• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권2호
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• pp.248-257
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• 2008

1920년대 독일에서 최초로 시도되어진 석탄액화(coal liquefaction, coal-to-liquid, CTL)는 액화 방법에 따라 직접석탄액화(direct coal liquefaction, DCL)와 간접석탄액화(indirect coal liquefaction, ICL)로 나누어진다. 석탄액화 기술은 1970년대부터 2000년대까지 다양한 연구개발을 통해 원유를 대체할 수 있는 자원으로 개발되고 최적화 되어왔다. 특히 최근에는 국제유가의 상승 및 원유수급의 불안정으로 인해 안정적이고 매장량이 풍부한 석탄에 대한 관심이 더욱 높아지고 있으며 여러 국가에서 석탄액화 프로젝트가 진행 중에 있다. 본고의 취지는 석탄액화기술의 기술개발 현황 및 동향을 검토하는데 있다. 따라서 직 간접 석탄액화공정 비교와 함께 각국의 석탄액화 사업 현황 및 동향을 소개하였다. 석탄액화 사업은 대규모의 국책사업으로 추진되어야 하며 정부의 지원하에 해외 선진기술습득의 길을 모색하여야 할 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.107.2-107.2
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• 2010

고온건식탈황기술은 고온고압에서 석탄가스에 함유된 황화합물을 제거하는 기술로 석탄가스화에 의해 생성된 고온의 석탄가스의 열손실을 최소화하여 열효율이 높은 기술이다. 본 연구에서는 석탄으로부터 합성원유를 생산하는 0.3 배럴/일 규모 석탄액화(CTL)공정의 연계운전을 통하여 건식탈황공정의 성능을 평가하였다. 0.3 배럴/일 규모 석탄액화공정은 석탄가스화기, 건식탈황공정, 액화공정으로 구성되어 있으며 30 atm의 고압에서 운전된다. 건식탈황공정은 석탄가스화기와 액화공정 사이에 위치하여 석탄가스화로부터 생성된 석탄가스에 함유된 황화합물을 아연계 건식탈황제에 의해 제거한 후 액화반응기로 공급하여 황화합물에 의한 촉매의 피독을 막아주는 역할을 수행한다. 본 연구에서는 기존에 개발된 두 개의 기포유동층 반응기로 구성된 탈황장치를 30 atm에서 운전이 가능하도록 수정/보완하여 실제 운전압력인 30 atm의 고압에서 연속운전을 수행하였다. 실험 결과 탈황효율은 99% 이상이며 탈황반응기 출구 황화합물의 농도는 1 ppmv 이하로 유지하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.109.1-109.1
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• 2010

Hybrid형 석탄액화 공정은 직접액화 (Direct Coal Liquefaction, DCL)공정과 간접액화 (Indirect Coal Liquefaction, ICL)공정으로 구성 되며, 공정의 경제성을 분석하기위하여 주요 제품 (디젤, 납사) 생산량이 50,000barrel per day (BPD)의 Hybrid형 석탄액화공정을 선정하고 공정에 적합한 검토기준을 세워 건설비용 및 매출액등을 산정하였다. 또한 석탄액화공정에 대한 중요 변수들의 가격 변동에 따른 민감도 분석을 실시하였다. 생산량을 기준으로 선정된 원료탄(Illinois #6 유연탄)의 사용하였을 때, 총 투자액은 $4,114,730,000 로 나타났으며, 고정비는 $93,610,000, 변동비는 $407,225,000으로 분석되었다. 경제성 분석결과 내부수익률 (internal rate of return, IRR)은 기본조건에서 11.48%로 나타났으며, 순현가(net present value, NPV)는 $526,478,000으로 나타났다. 원금상환 기간은 6.9년으로 나타났으며, 민감도 분석 결과 제품가격, 원료석탄가격, 건설비의 변동률 순서로 수익률에 변화를 주는 것으로 나타났다. 민감도가 가장 높은 제품 가격 25% 상승 시, IRR과 NPV는 각각 17.24%, $2,804,919,000로 나타났다.

• 산업경영시스템학회지
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• 제35권1호
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• pp.32-38
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• 2012

몽골은 석탄 매장량이 매우 풍부하고 석유연료를 전적으로 수입에 의존하기 때문에, 석탄액화플랜트 건설에 필요한 충분한 여건을 갖추고 있다. 본 연구에서는 몽골에 하루 10,000배럴의 석유연료를 생산할 수 있는 석탄액화플랜트를 건설할 경우에 대한 경제성분석을 수행한다. 먼저 기존에 있는 산업계의 석탄액화플랜트 프로젝트 데이터와 학계의 연구결과를 토대로 몽골 석탄액화플랜트 건설에 필요한 비용과 기대수명, 그리고 예상 수명기간 동안 운영했을 때 발생하는 운영비용과 소득을 추정한다. 추정된 비용과 소득을 이용하여 네 가지 시나리오(기본, 악화 1, 악화 2, 매우 악화) 하에서의 경제성 분석을 실시한다. 분석결과 투자수익률이 기본 시나리오에서는 45%에 가까우며, 가장 나쁜 시나리오에서도 5%보다 컸다. 이는 몽골 석탄액화플랜트 건설이 경제적으로 충분히 타당성이 있음을 나타낸다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.856-856
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• 2009

석유 및 천연가스를 대체하는 자원으로 석탄이 유망하다고 전망하고 있다. 미국에서는 6대 파괴력이 있는 기술로 청정석탄기술이 선정되었고, 한국에서도 15대 그린에너지 중 하나인 청정연료에 석탄전환기술이 포함되어 전략로드맵이 작성되고 있다. 국내에서 추진되고 있는 석탄기술은 석탄가스화를 기반으로 하고 있다. 석탄가스화는 고체연료인 석탄을 $1000^{\circ}C$ 이상의 고온에서 산소와 반응시켜 일산화탄소와 수소가 주성분인 합성가스로 전환하는 기술이다. 석탄을 가스화하면 석탄에 포함된 불순물을 쉽고 완벽하게 제거할 수 있으며 특히 CO2 제거를 값싸게 할 수 있어 청정화가 가능하다. 최근 고유가를 겪으면서 열량이 높은 고급탄의 확보가 어려워지면서 가격이 낮고 수급이 용이한 저급탄을 활용하는 기술의 수요가 발생되어 국내에서 기업을 중심으로 저급탄을 고효율로 가스화하는 기술 개발이 시도되고 있다. 정제된 석탄가스는 성분을 조절하여 촉매에 의해 메탄으로 전환시킬 수 있고, 이렇게 제조된 가스를 합성천연가스(SNG)라 한다. 값싼 저급탄을 사용하면 SNG를 천연가스보다 저렴하게 생산할 수 있다. 국내 기업이 SNG 제조 실증시설을 도입하고, 동시에 핵심기술인 SNG 합성반응공정을 개발하는 사업을 추진하고 있다. 석탄가스를 촉매반응에 의해 디젤 및 �F싸로 전환하는 석탄간접액화기술은 현재 남아공 Sasol사에서 상업적으로 운전되고 있는 기술이나 국내로의 기술이전이 거의 불가능하다. 철을 기반으로 하는 고유 촉매와 scale-up이 가능한 반응기가 핵심인 기술로 국내에서 세미-파일럿급 액화공정 기술개발이 진행중이다. 전세계적으로 석탄액화공장의 수요가 현재의 15만배럴/일에서 2030년 240만배럴/일로 증가한다고 예측된다. 따라서 200조원 이상의 플랜트 시장이 기대되며 국산 가스화, SNG 및 액화기술로 상당부분의 시장을 장악하고자 한다.

• 에너지공학
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• 제7권1호
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• pp.138-145
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• 1998

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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.461-461
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• 2007

석탄을 합성석유로 전환시키는 석탄액화(CTL) 공장은 2차 세계대전시 독일 및 영국에서 가동되어 대량의 연료를 공급한 바 있다. 전후 대형 유전이 발견되어 값싼 석유가 공급되면서 CTL 공장의 운전은 중단되었다. 남아프리카공화국의 Sasol사만이 유일하게 1955년에 CTL공장의 조업을 시작하여 현재 하루 15만배럴의 석탄합성석유를 생산하고 있다. 최근 고유가가 지속되고 석유공급에 대한 불안감 때문에 여러 개의 석탄액화 프로젝트가 진행되고 있다. 중국은 2030년까지 석탄합성석유를 연간 3천만톤(60만배렬/일) 생산할 계획을 수립하였고, 2만배럴/일 규모의 석탄직접액화공장이 2008년 완공될 예정이다. 미국에서도 8개의 CTL 프로젝트가 진행되고 있다. 호주, 필리핀, 인도네시아, 인도 등에서도 석탄액화 프로젝트를 추진하고 있다. 석유를 전량 수입하는 우리나라도 에너지안보 차원에서 CTL에 대한 접근이 필요하다. 본고에서는 한국에너지기술연구원에서 추진되고 있는 석탄 기준 10톤/일급 석탄 합성석유 생산 공정 설계, 설비 시공 현황 및 향후 계획에 대하여 기술하였다.

• 공업화학
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• 제9권5호
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• pp.742-748
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• 1998

본 연구에서는 Alaska산 아역청탄과 PP에 의한 공동액화실험을 통하여 상승효과 및 반응기구를 규명하고자 하였다. 반응온도 $430^{\circ}C$에서 30분간 액화시, tetralin 4ml 첨가한 석탄과 PP 또는 LDPE의 공동액화는 석탄 또는 플라스틱의 단독액화에 비해 각각 17%, 15%의 상승효과를 나타냈으며 석탄과 PP의 공동액화가 석탄과 LDPE의 공동액화에 비해 액화율이나 상승효과 측면에서 더 높은 결과를 나타냈다. 또한 공동액화시 석탄의 경우 석탄과 tetralin에 의한 2차식, PP의 경우 0차식의 반응속도모델을 개발하여 실험결과를 모사하였으며 상관계수 0.99 이상으로 부합도가 매우 높았다. 반응온도가 $410^{\circ}C$에서 $470^{\circ}C$로 상승함에 따라 석탄 단위질량 변환에 필요한 tetralin 소요량이 0.4에서 1.0으로 증가하며 이는 tetralin이 액화유의 저분자화에 기여하는 것으로 GPC 분석결과 확인되었다. Tetralin은 PP 단독액화시 PP의 액화를 저해하지만, 석탄과 PP의 공동액화시 석탄에 우선적으로 수소공여용매 역할을 하므로 PP의 액화를 저해하지 못한다. 따라서 PP의 액화율은 증가하며 공동액화시 액화상승효과는 PP가 주도하는 것으로 나타났다.

• 월간 기계설비
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• 통권228호
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• pp.43-54
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• 2009

석탄가스화 액화기술은 기후변화협약, 환경규제 등에 대응할 수 있고 석유나 천연가스의 고갈에 대비한 에너지의 안정적 확보 차원에서 저공해 고효율화 기술로 평가되고 있다. 석탄가스화 기술은 환경 친화적이고 미분탄 발전과 비교하면 이산화탄소 발생량이 20% 이상 감소돼 향후 기후변화협약 발효에 따른 탄소배출권이 현실화 될 경우를 고려하면 경제적 파급효과는 클 것으로 예상되고 있다. 최근 주요 선진국들은 석탄가스화 액화 실증플랜트 건설 운영을 위해 민간과 정부가 공동 으로 노력 중이며 차세대 발전기술 분야의 수출전략 산업으로 육성하고 있다. 그러나 현재 국내에서는 상용급 IGCC 발전소 건설 경험이 없고 관련 기반 기술이 선진국에 비해 열세이다. 이에 따라 석탄가스화 및 액화기술, 설비제작, 엔지니어링 등 관련 국내기업간의 협력을 통한 기술 및 시장경쟁력 제고방안이 마련돼야 한다는 지적이다. 이번 호에서는 석탄가스화 액화기술에 대해 알아본다.

• 에너지공학
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• 제5권2호
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• pp.176-182
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• 1996

소형의 고온 고압 반응장치에서의 석탄액화시 흑액, 리그닌, NaOH, 물, 나무 등을 첨가제로 사용하여 375$^{\circ}C$ 근처에서의 액체생성물의 수율과 비점분포를 분석하였다. 흑액을 석탄액화 과정 중에 첨가하게 되면 석탄액화율이 38.6% 정도 증가하나, 액화율 상승효과의 대부분은 NaOH 때문인 것으로 판단되며, 흑액 중에 포함된 황화합물은 액화과정에서 수소와 결합함으로서 휘발성의 자극성 악취를 발생시키기 때문에 불리한 요인이 될 수 있다. 액화공정에 물이 존재하면 액화 수율에는 변화가 없었으나 액화생성물 중에는 저비점 성분이 증가되며, 가스 중에는 CO가 줄고, $CO_2$성분이 증가되었다. 나무를 석탄액화시 첨가하면 생성물 중 가스의 비율이 증가하고 액체생성물도 다소 증가하게 되는데, 석탄전환율로 보면 나무의 첨가효과는 거의 무시할 수 있는 값이며, 액체 생성물 수율만으로 보면 375$^{\circ}C$에서는 3%, 40$0^{\circ}C$에서는 약 8%정토의 액체생성물의 수율 증가를 보여주었으며, 4$25^{\circ}C$에서는 가스생성물의 증가로 액체생성물의 오히려 감소하였다.