• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.157-157
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• 2010

우리나라는 기후변화협약에 대응하기 위한 교토의정서를 비준한 국가로서, 아직 온실가스의 의무감축 대상 국가는 아니다. 그러나 2012년부터 시작될 교토의정서 2차 공약기간 중에 브라질, 중국 및 인도와 같이 2차 의무감축대상이 가장 유력시 되는 국가로 지목되고 있으므로, 이러한 변화에 능동적으로 대처할 수 있는 기술적, 사회적, 정책적 방안이 신속히 마련될 필요가 있다. CCS(carbon capture & storage)란 화석연료로 부터 연소시 대기 중으로 배출되는 온실가스($CO_2$)를 포집하여 재생 또는 지중, 해양에 저장하는 기술로서 국가녹색성장 핵심기술중의 하나로 분류되며, 대료적인 $CO_2$ 발생대상인 석탄화력발전소로 부터 $CO_2$ 회수방안, 회수, 처리관련 연구를 포함하여 국내외 적으로 활발한 연구가 이루어 지고 있다. 순산소 연소기술을 통한 $CO_2$ 회수, 처리기술은 연료(천연가스, 석탄, 석유)의 산화제를 공기대신 순도 95% 이상의 고농도 산소를 이용하여 순산소연소를 하며, 이때 발생하는 배가스의 대부분은 $CO_2$와 수증기로 구성되어 있다. 발생된 배가스의 약 70~80%를 다시 연소실로 재순환시켜 연소기의 열적 특성에 적절한 연소가 가능하도록 최적화함과 동시에 배가스의 $CO_2$ 농도를 80% 이상으로 농축시켜 회수를 용이하게 하며, 특히 공해물질은 NOx 발생량을 10ppM 이하로 줄일 수 있다. 천연가스가 생산되는 LNG기지에서 LNG를 기화시키기 위하여 해수식 기화기(ORV : Open Rack Vaporizer와 수중연소식 기화기(SMV ; Submerged Combustion Vaporizer)를 사용하고 있으며, 특히 SMV는 버너를 이용하여 $-162^{\circ}C$ LNG를 $10^{\circ}C$의 LN로 기화시키는 설비로서 이때 연소시 $CO_2$를 상당량 발생시킨다. 본 논문에서는 SMV에서 순산소 연소방식을 적용하여 연료인 천연가스를 연소시키고, 이때 발생되는 $CO_2$와 수분이 주 성분인 배가스를 연소기에 재순환시켜, 연소실내 고온문제를 해결하며, 최종적으로 배가스중 $CO_2$는 $-162^{\circ}C$의 LNG 냉열을 이용하여 고순도의 액체 $CO_2$로 액화시키므로서 $CO_2$의 회수, 처리문제를 해결하는 방식을 소개하고자 한다. 이러한 방식은 천연가스에서 발생되는 $CO_2$ 회수를 LNG 냉열을 활용하므로서 폐열을 활용하는 에너지 효율적인 문제와 사용가능한 고순도 $CO_2$로 회수하므로서 환경적인 문제를 처리하는 기술이라 할 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.2
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• pp.365-370
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• 2012

In this study, Economic analysis of supercritical coal-fired power plant with $CO_2$ capture process was performed. For this purpose, chemical absorption method using amine solvent, which is commercially available and most suitable for existing thermal power plant, was studied. For the evaluation of the economic analysis of coal-fired power plant with post-combustion $CO_2$ capture process in Korea, energy penalty after $CO_2$ capture was calculated using the power equivalent factor suggested by Bolland et al. And the overnight cost of power plant (or cost of plant construction) and the operation cost reported by the IEA (International Energy Agency) were used. Based on chemical absorption method using a amine solvent and 3.31 GJ/$tonCO_2$ as a regeneration energy in the stripper, the net power efficiency was reduced from 41.0% (without $CO_2$ capture) to 31.6% (with $CO_2$ capture) and the levelized cost of electricity was increased from 45.5 USD/MWh (Reference case, without $CO_2$ capture) to 73.9 USD/MWh (With $CO_2$ capture) and the cost of $CO_2$ avoided was estimated as 41.3 USD/$tonCO_2$.

• Land and Housing Review
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• v.14 no.2
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• pp.137-145
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• 2023

In this study, the characteristics such as flowability, bleeding rate, and strength of the CLSM (Controlled Low Strength Material) according to physical properties such as particle size distribution and particulate content of the pond ash were investigated as part of the practical development of technology for CLSM using pond ash. As a result of analyzing the properties of the collected pond ash, it was found that the density and particle size distribution characteristics were different. And that the bleeding ratio did not satisfy the standard in the case of the specimen with a large amount of fly ash and a lot of addition of mixing water. As a result of the compressive strength test, the strength development of 0.5 MPa or more for four hours was found to be satisfactory for the specimens using hemihydrate gypsum with a unit binder amount of 200 or more, and the remaining gypsum showed poor strength development. Although it was determined that landfill coal ash can be used as a CLSM material, it is necessary to identify and apply the physical and chemical characteristics of coal ash buried in the ash treatment plant of each power generation company.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.151-151
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• 2011

오늘날 에너지문제는 인류가 직면한 가장 중요한 당면과제 중 하나이다. 석유, 석탄과 같은 화석에너지는 점점 고갈되어 가고 있으며, 이산화탄소 배출로 인한 기후변화도 해결이 시급한 문제이다. 이러한 문제들을 해결하기 위한 방안으로 신재생에너지의 중요성이 부각되고 있다. 특히 신재생에너지 기술 중 태양전지는 미국, 일본, 유럽, 중국 등 많은 국가에서 기술개발 및 보급에 앞장서고 있으며, 시장선점을 위한 기술개발 경쟁이 치열하다. 또한 연료전지의 경우 전기와 열을 동시에 생산 가능하며, 다른 에너지 변환기보다 훨씬 높은 효율을 가지고 있어 신에너지원으로서 주목받고 있다. 이와 함께 기후변화에 실질적인 해결책으로 세계는 CCS에 기대하고 있으며, 기술개발 및 실증을 위한 국제공동연구도 활발하게 진행 중이다. 본 논문에서는 이러한 중요성을 인식하여 태양전지, 연료전지 그리고 CCS에 대하여 국내외 에너지기술 활용도를 분석하였다. 활용도 분석을 위하여 특허등록건수, 특허의 피인용 정보와 이를 활용한 CPP지수를 산출하였다. 오늘날 특허는 국가나 기업 등 특정 주체에 대한 기술력 또는 혁신성을 측정하거나, 기술개발 동향을 파악하기 위한 중요한 정보로 사용된다. 특히 CPP지수(특허당 피인용지수)는 분석대상(국가, 기업 등)의 특허가 이후의 기술혁신 활동에 어느 정도의 활용되어 영향을 미쳤는가를 보여주는 지표로써, 특정 국가나 기업의 기술혁신 활동의 수준 및 혁신성과의 가치를 살펴 볼 수 있다. 이를 통하여 국내의 에너지기술 경쟁력을 살펴보고 시사점을 도출하였다. 우선 특허데이터 수집을 위하여 톰슨 이노베이션을 활용하여 2001년부터 2010년까지 미국, 일본, 유럽, 한국에 등록된 특허를 검색하였으며, 특허등록번호를 중심으로 중복데이터를 제거하였다. 또한 특허명칭, 요약정보를 통하여 노이즈를 제거하였다. 노이즈가 제거된 특허를 활용하여 기술별, 국가별 기술개발 동향을 살펴보았으며, CPP지수를 통하여 기술별, 국가별 활용도를 분석하였다. 분석 결과, 태양전지의 경우 대부분의 국가에서 특허건수가 매년 증가함에 따라, 지속적으로 기술경쟁이 심화되고 있는 것으로 분석되었다. 또한 한국의 CPP지수는 미국, 일본 등 주요 경쟁국가에 비해 상당히 낮게 나타나 기술 활용 수준이 낮은 것으로 분석되었다. 따라서 핵심기술 개발과 같은 에너지기술의 질적수준을 높이기 위한 대책마련이 필요한 실정이다. 본 논문의 결과를 통하여 특허를 위한 기술개발이 아닌 보다 활용성이 높은 기술개발이 이루어지기를 바라며, 나아가 국가에너지기술 경쟁력을 높이는데 기여할 것으로 기대한다.

• JOURNAL OF ELECTRICAL WORLD
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• no.9 s.33
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• pp.33-39
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• 1979

2차대전후 일본의 에너지 소비는 경이적인 것으로 $1960{\~}1973$년까지의 14년간에 총수요는 약 4배에 달하였고 년율로는 약 $12\%$가 된다. 이것은 같은 기간의 세계 전체의 신장율 년평균 $5\%$에 비하여 쉽게 이해할 수 없을 정도이다. 1973년부터 1975년에 걸쳐 에너지다소비형산업의 활동이 극히 저미했기 때문에 다소 감축은 되었으나 절대량이 석유환산으로 3억 6천 7백만톤(1975년)으로서 전세계 수요의 약 $10\%$를 소비하는 세계 제 3위의 에너지소비국이다. 수급면의 구성비를 볼 때 에너지밸런스에서 몇가지의 특징이 있다. 첫째, 석유에너지가 점하는비율이 현저하게 높다는 것이다. 1975년을 기준으로 볼 때 일본이 $73\%$, 미국($43\%$), 영국($47\%$), 서독($49\%$)로 되어 있다. 둘째는 에너지의 수입비율이 높다는 것이다. 석유의 수입과 현재 이용되고 있는 석탄의 4분의 3이상을 점하는 철강용${\cdot}$원료탄도 대부분은 값싸고 품질이 좋은 해외탄이기 때문이다. 일본은 실제로 에너지수요의 $88\%$를 수입에 의존하고 있다. 셋째로는 산업부문의 소비율이 현저하게 높다는 것이다. 일본($57\%$)에 비하여 미국($32\%$), 서독($37\%$), 영국($32\%$)은 낮다. 그러면 장차 이 에너지밸런스는 어떻게 되어갈 것인가. 석유공급의 감소, 원자력이용계획의 지연이 예측되는 가운데에서 일본 에너지의 안정공급을 위해서는 태양, 지열, 해양 등의 풍부하고도 깨끗한 국내자원의 활용을 도모함과 동시에 석탄가스화${\cdot}$액화, 고속증식로의 개발 등 재래 자원보다 고도의 이용을 목적으로 강력하게 기술개발을 진행시켜 나가는 길밖에 없다고 하겠다.

• Clean Technology
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• v.29 no.1
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• pp.22-30
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• 2023

Mongolia is experiencing some of the world's most serious air pollution problems. The air pollution is especially severe during the winter when raw coal and low-grade fuels are used to heat homes in Ger villages. The impact of this pollution has created significant health and socioeconomic challenges for the country. In order to mitigate this air pollution, this study analyzed the fuel quality of the low-grade fuels and Mongolian waste cooking oils used in Ulaanbaatar, Mongolia. Then the environmental characteristics of traditional stove combustion and a prototype combustion heating device were compared and analyzed. In addition, the effect of replacing the heating devices was evaluated by analyzing their risks to humans. Analysis of the fuel characteristics showed that briquettes had relatively low environmental properties as a result of their high ash, N and S content. Also, after analyzing the combustion characteristics, it was found that the air quality improvement effect was higher when waste cooking oil was burned compared to the three types of coal that were analyzed. Finally, this study evaluated the impact of replacing the Mongolia traditional stove with a prototype stove that uses waste cooking oil. The results of this study are expected to help to mitigate the air quality problems currently observed in Ulaanbaatar, Mongolia.

• Clean Technology
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• v.26 no.3
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• pp.177-185
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• 2020

All coal ash, generated from coal-fired power plants, is entirely dumped onto a landfill site. As coal ash contains 80% fly ash, a clean floating process was developed in this study to recover useful components from coal ash and to use them as high value-added industrial materials. When the unburned carbon (UC) was recovered from the fly ash, soybean oil, an eco-friendly vegetable oil, was used as collector instead of a non-ionic kerosene collector to prevent the occurrence of odor from the kerosene. After the UC was separated by flotation, particulate ceramic microsphere (CM) was recovered, without generating acidic wastewater, through hydro-cyclone instead of sulfuric acid solution in order to separate ceramic microsphere (CM) and cleaned ash (CA) from the residue. By utilizing soybean oil as a collector, the recovery rate of UC turned high at 85.8% due to the increased adsorption of UC, the high viscosity of soybean oil, and the increase in floating properties caused by the linoleic acid contained in soybean oil. All of the combustible components contained in the recovered UC were carbon components, with the carbon content registering high when soybean oil was used. The recovered UC had many pores with a rough surface; thus, it could be easily ground and then used as an industrial material for its fine particles. The CM and CA recovered by the clean separation process using hydro-cyclone had a spherical shape, and the particles were clearly separated without clumping together. The average diameter (D₅₀) of the particles was 5 ㎛, so it was possible to realize the atomization of CM through a process change.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2006.06a
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• pp.47-50
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• 2006

현재의 화석연료-기반 사회에서는 지구 온난화와 고유가 추세가 야기하는 경제적 피해, 에너지 안보우려, 세계 평화 위협 등에 자주 노출되고 있는 실정이다. 세계 각국은 이러한 화석연료 에너지원을 대체하는 환경-청정하고 기술-신뢰할 수 있으며 경제-감당할 수 있는 에너지 공급원인 수소를 기반으로 하는 미래의 수소-기반 사회로의 진입에 노력하고 있다. 특히, 청정한 에너지 운반체인 수소의 생산 기술 상업화가 더욱 더 절실히 요구되고 있다. 이 예비 연구에서는 이산화탄소 포획/저장 기술과 결합된 다양한 수소 생산 기술의 정량적인 예비 비교 평가가 수행되었다. 예비적인 비교 평가 기준으로 1) 이산화탄소 배출량: 2) 에너지 이용률; 3) 토지 점유율: 4) 수소 생산비용 등이 고려되었다. 이러한 기준에 따라 수소 생산 기술 가운데 네 가지 예비 기술 대안인 1) 원자력: 2) LNG; 3) 석탄: 4) 태양광 등이 비교되었다. 대안 기술의 비교 평가 체제로 계층 망형 구조-기반 되먹임 모델이 개발되었다. 이러한 수소생산 기술의 우선순위 선정 결과는 개별 대안 기술의 상대적인 장단점 및 기술적인 갭을 정량적으로 인식하는 데에 활용될 수 있다. 그러므로 이 예비 연구는 수소 생산 기술 연구자나 수소 경제 기획자한테 뿐만 아니라 이산화탄소 포획/저장 기술 개발자한테 도움이 되리라 본다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11a
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• pp.298-300
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• 2010

화석 연료인 석유, 천연가스, 석탄의 점진적 고갈이 예상됨에 따라 전 세계는 석유와 유사한 성질을 갖는 바이오 오일을 에너지원 및 화학원료로 사용하려는 노력이 증가하고 있다. 바이오 오일 활용분야 중 가장 큰 부분을 차지하고 있는 것은 바이오 디젤로 식물성 오일과 알콜의 전이에스테르화 반응에 의하여 생산되며, 바이오 디젤 1톤당 100kg의 글리세롤이 부산물로 생성된다. 본 연구에서는 바이오 디젤 부산물인 폐글리세롤을 이용하여 다양한 유도체의 생산 및 그 유도체의 가능성에 대하여 살펴보았다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.78-78
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• 2023

기후변화 위기는 유사 이래 인류가 직면한 가장 큰 도전으로 범정부적 글로벌 문제로서 이를 해결하기 위한 다양한 정책들이 범국가 차원 혹은 세계적 기업들에 의해 발표 혹은 시행되고 있다. 이러한 기후변화위기와 탄소배출 저감을 위한 대표적인 대응 방안 중 하나가 바로 재생에너지의 확대·보급 노력이다. 그러나 재생에너지는 날씨와 계절 등 자연환경의 영향을 받는 에너지원으로써 간헐성, 변동성을 가지므로, 시간대별 발전량 예측과 전력공급 안정성에 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 재생에너지 발전은 석탄화력 발전과 달리 전력의 수요와 공급의 균형을 위한 에너지저장장치(Energy Storage System, 이하 ESS)가 있어야 한다. ESS는 전력공급 안정성 향상과 전력 수급의 유연성을 제공하는 장점이 있지만, 초기 설치비용이 높은 단점이 있다. 특히, 배터리 기반 ESS의 경우 높은 구축 비용과 한정적인 충. 방전수명으로 인하여 대용량 ESS로써의 역할 수행에는 분명한 한계가 있다. 하지만 재생에너지와 연계한 ESS로 양수발전댐을 활용할 경우 장주기, 장수명, 대용량 에너지 저장에 매우 합리적인 수단으로 판단되었다. 다만, 양수발전 댐 구축에는 토목공사로 인한 환경 훼손이라는 문제점도 존재한다. 본 고에서는 지역 분산형 소규모 양수발전(Pumped Storage Hydropower, 이하 PSH)댐 구축 및 운영기술 개발을 통해 지역 전력공급과 전력 수급을 조절하면서 변동성 재생에너지를 안정적으로 사용할 수 있는 방안을 소개하고자 한다. 특히, 해당 기술은 지역별 특성에 맞춰 유연하게 설치할 수 있으며, 대규모 토목공사로 의한 환경적 부작용을 최소화할 수 있다. 또한 소규모 PSH는 지역의 저수지 및 수자원을 이용하여 에너지를 저장함으로써 변동성 큰 재생에너지의 유연화 대응과 동시에 안정적인 에너지 공급이 가능하다. 본 고에서는 재생에너지의 확대·보급에 따른 문제점과 대표적 ESS 기술들을 분석·소개한다. 지역분산형 소규모 PSH 기술개발 연구기획 내용 소개를 통하여 전력 생산 및 공급의 탈중앙화를 달성하고, 지역별 변동성 재생에너지의 안정적 활용과 지역 전력공급 특성 및 전력 수급에 대응할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.