• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.83-83
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• 2010

산업이 고도화되는 과정에서 에너지의 고효율화를 위하여 고온, 고압 등의 극한환경 하의 공정이 불가결하며, 이에 따라 초미세분진인 나노 입자가 증가되고 있다. 이에 따라 해당 나노의 입자 처리를 위하여 다양한 용도에서의 고온 필터가 산업적으로 요구되고 있다. 본 연구에서는 디젤엔진 매연저감 후처리 장치, 소각로, 발전소 등의 미세 분진 포집 필터로서의 응용을 위해, 카본 파이버에 SiC 휘스커를 증착하는 실험을 진행하였다. 휘스커 증착 공정은 촉매없이 SiC 휘스커를 카본 파이버 위에 화학증착하였다. 휘스커 성장 시 증착 조건의 변화를 통하여 다양한 휘스커의 증착 형태 및 미세구조를 관찰하였다. 또한 높은 포집 효율 및 기체투과도를 갖추기 위해, 휘스커가 증착된 시편의 포집효율 및 기체투과도 향상을 위한 실험을 진행하였다. 해당 실험의 결과로, 증착된 필터는 70% 이상의 포집효율을 보이면서도 기체 투과도는 현재 상용화되어 있는 코디얼라이트보다 5배 이상 높았다. 또한 필터에 추가적인 SiC 침윤공정을 통하여 시편의 내산화성, 내마모성, 내열성 등의 특성이 향상됨을 확인하였다.

• Journal of the Korean Institute of Gas
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• v.20 no.1
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• pp.1-6
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• 2016

In order to reduce the anthropogenic emission of greenhouse gases, CCS technology has emerged as the most promising and practical solution. Among CCS technology, post-combustion $CO_2$ capture is known as the most mature and effective process to remove $CO_2$ from power plant, but its energy consumption for chemical solvent regeneration still remains as an obstacle for commercialization. In this study, a process alternative integrating $CO_2$ capture with compression process is proposed which not only reduces the amount of thermal energy required for solvent regeneration but also produces $CO_2$ at an elevated pressure.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.111.1-111.1
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• 2010

석탄가스화복합발전(IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle)의 고온 고압 합성가스로부터 $CO_2$를 저비용으로 포집하기 위한 연소전 포집 기술 중 유동층 촉진수성가스전환(SEWGS) 공정이 제안되어 연구개발 중에 있다. 연소전 $CO_2$ 포집을 위한 SEWGS 공정은 동일한 2탑 순환 유동층 반응기에서 고온 고압의 합성가스($H_2$, CO)를 유동층 WGS 촉매를 사용하여 CO를 $CO_2$로 전환하는 동시에 전환반응으로 생성된 $CO_2$를 흡수제를 이용하여 포집하는 기술이다. 본 연구는 $CO_2$ 회수와 WGS 반응이 동시에 이루어지는 공정에 적용 가능한 건식 재생 흡수제 및 유동층 WGS 촉매 개발을 목표로 $CO_2$ 흡수제(P Series) 및 WGS 촉매(PC Series) 조성을 제안하고 분무건조기를 이용하여 6~8kg/batch로 성형 제조하였다. 제조된 $CO_2$ 흡수제 및 촉매의 특성 평가 결과 내마모도(Attrition resistance)를 포함한 물리적 특성이 유동층 공정의 요구조건을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 모사 석탄 합성가스를 이용하여 20bar, $200^{\circ}C$ 흡수/$400^{\circ}C$ 재생 조건에서 열중량 분석기(TGA) 및 가압 유동층(Fluidized-bed) 반응기를 통한 흡수제의 $CO_2$ 흡수능 평가를 수행하였다. 그 결과 내마모도(AI) 3% 이하로 기계적 강도가 우수하며, $CO_2$ 흡수능 17.6 wt%(TGA) 및 11wt%(가압 유동층)를 나타냈다. 유동층 WGS 특성 평가 결과 내마모도가 7~35%로 우수하였고, CO 전환율은 $200^{\circ}C$에서 80% 이상으로, 유동층 SEWGS 공정에 적용 가능한 특성을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.151.2-151.2
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• 2010

본 연구는 하이드로퀴논(HQ)을 이용하여 매립가스로부터 이산화탄소를 선택적으로 분리하고 유기 크러스레이트 형태로 분리 및 저장에 적용하기 위한 연구로써 하이드로퀴논을 다양한 객체가스와 반응시키면서 열역학적 안정영역을 파악하고 분광학적 방법을 이용하여 미세구조 변화를 분석하고자 하였다. 먼저 ${\alpha}$-HQ를 고압(4MPa)의 이산화탄소와 반응시켜 이산화탄소가 포집된 ${\beta}$-HQ를 합성하였고, 동공 내에 존재하는 이산화탄소를 제거하여 동공을 유지하는 empty ${\beta}$-HQ를 만들었다. 온도를 증가시키면서 XRD 패턴을 측정한 결과 298 K 에서 378 K 사이에서 ${\beta}$-HQ 시료는 서서히 empty ${\beta}$-HQ 의 구조로 전환되었으며 378 K 이상의 온도에서 ${\alpha}$-HQ 구조로 급격히 전환되었다. 또한 생성된 empty ${\beta}$-HQ 동공에 이산화탄소가 포집, 해리되는데 있어서 온도의 영향을 확인하기 위해 298K과 343K의 온도에서 실시간 라만분광법으로 측정하였다. 그 결과 298K에서 약 200분의 시간이 지난 후 이산화탄소는 하이드로퀴논 동공 내로 포집되어 안정화되었으며 압력해방 후에는 빠져나가지 않고 동공 내에 존재함을 확인하였다. 그러나 343K에서는 급격히 포집되어 30분 이내 안정화되었고, 압력해방 후 동공 내에 존재하지 못하고 빠져나가는 것을 확인하였다. Empty ${\beta}$-HQ의 이산화탄소 선택도를 관찰하기 위해 이산화탄소와 메탄, 수소, 질소의 조성이 각각 30%, 30%, 20%, 20%인 혼합가스와 반응시킨 후 가스 크로마토그래프 분석을 실시한 결과, empty ${\beta}$-HQ내 포집된 가스 중 이산화탄소의 조성이 약 80% 이상으로 나타나 높은 선택도를 나타냄을 관찰하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.3
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• pp.368-377
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• 2023

Natural Gas Combined Cycle(NGCC) recently receives lots of attention as an attractive form of power plants by virtue of its low carbon emission compared with coal-fired power plant. Nevertheless, it also needs carbon capture process since it is difficult to completely suppress carbon emission even for the NGCC. A simulation study has been performed to optimize operating condition of a carbon capture process using MEA considering low partial pressure of carbon dioxide in NGCC emission gas. For accurate optimization, overall process model including both NGCC and the carbon capture process has been built with a simulation software. Then, optimization in which various performance indices such as carbon dioxide absorption rate, solvent regeneration rate and power loss in the NGCC are simultaneously reflected has been done. Especially, it is noticeable that this study focuses on not only the amount of energy consumption but also the absorption and regeneration performance of carbon capture process. The best result considering all the performance indices has been achieved when the reboiler temperature is 120 ℃ and the reason has been analyzed.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.27 no.4
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• pp.391-396
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• 2016

The absorption efficiency of amine $CO_2$ absorbent (KoSol-5) developed by KEPCO research institute was evaluated using a 0.1 MW test bed. The performance of post-combustion technology to capture two tons of $CO_2$ per day from a slipstream of the flue gas from a 500 MW coal-fired power station was first confirmed in Korea. Also the analysis of the absorbent regeneration energy was conducted to suggest the reliable data for the KoSol-5 absorbent performance. And we tested energy reduction effects by improving the absorption tower inter-cooling system. Overall results showed that the $CO_2$ removal rate met the technical guideline ($CO_2$ removal rate : 90%) suggested by IEA-GHG. Also the regeneration energy of the KoSol-5 showed about $3.05GJ/tonCO_2$ which was about 25% reduction in the regeneration energy compared to that of using the commercial absorbent MEA (Monoethanolamine). Based on current experiments, the KoSol-5 absorbent showed high efficiency for $CO_2$ capture. It is expected that the application of KoSol-5 to commercial scale $CO_2$ capture plants could dramatically reduce $CO_2$ capture costs.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.48 no.2
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• pp.140-146
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• 2010

This paper addresses recent status and trends of carbon dioxide capture technologies using dry sorbents in the flue gas. The advantages of dry sorbent $CO_2$ capture technology are broader operating temperature range, less energy loss, less waste water, less corrosion problem, and natural properties of solid wastes. Recently, U.S.A. and Korea have been developing processes capturing $CO_2$ from real coal flue gas as well as sorbents improving sorption capacity to decrease total $CO_2$ capture cost. New class of dry sorbents have been developed such as chemisorbents with alkali metals of which material cost is low, amines physically adsorbed on silica supports, amines covalently tethered to the silica support, carbon-supported amines, polymer-supported amines, amine-containing solid organic resins and metal-organic framework. The breakthrough is needed in the materials on dry sorbents to decrease capture cost.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2009.11a
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• pp.541-544
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• 2009

$SF_6$는 이산화탄소의 23,900배의 지구온난화지수를 가지는 온실가스로서 절연성이 뛰어나 산업 분야에 많이 사용되고 있다. 본 연구에서는 질소+$SF_6$로 구성된 혼합기체로 부터 $SF_6$를 효과적으로 분리/회수하기 위하여 가스 하이드레이트 형성을 이용한 방법을 제안하였다. 본 실험은 275-290 K의 온도범위와 3-30 bar의 압력범위에서 질소 + $SF_6$ (10, 30, 50, 70%)의 혼합기체를 사용하여 각 조성에 따른 하이드레이트(H)-물(LW)-기상(V)의 3상 평형점을 측정하였다. 또한, 고체의 하이드레이트 내부에 포집된 혼합기체의 조성과 포집되지 않은 기상의 조성을 분석함으로써 하이드레이트 형성을 이용한 공정에서의 기체분리효율을 파악할 수 있었다. 또한, 하이드레이트 생성반응 동안 시간에 따른 혼합기체의 조성변화를 측정하였다. 276.15 K에서 50%의 $SF_6$가 포함된 혼합기체가 하이드레이트를 형성을 경우 하이드레이트상에는 85%의 $SF_6$가 포집다는 것을 알 수 있었다. 본 실험에서 얻어진 결과는 하이드레이트를 이용한 $SF_6$ 분리 공정의 중요한 기초 자료가 되며 다른 혼합 기체의 분리 공정에도 응용될 수 있을 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.121.1-121.1
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• 2011

일반적으로 알콜계 물질은 가스 하이드레이트 형성에 저해제로 사용된다고 알려져 있으나, 최근의 연구를 통해 2-propanol이 일부 조건에서 촉진효과가 나타난다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 알콜계 물질인 1-propanol과 2-propanol의 가스 하이드레이트 격자내로의 포집여부와 그로 인한 촉진 혹은 저해 작용 그리고 구조적 특성에 대해 알아보았다. $CO_2$와 $CH_4$ 기체에 대하여 1-propanol 혹은 2-propanol을 첨가하여 형성된 혼합 하이드레이트의 3상평형 기상(V)-물(Lw)-하이드레이트(H))을 측정하였다. 그 결과 $CO_2$의 경우 1-propanol과 2-propanol이 저해 작용을 함을 확인하였으며 농도가 높을수록 저해작용이 커짐을 알 수 있었다. 반면, $CH_4$의 경우 1-propanol에서는 저해 및 촉진효과가 거의 나타나지 않았지만, 2-propanol에서는 촉진효과가 나타났으며 5.6 mol%에서 촉진효과가 가장 크게 나타났다. 혼합 하이드레이트의 구조규명 및 동공 점유 분석을 위해 $^{13}C$ NMR과 XRD분석을 하였으며, 그 결과 2-propanol과 1-propanol을 포함하는 혼합 하이드레이트는 구조 II를 형성하며, 2-propanol과 1-propanol은 큰 동공에 포집되고, 기체는 작은 동공에 포집됨을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 알콜계 물질을 첨가제로 사용하는 가스 하이드레이트 공정에서 매우 유용한 기초자료가 될 것으로 사료된다.

• Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers
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• v.55 no.6
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• pp.649-659
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• 2018

In this study, after operational data for a landfill gas power plant were collected, the methane gas concentration was predicted using a deep learning method. Concentrations of methane gas, carbon dioxide, hydrogen sulfide, oxygen concentration, as well as data related to the valve opening degree, air temperature and humidity were collected from 23 pipeline bases for 88 matches from January to November 2017. After the deep learning model learned the collected data, methane gas concentration was estimated by applying other data. Our study yielded extremely accurate estimation results for all of the 23 pipeline bases.