• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2013.08a
• /
• pp.322-322
• /
• 2013

$CO_2$를 $CH_4$와 열 및 전기화학적인 반응을 통해 고농도의 CO 및 $H_2$로 구성된 합성가스로 효율적으로 전환시키기 위해, 반응가스 주입용 간극형 노즐을 가진 비이송식 직류 열플라즈마 토치 시스템을 설계, 제작하고 다양한 조건에서 이 두 가스의 개질 실험을 수행하였다. 설계 제작된 간극형 노즐과 리액터 내 고온 반응 영역을 활용한 $CO_2$ 및 $CH_4$ 반응가스의 효율적인 처리를 통하여, 최고 70% 이상의 $CO_2$ 및 $CH_4$의 전환율과 최고 80% 이상의 CO 및 $H_2$선택도를 달성할 수 있음을 확인하였다. 또한, 상기 조건의 경우, 플라즈마 입력 전력 10.6 kW 대비 49 lpm 의 반응가스 처리량을 통하여 얻은 것으로 최고 2.5 mmol/kJ 이상의 Specific Energy Requirement (SER) 조건도 만족할 수 있음을 보였다. 특히, 제안된 막대 음극-반응 가스 주입구를 가진 양극 노즐 플라즈마 토치의 경우, $CH_4$ 반응가스를 음극에 직접 닿지 않도록 간극을 통해 주입하게 함으로써, 반응 가스 분해에 의한 음극 등 전극 부식을 최소화하면서도 고에너지 전자가 풍부한 아크 컬럼에 의해 $CO_2$ 및 $CH_4$의 전환 반응을 효율적으로 일으킬 수 있어 효율적인 $CO_2$ 및 $CH_4$ 개질을 위한 열플라즈마 토치 시스템의 개발이 기대된다.

• Clean Technology
• /
• v.18 no.3
• /
• pp.229-249
• /
• 2012

At present, global warming and depletion of fossil fuels have been one of the big issues which should be solved for sustainable development in the future. CCS (carbon capture and sequestration) technology as the post $CO_2$ reduction technology has been considered as a promising solution for global warming due to increased carbon emission. However, the environmental and ecological effects of CCS have drawn concerns. There are needs for noble post reduction technology. More recently, CCU (carbon capture and utilization) Technology, which emphasizes transforming carbon dioxide into value-added chemicals rather than storing it, has been attracted attentions in terms of preventing global warming and recycling the renewable carbon source. In this paper, various technologies developed for carbon dioxide conversion both in gas and liquid phase have been reviewed. For the thermochemical catalysis in gas phase, the development of the catalytic system which can be performed at mild condition and the separation and purification technology with low energy supply is required. For the photochemical conversion in liquid phase, efficient photosensitizers and photocatalysts should be developed, and the photoelectrochemical systems which can utilize solar and electric energy simultaneously are also in development for more efficient carbon dioxide conversion. The energy needed in CCU must be renewable or unutilized one. CCU will be a key connection technology between renewable energy and bio industry development.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
• /
• v.21 no.6
• /
• pp.403-410
• /
• 2020

This paper focuses on the design of a 12-kW small-scale supercritical CO₂ test loop. A theoretical study, stabilization, and optimization of carbon dioxide were carried out with the application of a solar heat source based on solar thermal data in Pohang. The thermodynamic cycle of the test facility is a Rankine cycle (transcritical cycle), which contains liquid, gas, and supercritical CO₂. The system is designed to achieve 6.98% efficiency at a maximum pressure of 12 MPa and a maximum temperature of 70℃. In addition, the optimum turbine inlet temperature and pressure were calculated to increase the cycle efficiency, and the application of an internal heat exchanger (IHX) was simulated. It was found that the maximum efficiency increases to 18.75%. The simulation confirmed that the efficiency of the cycle is 6.7% in May and 6.26% in June.

• The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
• /
• v.28 no.4
• /
• pp.300-314
• /
• 1999

가스구동 흡수식 시스템은 인류와 환경에 여러 가지 유익을 가져다준다. 첫째, 시스템의 고효율에 따른 매력적인 경제성을 제공하고, 둘째 천연가스의 사용으로 인하여 여름철 피크 전력소요(peak electric demand)를 완화하고, 셋째 이산화탄소 ($CO_2$)의 발생을 감소시킴으로써 지구 온난화 현상을 완화한다 실제로 가스구동 흡수식 시스템으로부터의 $CO_2$발생량은 증기보일러를 사용하는 전기구동 냉동기에 비하여 85% 수준인 것으로 보고되었다(Suzuki 등). 넷째로 암모니아 및 물과 같은 환경 친화적인 냉매들을 사용함으로서 오존층을 파괴하는 Chlorofluorocarbon(CFC) 및 Hydrochlorofluorocarbon(FCFC)계 냉매들을 대체할 수 있는 이점이 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2010.06a
• /
• pp.110.2-110.2
• /
• 2010

현재 상용가능한 연소전 $CO_2$ 포집 기술은 습식 스크러빙 방식으로 고온의 합성가스를 상온 수준으로 온도를 낮춘 후 $CO_2$를 포집해야 하고 포집된 $CO_2$의 압력이 낮아 재압축하여 저장소로 보내야 함에 따라 큰 폭의 열효율 손실이 불가피하다. 고온 고압에서 이산화탄소를 포집할수 있는 고체 흡수제를 이용할 경우 이산화탄소 포집 치 저장 추가에 따른 시스템 효율 저하를 최소화할 수 있다. 고체 $CO_2$ 흡수제는 서로 연결된 두 개의 유동층 반응기를 순환하면서 흡수탑에서는 합성가스 중의 $CO_2$를 흡수하고 재생탑에서는 고온의 수증기와 접촉하여 흡수된 $CO_2$를 다시 배출함으로써 재생된다. 따라서 건식 재생 $CO_2$ 흡수제는 유동층 공정에 응용가능한 물성과 함께 높은 $CO_2$ 흡수능과 빠른 반응성이 요구된다. 본 연구에서는 유동층 공정에 적합한 물성을 가진 연소전 $CO_2$ 포집용 고체 흡수제를 분무건조법으로 제조하였으며, 모사 합성가스를 이용하여 열중량분석기와 기포유동층반응기를 이용하여 $200^{\circ}C$ 흡수, $400^{\circ}C$ 재생, 압력 20 bar 조건으로 반응성을 측정하였다. 개발된 고체 $CO_2$ 흡수제는 열중량분석기에서는 반응 후 10-13 wt%의 무게증가를 나타내었고 기포유동층반응기에서는 8-10 wt%의 $CO_2$ 흡수능을 보여주었다. 특히 수증기의 함량이 10% 이상에서 높은 흡수능을 나타내어 수증기가 반응에 크게 작용하고 있음을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
• /
• v.33 no.2
• /
• pp.1-10
• /
• 2013

Simulation study of a solar hybrid heat pump using R744 and R22 for residential applications was carried out according to heat pump operating temperature, outdoor temperature and solar radiation. As a result, when the heat pump operating temperature increases from $40^{\circ}C$ to $48^{\circ}C$, the COP of a R744 and R22 heat pump system decrease from 2.15 to 1.7 and from 3.09 to 2.69, respectively. Besides, as the outdoor temperature rises from $3^{\circ}C$ to $11^{\circ}C$, the COP of R744 and R22 heat pump system increase from 1.73 to 2.12 and from 2.73 to 3.02. When the solar radiation increases from 10 to 20 $MJ/m^2$, the collector operating time and collector efficiency of R744 heat pump increase 10.3 times and 50.7%, respectively. The performance of R744 solar hybird heat pump is more sensitive to operation condition compared to that of R22. Besides, the solar heating system is more effective to the R744 heat pump system.

• Horticultural Science & Technology
• /
• v.34 no.6
• /
• pp.860-870
• /
• 2016

Continuous monitoring of environmental parameters provides farmers with useful information, which can improve the quality and productivity of crops grown in greenhouses. The objective of this study was to develop a greenhouse environment measurement system using a low-cost microcontroller with open-source software. Greenhouse environment parameters measured were air temperature, relative humidity, and carbon dioxide ($CO_2$) concentration. The ranges of the temperature, relative humidity, and $CO_2$ concentration were -40 to $120^{\circ}C$, 0 to 100%, and 0 to 10,000 ppm, respectively. A $128{\times}64$ graphic LCD display was used for real-time monitoring of the greenhouse environments. An Arduino Uno R3 consisted of a USB interface for communicating with a computer, 6 analog inputs, and 14 digital input/output pins. A temperature/relative humidity sensor was connected to digital pins 2 and 3. A $CO_2$ sensor was connected to digital pins 12 and 13. The LCD was connected to digital pin 1 (TX). The sketches were programmed with the Arduino Software (IDE). A measurement system including the Arduino board, sensors, and accessories was developed (totaling $244). Data for the environmental parameters in a venlo-type greenhouse were obtained using this system without any problems. We expect that the low-cost microcontroller using open-source software can be used for monitoring the environments of plastic greenhouses in Korea.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.53 no.1
• /
• pp.57-63
• /
• 2015

Absorption characteristics of 2-methylpiperidine (2MPD), 3-methylpiperidine (3MPD) and 4-methylpiperidine (4MPD) absorbents were studied by a vapor-liquid equilibrium (VLE) apparatus and a differential reaction calorimeter (DRC). Using a VLE apparatus, the $CO_2$ loading capacity of each absorbent was estimated. After reaching the absorption equilibrium, nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) had been conducted to characterize the species distribution of the ($H_2O$-piperidine-$CO_2$) system. Using a DRC, the reaction of heat was confirmed in accordance with the absorption capacity. The unique characteristics of 2MPD, 3MPD and 4MPD absorbents appeared by the position of methyl group. The 2MPD possessing the methyl group at the ortho position showed its hindrance effect during the absorption process; however, piperidine derivatives possessing the meta position and para position did not show its characteristics in $H_2O$-piperidine-$CO_2$ system.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
• /
• v.32 no.1
• /
• pp.32-39
• /
• 2012

New and renewable energy systems(solar thermal system, photovoltaic system, geothermal system, wind power system) are environmentally friendly technologies and these in South Korea are very important measures to reduce greenhouse-gas(GHG) and to push ahead with Green Growth. The purpose of this paper is to analyze GHG mitigation potential by distribution of solar thermal system in housing sector with bottom-up model called 'Long-range Energy Alternative Planning system'. Business as usual(BAU) was based on energy consumption characteristic with the trend of social-economic prospects and the volume of housing. The total amount of GHG emission of BAU was expected to continuous increase from 66.0 million-ton $CO_{2e}$ in 2007 to 73.1 million-ton $CO_{2e}$ in 2030 because of the increase of energy consumption in housing. The alternative scenario, distribution of solar thermal system in housing sector had GHG mitigation potential 1.54 million-ton $CO_{2e}$ in 2030. The results of this study showed that new and renewable energy systems made a contribution of reducing the use of fossil fuel and the emission of greenhouse-gas in building.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2005.11a
• /
• pp.60-75
• /
• 2005

천연가스차량이 배출하는 미연 탄화수소 중 약 80%이상이 메탄으로 구성 되어있다. 메탄은 그 자체로 유독성 물질은 아니지만 이산화탄소와 더불어 지구온난화를 유발하는 온실가스로 향후 강력한 규제가 예상되는 물질로 이를 저감하는 기술 개발이 이루어져야하나 연료 특성상 이를 줄이는데 어려움이 있다. 최근 연구에 의하면 천연가스엔진에 수소를 일정량(15%이상) 첨가할 경우 배출가스 및 성능 이 상당량 개선되는 결과를 보이고 있다. 이는 종래 천연가스 연소의 문제점인 지연된 화염 전파 속도를 수소 연료를 첨가함에 따라 화염 전파속도를 촉진시켜 적정한 연소를 야기 시켜 미연탄화수소 배출이 줄어들고 열효율도 향상되는 결과를 보이고 있다. 이와 같이 수소와 천연가스연료의 각각의 장점을 활용한 Hy-thane 엔진을 개발할 경우 무공해엔진에 근접한 초 저공해 동력장치 개발이 가능하며 이에 대한 상용화 측면에서 산업용 발전기, GEHP, 차량용 엔진 등 활용도가 크기 때문에 그 개발이 절실히 필요하다고 할 수 있다. 따라서 본 과제에서는 이중연료를 사용하는 수소-천연가스 기관을 개발하고 이를 효과적으로 제어할 수 있는 제어시스템을 개발하여, 기관효율 향상과 배기가스저감을 이루었다.