은 17~20%, 타르 수율은 4~10%였고, 합성가스($H_2$/CO)비는 0.9~1.6였다.

• Bulletin of Korea Environmental Preservation Association
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• s.419
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• pp.20-24
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• 2015

바이오가스는 지구 온난화의 원인인 화석연료를 대체할 수 있는 신재생에너지로 다방면에서 사용될 수 있다. 바이오가스 플랜트가 널리 보급된 유럽에서는 자동차연료, 도시가스, 연료전지, 스팀생산 및 발전등에 이용되고 있다. 우리나라에서도 바이오가스를 활용하기 위한 다양한 방법이 개발되어 시도되고 있으며 주로 발전에 국한되어 활용되던 것이 현재에는 도시가스, 자동차연료, 연료전지, 스팀생산 등에도 이용되고 있다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.24 no.1
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• pp.51-57
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• 2015

The purpose of this study is to verify the performance of a static mixer for mixing of biogas and town gas by numerical analysis and demonstration test. The reason for designing a static mixer is that there is a need to mix town gas with biogas when there is less production of biogas in biogas sites. Non-uniformity in the outlet section was calculated for investigating the performance of a static mixer. Non-uniformity was based on the mole fraction of methane in a mixture of biogas and town gas. Low non-uniformity means that biogas and town gas are mixed well through this static mixer. Also, pressure drop at the outlet section of a static mixer was calculated. The pressure drop is less than 0.2% in this static mixer. This static mixer is suitable for applying to a 5MW bio-gas turbine through the demonstration test in the field.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.173.2-173.2
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• 2011

대체 에너지 자원 중 폐기물의 소화 가스를 이용한 바이오가스 발전은 이산화탄소에 비해 온실효과 영향력에 21배에 해당하는 메탄가스를 연료로 사용하여 환경부하를 저감시키고 에너지를 생산한다. 바이오가스에 포함된 $H_2S$는 연소 후 $SO_2$형태로 발생되는데 $SO_2$는 수분과 반응을 하게 되면 $H_2SO_4$등의 강한 산성을 띄는 물질로 생성되어 배관 및 발전기에 손상을 주고 저온부식현상을 유발하게 하며, 동물이나 인체에 노출되면 기관지 수축현상이 일어나 호흡기에 영향을 주는 질식성을 띄는 가스이다. 축산바이오가스에 포함된 $H_2S$의 함유량과 가스엔진의 연소 시 배출되는 $SO_2$ 배기가스 성분의 관련성을 검증하기 위해 60-65%의 $CH_4$와 30-35%의 $CO_2$ 성분의 바이오가스를 50kW급 발전기에서 사용하였고 연소 후 배출되는 가스 성분을 분석하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.06a
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• pp.594-597
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• 2007

바이오매스를 이용한 분산형 발전 및 에너지화의 경우 기존의 연소법은 단순 열에너지의 이용과 스팀터빈을 이용하는 대규모 시설이 요구된다. 반면 가스화의 경우 가연성 합성가스 생성을 통하여 소규모 분산형 발전이 가능하며, 생성가스를 이용하여 다양한 응용이 가능하다. 기존 상향류식 가스화의 경우의 바이오매스 가스화시 목질계 내 리그닌 성분으로 인하여 다량의 타르가 발생하여 후단 처리 설비에 어려움이 있다. 본 연구에서는 하향류식 가스화 방법을 통하여 목질계 바이오매스의 가스화 특성을 알아보았다. 가스화기 하부로 배출되는 합성가스의 온도는 대략 1000$^{\cdot}C$까지 유지할 수 있었으며, 생성되는 합성가스의 발열량은 약 $1300kcal/Nm^3$의 수준으로 얻을 수 있었다. 또한 발생되는 타르는 $5{\sim}15ppm$ 정도로 기존 상향류식에 비해 매우 적은양의 타르가 발생함을 확인할 수 있었다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.25 no.4
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• pp.13-29
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• 2016

In this study, we analyzed the causes of major faults in the biogas plant through the case of gas engine failure when cogenerating electricity and heat using biogas as a fuel in the actual sewage treatment plant and suggested countermeasures. Hydrogen sulfide in the biogas entering the biogas engine and water caused by intermittent malfunction of the water removal system caused intercooler corrosion in the biogas engine. In addition, the siloxane in the biogas forms a silicate compound with silicon dioxide, which causes scratches and wear of the piston surface and the inner wall of the cylinder liner. The substances attached to the combustion chamber and the exhaust system were analyzed to be combined with hydrogen sulfide and other impurities. It is believed that hydrogen sulfide was supplied to the desulfurization plant for a long period of time because of the high content of hydrogen sulfide (more than 50ppm) in the biogas and the hydrogen sulfide was introduced into the engine due to the decrease of the removal efficiency due to the breakthrough point of the activated carbon in the desulfurization plant. In addition, the hydrogen sulfide degrades the function of the activated carbon for siloxane removal of the adsorption column, which is considered to be caused by the introduction of unremoved siloxane waste into the engine, resulting in various types of engine failure. Therefore, hydrogen sulfide, siloxane, and water can be regarded as the main causes of the failure of the biogas engine. Among them, hydrogen sulfide reacts with other materials causing failure and can be regarded as a substance having a great influence on the pretreatment process. As a result, optimization of $H_2S$ removal method seems to be an essential measure for stable operation of the biogas engine.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.18 no.3
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• pp.38-49
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• 2010

The technology of anaerobic digestion of organic wastes has been researched for the production of biogas in various purposes. Biogas comes from anaerobic digestion and landfill in which that of main components are methane and carbon dioxide containing small amount of hydrogen sulfide and ammonia. Biogas can either be used directly on the site where it is generated after proper upgrading or distributed to external customer via separate pipelines like natural gas. There are four basic ways biogas can be utilized such as production of heat and steam, electricity production, vehicle fuel and production of chemicals. There is no international technical standard for biogas use but some countries have developed national standards and procedures for biogas use. In this paper, technical standards of biogas depending on purpose have reviewed for the several countries.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.246.1-246.1
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• 2010

본 연구는 바이오가스의 에너지효율성을 높이기 위한 연구로서 바이오가스 정제공정과 초저온액화공정을 통하여 액화바이오메탄을 생산하는 바이오가스 고질화기술개발 연구이다. 바이오가스 정제공정은 탈황, 제습, 흡착, 압축, $CO_2/CH_4$ 분리공정으로 구성하고, 초저온액화공정은 열교환기, $CO_2$ 제거설비, 질소냉매 공급공정으로 구성하여 혐기성소화조에서 발생하는 바이오가스($CH_4$ 농도: 60~65%, $H_2S$: 1,500~2,500ppm)를 $200Nm^3/hr$의 유량으로 인입시켜 액화바이오메탄을 생산하였다. 연구결과, 탈황공정에서는 가성소다 세정법을 이용하여 1,500~2,500ppm으로 인입되는 $H_2S$를 100ppm 이하로 제거한 후, 흡착법을 이용하여 $H_2S$를 완전히 제거하였다. 바이오가스에 포화된 수분은 냉각제습과 흡착제습공정을 통해 Dew point $-70{\sim}-90^{\circ}C$까지 제거하여 안정적으로 $CO_2/CH_4$ 분리공정에 인입시켰다. $CO_2/CH_4$ 분리공정은 흡착방식을 적용하여 $CH_4$ 순도가 95% 이상인 바이오메탄을 생산하였으며, 이때 메탄 회수율은 약 87%이였다. $CO_2$가 분리된 바이오메탄은 초저온액화공정을 이용하여 액화바이오메탄으로 전환시켰다. 이때 초저온액화공정은 Reverse Brayton cycle로 구성하였으며, 냉매로는 질소를 사용하였다. 액화바이오메탄의 생산은 바이오메탄을 등엔트로피과정인 단열팽창을 통하여 $-155{\sim}-159^{\circ}C$의 초저온으로 냉각되는 질소냉매와 열교환기에서 열교환시켜 이루어졌으며 그 생산량은 $3.46m^3$/day(1bar, $-161^{\circ}C$)이었다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.23 no.2
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• pp.74-82
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• 2014

The government is planning to expand the bio-gas supply as a method for mitigating greenhouse gas emissions to deal with climate change. By means of a policy instrument, the government is considering an introduction of the Renewable Fuel Standard (RFS) whose targets include bio-gas. This paper attempts to look into the economic effects of expanding the bio-gas supply by applying an input-output (I-O) analysis using a 2011 I-O table. The bio-gas supply sector consists of liquefied petroleum gas supply sector and city gas supply sector, based on the tenets of introducing the RFS. The production-inducing effect, value-added creation effect, and employment-inducing effect of the bio-gas sector are analyzed. The supply shortage effect and the price pervasive effect are also investigated. The results show that the production or investment of 1.0 won in the bio-gas supply sector induces the production of 1.0539 won and the value-added of 0.1998 won in the national economy. Moreover, the production or investment of 1.0 billion won, supply shortage of 1.0 won, and a price increase of 10.0% in the bio-gas supply sector touch off the employment of 0.5279 person, 1.6229 won, and an increase in overall price level by 0.0183%, respectively.