• 유기물자원화
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• 제27권2호
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• pp.67-73
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• 2019

본 연구에서는 유기성폐자원의 바이오가스 생산 및 이용을 최적화를 위해 현장시설의 정밀모니터링과 시설별 에너지수지를 분석하고, 현장문제 해결방안에 대해서 조사하여 전처리시설 및 발전기 등의 설계 및 운전 가이드라인을 제시하였다. 고품질화 정제설비 운영에 잦은 고장 및 효율 저하를 해결하기 위해서는 가스전처리가 필요하며, 탈황, 제습, 탈실록산, 분진 처리, 휘발성유기화합물 등의 처리공정이 있다. 이 공정들은 고품질화 공정에서도 제거되는 물질들이기에 가스 전처리에서는 정량적 가이드라인은 제시하지 않고, 정성적 가이드라인으로 처리공간에 운영하도록 제시하였다. 특히, 분진, 실록산 및 휘발성유기화합물 등은 가스 전처리에서 제거되지 않으면 고품질화 공정의 잦은 고장의 주원인이된다. 바이오가스 고품질화 공정에 대한 설계 운전 가이드라인은 전체 가스 발생량의 90 % 이상 이용, 2계열화, 여유율 10 % 이상 감안 등이 있으며, 품질기준[메탄함량(프로판 포함) 95 % 이상]을 제시함. 또한 균등한 바이오가스 유입을 위해 가스균등조 설치, 보조연료 균등투입 제어를 위한 열량자동조절장치 설치, 가스압축과정에서 다량 발생하는 수분 제거를 위한 고품질화 후단의 제습장치 설치, 겨울철 설비의 결빙 및 효율 저하 방지를 위한 보온설비 설치, 특히 멤브레인 설비는 실내 설치 등을 제시하였다.

• 화약ㆍ발파
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• 제40권3호
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• pp.19-32
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• 2022

수소는 다른 연료에 비해 에너지효율이 높고 유해물질이 배출되지 않아 미래의 청정에너지원으로 인식되고 있다. 그러나 수소는 밀도가 낮아 운반 및 저장시에 부피가 커서 압축하거나 특별한 운반체를 사용해야 하며, 공기중에 노출 시 화재나 폭발의 위험성이 있다. 수소-공기 혼합물의 폭발에 관한 실험이나 수치해석적 연구가 진행되어 오고 실물 수소 충전소를 대상으로 한 폭발 시뮬레이션에 관한 연구사례는 극히 드물다. 본 연구에서는 실제 수소 충전소를 대상으로 Lidar 스캐닝을 수행하여 point cloud 데이터를 획득하고 수소 충전소 3 차원 구조 모델을 작성한다. 3 차원 구조모델은 Ansys 사 AUTODYN 에 적용되어 수소 충전소의 수소폭발을 가정한 TNT 등가량의 폭발 시뮬레이션을 실시하고 주변에 전파하는 폭발압력을 계산하여, 수소 충전소 폭발에의한 주변 보안 건물의 안전거리에 관한 정보를 제공한다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권1호
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• pp.285-290
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• 2013

최근 현대사회는 고도의 발전과 더불어 화석연료 사용으로 인한 환경문제가 대두되고 있다. 그래서 저공해 에너지 및 기술개발 등 지속적인 노력을 기울이고 있지만 기존의 화석연료와 자동차를 대체 할 수 있을 만한 수준의 성과를 거두지는 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 21세기 전기 오토모바일 분야에서 세그웨이(Segway) 기술을 토대로 단점을 보안하고 새로운 인터페이스의 방향을 제시하는데 그 목적을 두고 있다. 세그웨이는 자체의 기울어짐을 이용해서 제어를 하기 때문에 어느정도 경사가 있는 곳에서 기울기를 잘못 조절하면 그대로 넘어지는 문제가 있다. 본 연구는 이러한 단점을 해결해 보고자 2개의 압력센서(Load cell)를 사용하여 체중비율에 따른 제어방법을 도입해 보았다. 또, 경사로에서의 수월한 운행을 위해서 자이로센서와 가속도 센서를 사용해서 값을 보정해 경사에서도 자유로운 제어방법을 연구해 보았다. 탑승자의 체중과 경사각에 따른 압력센서의 압력 감지값을 실험으로 측정하여 산출해 본 결과 경사각에 비해서 체중에 대한 제어변수 변화량이 크다는 점을 알 수 있다. 결과적으로 압력센서를 사용해서 만든 세그웨이또한 제어가 간편하며 경사로 등에서의 안정성도 높은 것을 알 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.590-596
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• 2019

산업이 발달함에 따라 석탄, 석유등 화석연료의 사용이 증대되고 있다. 그 결과 온실가스의 증가와 더불어 이상기후 등의 문제가 발생하게 되었다. 이로 인해 주 자원을 대체 할 수 있는 친환경적인 신재생에너지에 관한 연구가 활발히 진행 중이며, 그 중 열효율이 높은 우드펠릿이 화력발전소, 가스보일러 등에서 대체연료로서 각광받고 있다. 그러나, 우드펠릿의 사용량은 꾸준히 증대 되고 있는 반면 우드펠릿의 사용 시 발생할 수 있는 화재 및 자연발화 등의 위험성에 대한 선행연구가 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 길이 20 cm, 높이 20 cm, 두께 14 cm의 시료용기를 사용하여 항온조 내부 유량변화에 따른 우드펠릿 최소자연발화온도와 발화한계온도를 구하여 발화특성을 예측하였다. 그 결과 유량이 0 NL/min일 때 $153^{\circ}C$에서 주위온도보다 시료의 중심온도가 상승하여 발화하였고 이때의 발화한계온도는 $152.5^{\circ}C$를 구하였으며, 유량이 0.5 NL/min, 1.0 NL/min에서 발화한계온도인 $149.5^{\circ}C$를 구하였다. 또한 유량이 1.5 NL/min일 때 발화한계온도인 $147.5^{\circ}C$를 구하였으며, 동일한 저장량에서 유량이 증가할수록 발화한계온도가 낮아지는 결과를 도출하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제11권3호
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• pp.138-149
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• 2008

우리인류는 생존과 번영을 위해 상당량의 에너지를 화석연료를 사용하는 연소공정에 의존하고 있다. 이 공정의 주된 폐기물은 이산화탄소로서 대기로 주로 배출한다. 특히 산업혁명 이후, 급격한 인구증가와 번영은 화석연료의 사용의 증대로 가능하였다. 그러나 이로 인하여 대기 중 이산화탄소함량은 급속히 증가하였고, 그 결과 지구 온난화가 가속되고 또 해양표면이 산성화되는 등 환경에 대한 부정적 영향이 심화되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 국제적 노력의 일환으로 1990년대에 유엔기후변화협약과 교토의정서 등의 다자간 환경협정이 체결되었고, 또한 대기 중 이산화탄소의 감축을 위한 다양한 과학 기술적 방안이 개발되거나 검토 되기 시작하였다. 이와 관련하여, 몇몇 기업들이 탄소 거래 시장에 진입하기 위해 해양 철분 시비 사업을 추진하고 있다. 해양 철분 시비 사업이란, 농경지에 비료를 살포하는 것과 마찬가지로, 철분이란 영양분이 결핍된 해양에 인위적으로 철분을 첨가함으로써 식물성 플랑크톤을 대규모로 번식시키고, 이를 통해 대기 중 이산화탄소를 감축하여 획득한 탄소 크레디트를 판매하려는 것이다. 이러한 해양 시비의 잠재적 해양환경영향과 관리방안에 대해 2007년부터 폐기물 및 기타 물질의 투기로 인한 해양오염방지에 관한 국제협약에서 논의하기 시작되었다. 본 소고는 이러한 시비 사업의 동향을 살펴보고 당해 활동에 대한 국제 관리체제의 발전을 모색하기 위하여 해양 시비의 원리 및 관련 기업의 사업 추진 현황을 검토하고, UN 해양법협약, 런던협약 및 의정서 등 관련 국제법적 체제를 영해, 배타적 경제수역, 공해 별로 고찰하였다. 국제사회는 기존의 런던협약/의정서를 중심으로 하고 UN총회 산하의 유엔 해양 및 해양법협약 비공식 공개협의체를 통해 해양철분시비사업을 관리할 것으로 전망된다.

• 자원환경지질
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• 제53권6호
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• pp.793-807
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• 2020

그린뉴딜정책의 실현은 석탄을 연료에서 원료로 활용분야로의 전환을 촉진시킬 것이다. 석탄은 수소의 생산, 인조 흑연 및 활성탄의 제조 원료로 활용될 수 있다. 석탄은 Steam carbon(SC) 반응과 Water-Gas Shift(WGS) 반응 및 탄산화 반응을 통하여 수소를 생산할 수 있으며, CO2격리기술과 연동되어 사용되어야 한다. 인조흑연은 실리콘이나 철 등의 무기촉매의 존재하에서 탄화도가 높은 무연탄 등을 2400~2800℃의 흑연화 온도까지 열처리함으로서 제조될 수 있기 때문에 무연탄은 석유계 피치에 비해 원료 가격경쟁력 측면에서 잠재성이 있다. 한편, 최근 목질기원의 활성탄에 필적하는 넓은 비표면적 혹은 많은 양의 미세기공을 가진 석탄기원의 활성탄이 제조될 수 있음을 여러 연구를 통해 확인되었다. 따라서 석탄기원의 활성탄은 목질기원의 활성탄을 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.780-787
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• 2019

본 연구에서는 국내외 저탄소 녹색성장을 위한 대안으로서 수소에너지와 그 이용 기술에 대한 관심이 높아지는 추세에 발맞춰 무탄소 연료인 수소를 LNG 의 주성분인 메탄, 메탄-프로판, 메탄-프로판-에탄 동축류 확산화염 내에 첨가하여 화염형상 및 연소생성물에 미치는 영향을 확인하였다. 상온상압 조건의 확산화염에 수소를 단계적으로 첨가하여 실제 생성되는 연소생성물의 변화 추이를 가스 분석기를 이용하여 실험적으로 관찰하였고 확산화염의 형상은 디지털카메라를 이용하여 단계적으로 관찰 하였다. 실험결과에서 확산화염에 수소를 첨가함에 따라 질소산화물의 생성량이 선형에 가깝게 증가하는 경향을 보였다. 이것은 수소의 상대적으로 높은 단열화염온도와 빠른 연소속도가 Thermal NOx의 생성을 촉진했기 때문이다. 반면 이산화탄소의 생성량은 감소하는 경향이 나타났는데 수소를 첨가함에 따라 메탄, 메탄-프로판, 메탄-에탄-프로판의 혼합 확산화염에 포함되어있는 전체 탄소비율이 줄어들어 이산화탄소의 생성량이 감소한 것이다. 이는 선박에서 LNG-수소의 혼합 연료사용으로 인해 온실가스인 이산화탄소를 저감할 수 있는 하나의 방안으로 고려될 수 있다는 것을 의미한다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권4호
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• pp.525-529
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• 2016

바이오매스 혼소는 신재생 에너지의 비중을 늘리면서 석탄화력발전에서의 $CO_2$ 배출을 저감할 수 있는 단중기적으로 가장 효과적인 방법이다. 본 논문에서는 이 중 기존 화력발전소에 가장 적은 초기투자비로 적용할 수 있는 직접 혼소법에 대하여 주로 고찰을 수행하고, 국내외 현황 및 전망에 대해 기술하였다. 직접 혼소법은 바이오매스 전용 미분기를 사용하여 혼소율을 늘리는 방법과 저 혼소율에서 초기투자비를 최소화하는 기존 석탄 미분기 사용 바이오매스 혼소법으로 나눌 수 있다. 유럽 및 미국에서는 혼소율을 높이기 위해 많은 상용발전소에서 바이오매스 전용 미분기를 사용하여 10~20% 가량의 혼소율(열량 기준)로 운전을 수행하고 있으나, 국내의 경우에는 RPS 대응을 위해 3~5% 가량의 혼소율에서 기존 석탄 미분기를 그대로 사용하여 바이오매스 혼소를 수행하고 있다. 신기후체제가 시작되고 석탄화력발전에서의 $CO_2$ 저감 요구가 점점 더 증대될 것으로 예상되는 바, 향후 바이오매스 고혼소율이 수행될 수 있는 기술적/저책적 방안이 모색되어야 하며, 이 경우 발생할 수 있는 설비에의 악영향을 면밀히 고려한 연료 표준화 및 전처리 기술이 개발되어야 한다.

• 에너지공학
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• 제28권2호
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• pp.18-35
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• 2019

한국지역난방공사에서 난지 물재생센터의 하수처리 설비로 부터 발생하는 $45,300m^3$/일의 바이오가스를 연료로 1,500 kW, 2대 규모의 엔진 발전기를 운영하고 있다. 그러나 바이오가스 발전 플랜트의 실제 운영 경험이 미미하고, 축적된 기술 및 노하우 부족으로 가스엔진의 잦은 고장과 정지로 많은 경제적 손실이 발생하고 있다. 따라서 이 발전 플랜트의 안정적인 운영을 위한 기술적 근본 대책 마련이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 난지 물재생센터의 하수처리장에서 발생하는 바이오가스를 이용한 가스엔진 플랜트의 일련의 공정상의 문제점을 확인하고, 각 단계별 문제점을 최소화 하여 실제 운전의 최적화 방안을 마련하였다. 먼저 고장 정지의 주요 원인인 발생가스의 정제를 위해 현재 사용 중인 활성탄에 대한 성분분석 및 흡착실험을 통해 활성탄의 흡착능력 품질 기준 마련을 위한 여건을 조성하였다. 또한, 불순물을 최소화하기 위한 활성탄의 교체주기의 기준수립, 황화수소 측정주기 강화, 활성탄 국산화, 설비개선 등 바이오플랜트 운영기준 강화 및 개선방안을 적용하여 실제운전에 적용하였다. 그 결과 가스엔진 1호기는 530%, 2호기는 250%의 정상운전 가동시간이 증가되는 운영실적을 보였다. 또한 통풍구의 설비개선을 통해 작업공정을 줄이고, 정상 운전시간과 가동률을 높일 수 있었다. 경제적으로도 77,000천원/년의 매출증대 효과를 나타냈다, 이와 같이 운영기준의 강화 및 개선방안을 적용하여, 바이오가스 플랜트의 고장 정지를 줄이고 가동률을 높여, 안정적인 운영을 하는 것이 현실적인 바이오가스 플랜트의 최적 운영방안으로 판단된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.71.2-71.2
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• 2011

300MW 급 태안 IGCC 가스화 플랜트 및 기존 발전소에 CCS 를 설치할 경우에 대해 기술 타당성 검증을 목적으로 CCS 모델링을 수행하였다. CCS Case Studies 는 플랜트 운전부하에 따른 $CO_2$ 제거율, $H_2S$ 제거율, 소모동력 범위 등 플랜트 성능을 예측할 수 있다. Case Studies 결과를 활용하여 설계된 CCS 설비 용량이 운전범위에 적합한지를 판단할 수 있고 과잉 설계되었을 경우 플랜트 건설비를 절감할 수 있다. IGCC 가스화 플랜트에서 생산되는 합성가스의 $CO_2$ 분압, 목표 $CO_2$ 제거율, 경제성을 기준으로 적합한 CCS 공정을 판단한 결과 Selexol 공정이 선정되었다. Selexol 공정은 고압, 고농도의 산성가스 제거에 적합하며 다른 물리적 용매인 Rectisol 공정에 비해 건설비용이 경제적이고 화학 흡수제인 아민과 비교하여 운전 온도 범위가 넓다. CO, $H_2O$ 를 $CO_2$, $H_2$ 로 전환하는 Water Gas Shift Reaction (WGSR) 공정은 Co/Mo 촉매 반응기로 구성되었고 Selexol 공정은 $H_2S$ Absorber, $H_2S$ Stripper, $CO_2$ Absorber, $CO_2$ Flash Drum 로 구성되었다. WGSR+Selexol 모델링은 Wet Scrubber 후단의 합성가스 (40.5 bar, $136{\sim}139^{\circ}C$) 를 대상으로 하였다. WGSR+Selexol 공정 운전 조건 변화 [Process Design Case(PDC), Equipment Design Case(EDC), Turndown Design Case(TDC)] 에 따른 플랜트 모델링 결과를 비교분석 하였다. 주요 분석 내용은 WGSR 설비에서의 CO 의 $CO_2$ 전환 효율, Selexol 설비에서 $CO_2$ 제거 효율, $H_2S$ 제거 효율이다. 모델링 결과 WGSR 설비에서의 CO 의 $CO_2$ 로의 전환율 99.1% 이상, Selexol 설비에서 $CO_2$ 제거율은 91.6% 이상, $H_2S$ 제거율 100%이었다. CCS 설비 설치에 따른 플랜트 성능 영향을 분석하기 위해서 CCS 설비의 Chiller, Compressor, Pump 소비동력을 계산하였다. 모델링 결과 Chiller 는 2.6~8.5 MWth, Compressor 는 3.0~9.6 MWe, Pump 는 1.4~3.0 MWe 범위 이었다. 플랜트 로드가 50%인 TDC 소모동력은 플랜트 로드가 100%인 PDC 소모동력의 절반 수준이었다. 합성가스를 WGS+Selexol 공정을 통해 수소가스로 전환시키면 가스터빈 연료가스의 Lower Heating Value (LHV) 값이 평균 11.5% 감소하였다.