• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.76.2-76.2
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• 2011

석탄으로부터 합성석유를 생산하는 상용기술을 도입하여 건설하고 이와 더불어 원천기술 개발을 위한 국산화 기술 개발을 병행하여 향후 고유가 시대를 대비한 국가 에너지 안보 확립과 국내 기술 개발의 가속화를 추구해야 할 필요성이 대두되고 있다. 본 타당성 조사는 3종류의 석탄(호주 Wyong탄, 인도네시아 NTC탄, 인도네시아 KBB탄)으로부터 가스화에 의하여 합성석유스를 생산하는 공정에 대한 타당성 조사(Feasibility Study, FS)를 Class 5(하한 -50~-20%, 상한 30~100%)의 정확도로 수행하는 것을 내용으로 하고 있다. 플랜트의 규모는 합성석유 기준으로 20,000배럴/일이다. 플랜트의 건설을 위해서 광양제철소 슬래그처리장 내 12만평 부지에 조성 중인 포스코 SNG 생산공장 부지의 일부를 사용하는 것을 기준으로 하였다. 일반적으로 석탄의 종류에 따라서 가스화기의 종류 및 성능이 결정된다. 본 타당성 조사 연구에서 선정된 3종류의 석탄의 조성, 발열량, 회분 함량 등의 특성을 고려하여 각각의 석탄에 적합한 현존하는 상용급 가스화기를 선정하였다. 해당 석탄이 가스화기 종류에 따라 적절한 전처리 과정(건조, 분쇄, 슬러리화)을 거친 후 가스화기에 공급되는 것을 가정하여 석탄의 원소분석 조성, 발열량, 회분함량, 회분조성, 회 용융점 등의 변수에 따라서 각각 해당 가스화기에서 가스화되었을 때의 생성되는 합성가스의 조건을 시뮬레이션을 통하여 얻었다. 가스화기 시뮬레이션 결과를 토대로 합성석유 및 합성천연가스 생산을 위한 공정의 물질수지식 및 에너지수지식이 계산되었으며 이로부터 각 공정에서 발생되는 부생성물과 폐기물에 대한 양이 결정되고 이를 처리하는 방안 등도 제시되었다. 실증시설은 20,000배럴/일 규모의 CTL 및 전기 병산 시설이 적합하다. 더 큰 규모 공장은 투자비가 너무 커서 유가 또는 석탄가 변동에 따라 사업의 수익성이 크게 변하여 위험도가 큰 단점이 있기 때문이다. CTL 공장에 전기 병산이 추천되는 이유는 산소생산공장(APU), 압축 등 석탄전환공장에는 자체적인 전기수요가 막대하여 따로 스팀터빈용 발전소를 운영하므로 이를 효율적으로 대체하고자 하기 때문이다. 즉, 석탄가스화에 의해 기름을 최대한 만들고 미반응가스는 가스터빈 및 스팀터빈의 복합발전에 의해 고효율로 전기를 생산하면 최소의 비용으로 최대한 전기를 생산하여 자체소비 전력을 충당하고 남는 전기는 판매하여 수익률을 높일 수 있다.

• 자원리싸이클링
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• 제19권2호
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• pp.54-62
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• 2010

본 연구는 석탄폐석을 폐갱도 충전용 골재로 사용 할 때 나타날 수 있는 문제점을 파악하고 그 해결 방안을 제시하기 위하여 수행되었으며, 석탄폐석이 가장 많이 적치되어 있는 태백지역의 함태 탄광 석탄폐석을 대상으로 석탄폐석의 물성, 석탄폐석으로부터 산성광산배수(AMD)의 발생 특성, 석탄폐석으로부터 중금속의 용출 특성 등을 조사하였다. 석탄폐석의 물성 연구에서는 석탄폐석의 입도분포, 입단별 화학조성 및 중금속 분포, 광물조성 등이 조사되었으며, 석탄폐석으로부터 AMD 발생 특성 연구에서는 시간, 온도, 황철석의 함량, 황화물의 종류, 폐석의 입도, 공존암의 종류 등이 AMD 발생에 미치는 영향을 조사하였고, 중금속 용출 특성 연구에서는 석탄폐석 만을 사용한 경우와 석회석과 석탄폐석을 혼합하여 안정화 시킨 시료를 대상으로 폐기물공정시험법, TCLP법, 장기연속추출법(컬럼시험)에 의한 중금속 용출 특성을 조사하였다. 연구 결과로부터 석탄폐석은 폐갱도 충전용 등의 골재로 재활용이 가능하나 지하수에 침수상태에 있는 폐갱 속에 석탄폐석 만을 투입하여 충전하면 충전 후 12일 경부터 AMD가 발생할 것으로 예측된다. AMD가 발생하면 높은 수소이온농도 때문에 폐갱 내 잔류하는 철재류 등으로부터 중금속의 용출을 가속화 하는 등 환경 요염의 염려가 있고, AMD의 발생을 막기 위해서는 석회석을 4%이상 혼합하여야 함을 알았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권2호
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• pp.231-235
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• 2015

저등급석탄을 건조하고 무결합제로 성형하는 경우에 대한 조건별 특성 연구를 수행하였다. 인도네시아 산 두 종류의 저등급석탄을 전기오븐에서 건조시킨 후 성형에 사용하였으며, 석탄의 수분별, 입도별, 성형압력별, 보관일수별로 압축강도를 측정하여 성형특성을 비교하였다. 석탄의 수분별로는 10~15 wt%에서 가장 높은 강도를 나타내었으며, 석탄의 종류에 따라 가장 높은 강도를 갖는 수분 함량의 차이가 있었다. 석탄의 입도는 적을수록 높은 강도를 나타내며 입도가 증가할수록 수렴하는 경향을 나타내었다. 성형압력이 높아질수록 성형 강도가 높게 나타났으나, 약 300 kN 이상에서는 크게 차이를 보이지 않았다. 보관일수별로는 약 일주일 동안 강도가 급격히 감소한 후 수렴하는 경향을 보였다. 이상의 결과는 저등급석탄의 산지에서 고품위화시킨 석탄을 국내 반입하는 경우에 대한 성형석탄 제조 및 관리의 지침으로 활용될 수 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.72-72
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• 2011

국내 및 세계의 천연가스 수요가 증가하고, 원유가 상승에 의한 천연가스의 지속적인 가격상승이 예측됨에 따라 천연가스의 99%를 수입에 의존하는 우리나라의 에너지 안보 확보 방안을 위한 기술개발이 필요하다. 국내에서 천연가스를 확보할 수 있는 현실적인 방법중의 하나는 석탄가스화를 통해 얻어진 합성가스를 이용하여 SNG(synthetic Natural Gas, 합성천연가스)를 제조하는 것이다. 본 연구에서는 다양한 석탄, 다양한 석탄 가스화기를 적용하는 경우에 대한 CASE별 공정해석을 수행하여 각 경우의 SNG 생산 특성을 파악하였다. 석탄의 종류는 역청탄, 아역청탄, 갈탄을 대상으로 하였으며, 역청탄을 사용하는 경우는 General Electric Energy(GEE), Shell Global Solutions(Shell), ConocoPhillips(CoP)사의 가스화기를, 아역청탄을 사용하는 경우는 KBR의 TRIG$^{TM}$, Siemens사의 SFG, Shell, CoP 가스화기를, 갈탄을 사용하는 경우는 Shell, Siemens 가스화기를 적용하였다. 사용한 석탄과 석탄가스화기에서 발생된 합성가스 조성은 NETL에서 발행된 보고서에 제시된 수치들을 활용하였다. 역청탄을 사용하고 CoP 가스화기를 적용한 경우, SNG 합성공정에 유입되는 유량이 100 Nm3/h 일 때, 생산되는 SNG의 조성은 $CH_4$ 96.26%, $H_2$ 1.49%, $CO_2$ 0.69%, CO 0.004% 이고 생산유량은 24 Nm3/h 였다. SNG 효율을 SNG 합성공정에 공급되는 합성가스 열량 대비 최종 생산되는 SNG의 열량을 기준으로 하고, 각 CASE 별 SNG 효율을 살펴보면, 역청탄을 대상으로 한 경우 GEE 74.05%, CoP 76.65%였다. 아역청탄을 대상으로 한 경우 TRIG 78.14%, Siemens 71.22%, CoP 75.72%였고, 갈탄을 대상으로 하는 경우 Shell 71.48%, Siemens 71.49%였다. 역청탄을 사용하는 경우는 CoP 가스화기를 대상으로 한 경우 SNG 효율 및 생산량이 가장 높았고, 아역청탄을 사용하는 경우는 TRIG 가스화기를 대상으로 한 경우의 SNG 효율 및 생산량이 높았다. 갈탄을 사용하는 경우는 Shell 가스화기와 Siemens 가스화기가 거의 비슷한 결과를 나타내었다. $$SNG\;efficiency({\eta})={\frac{Q_B}{Q_A}}={\frac{Q_{SNG}(kcal/h)}{Q_{Syngas}(kcal/h)}}{\times}100(%)$$.

• 청정기술
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• 제19권4호
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• pp.464-468
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• 2013

본 연구에서는 석탄 종류, 저등급석탄으로부터 첨가제의 종류, 입도분포 및 건조 방법에 따른 석탄-물 혼합연료(coal water fuel, CWF)의 고체함유량을 높이고자 하였다. 건조 방법에는 열풍 건조 방법(flash drying, FD), 유동층 건조 방법(fluidized bed, FB), 유중 건조 방법(oil deposit stabilized, ODS)을 사용하였다. 석탄 종류에 의해서 고체함유량 차이는 최대 20% 이상 보였다. 또한, CWF을 제조할 때 넣어주는 첨가제의 종류를 다르게 하여 실험한 결과 첨가제에 의해서 5%까지 효율을 더 높일 수 있었다. 석탄의 입도분포는 $75{\mu}m$ 이하의 미분탄이 80% 함유되어야 CWF의 성능이 향상되는 것을 관찰하였다. 3가지 건조 방법을 활용하여 CWF를 제조해본 결과, 안정화시킨 유중 건조 석탄이 원탄에 비하여 12% 정도 더 높은 고체함유량을 갖는 CWF를 제조할 수 있는 것을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제8권4호
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• pp.499-504
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• 1999

본 논고에서는 석탄의 화학조성, 입도 및 광물질 종류들에 따라 중금속 선분들의 고온 거동을 해석하여 대규모 석탄화력발전소의 중금속화합물 배출규제기준결정과 관련된 기초자료를 제공하고자 시도하였다. 먼저 , Sb. Ca, Pb, Ni, As, Cr, Mg, Se, Be Co, Hg,Mn, Cd Ti, Zn 등 원소들의 휘발성을 석탄에 포함된 광물질의 고온거동을 조사하여 분석한 결과 중금속물질 배출정도는 광물질들의 고온상 기체/고체 분포 여부 및 광물질들의 고온에서의 변이 과정과 밀접한 관계가있는 것으로 인식되었다. 또한 , 반응후 중금속물질들의 비산재와 슬랙에의 존재분포를 입도별로 해석하였으며, 그 결과는 EF enrichment factor를 이용하여 해석하였다.

• 에너지공학
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• 제16권1호
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• pp.32-39
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• 2007

석탄 열분해 공정은 석탄의 종류와 산지에 따른 변화가 커서 반응특성을 석탄의 모든 종류에 일반화시키기는 어려우며, 열분해, 가스화 및 연소현상이 동시에 발생하므로 석탄의 종류에 따라 운전조건을 변화시켜 실험장치로부터 최적의 반응 조건을 찾는 것이 중요하다. 본 연구에서는 키데코탄을 대상으로 압력 $2kg_{f}/cm^{2}$ 온도 $735{\sim}831^{\circ}C$의 가압유동층 반응기에서 가스화 반응을 수행하였으며 스팀공급량, 석탄공급량, 공기공급량 등 실험 변수에 따른 가스화 반응의 변화를 관찰하였다. 또한 여러 실험변수들의 변화에 따른 생성가스 성분의 변화를 정량적으로 분석하고, 생성가스 중 $H_{2}$와 CO의 농도를 기준으로 최적의 반응 조건을 결정하였다. 본 실험에서의 최적의 반응 조건은 공기/석탄 비 4.45, 스팀/석탄 비 0.21이었다. 가스화 반응보다 연소반응이 활발하게 일어나면 반응온도가 급격히 증가하므로 안정적인 가스화를 위하여 석탄과 스팀의 주입속도 조절이 매우 중요하였다. 연속운전을 위한 안정적인 운전조건에서 생산되는 발생가스의 CO의 농도는 약 18%, $H_{2}$의 농도는 약 17%였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.816-819
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• 2007

국내에서 IGCC 플랜트의 복합발전시스템의 평가는 여러 분야별로 진행되어 왔다. 크게 살펴보면 다음과 같다. 첫 번째는 가스터빈 쪽의 기술이다. 즉, 기존 천연가스를 이용하는 가스터빈을 어떻게 하면 석탄가스를 사용하는 IGCC 플랜트에 적합하게 맞출 것인가 하는 문제이다. 두 번째는 효율을 어떻게 하면 높일 수 있는가의 문제로서 석탄의 종류, 가스화 방법을 효율적으로 선택, HRSG(heat recovery steam generator)를 효율적으로 설계, 그리고 정제공정에서의 에너지 소비를 줄이는 분야였다. 세 번째는 어떻게 하면 오염을 줄일까의 문제로서 질소나 스팀 분사를 연계하여 NOx를 감소시키고 정제 공정에 사용되는 촉매를 개발한다던지 공정을 발달시키는 분야였다. 이 외에도 여러 종류의 연구가 이 분야에서 있었으나 주로 설계 분야의 연구가 주되였다. 이것은 발전소의 건설을 위한 초기 단계로서 당연한 결과일 수 있다. 그러나, 지금 IGCC 플랜트가 건설되는 과정에 있으므로 우리나라 전력계통 연계와의 문제도 생각해보아야 한다고 생각한다. 따라서 이번 연구에서는 IGCC 플랜트 운영의 불확실성이 약간이라도 존재하기에 이 플랜트가 기저발전 보다는 첨두발전 쪽이나 태양열/광발전, 풍력발전 등 다른 신재생에너지 자원처럼 독립된 전력 시스템으로 운영될 것이라 생각하고 이렇게 운영될 때는 발전소의 부하률의 변화가 심할 수 있다는 가정하에 플랜트의 부하률에 따른 석탄의 합성가스, 연료가스 전환량 및 전환효율 및 발전량 및 발전효율을 전산모사를 통해 예측해보았다.

• 에너지공학
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• 제11권3호
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• pp.269-275
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• 2002

철광석 용융환원 공정에서 석탄의 고온열분해시 석탄중에 함유된 황화합물의 거동을 파악하기 위한 기초실험을 수행하였다. 사용된 시료는 역청탄인 호주산 Hunter및 Mt. Thorley와 남아프리카의 Ensham 석탄이며, 반응온도 800~110$0^{\circ}C$ 사이에서 황화합물의 종류와 발생량을 분석하였다. 황함유 가스화할물은 주로 H$_2$S의 형태로 배출되며, COS및 CS$_2$가 미량 배출되었다. 또한 석탄중의 황화합물이 가스 및 타르의 휘발성물질과 석탄촤로 약 50%：50% 정도로 분배되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권6호
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• pp.210-215
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• 2023

조합 원료의 소성성은 시멘트 제조 기술에서 매우 중요한 요소이며, 각 원료들의 물리적, 화학적 및 광물학적 특성에 의해 좌우된다. 본 연구에서는 국내산 석탄재와 일본산 석탄재를 시멘트 원료로 사용했을 경우, Lafarge 평가 방법과 Polysius 평가 방법을 이용하여 소성성을 비교하였다. 석탄재의 종류와 투입량에 관계없이 석탄재를 사용하였을 경우가 석탄재를 사용하지 않았을 때 보다 소성성이 향상됨을 알 수 있었다. 모든 종류의 석탄재에서 투입량이 증가할수록 소성성이 향상되었으나, 3 %까지 소성성의 향상이 뚜렷하였고 4 % 첨가 시에는 향상 폭이 상대적으로 크지 않았다. 결론적으로 시멘트의 품질이 허용하는 범위 내에서 석탄재의 투입량이 증가할수록 소성성이 향상되며, 따라서 클링커의 소성에 필요한 연료비의 절감도 기대할 수 있다.