• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권1호
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• pp.60-67
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• 2021

본 연구에서는 CO2 포집을 포함하는 500 MWe 급 전기를 생산하는 순산소 석탄화력발전소에 대한 공정흐름도를 제시하였고, 기술경제성 평가를 수행하였다. 이 석탄화력발전소는 순환 유동층 보일러(CFB), 초초 임계 증기 사이클 증기 터빈, 보일러에서 배출되는 배기가스내 수분과 오염물질을 제거하는 배기가스 정제 장치(FGC), 산소 분리 초저온 공정(ASU), 이산화탄소를 분리하는 극저온 공정(CPU)을 포함한다. 건식 배기가스 재순환(FGR)은 CFB연소기내 온도 제어와 고농도 CO2 배출을 위하여 사용되었다. 이 순산소 석탄화력발전소의 열효율을 증가시키기 위하여 FGR 흐름에 대한 열교환, ASU에서 배출되는 질소 흐름에 대한 열교환, 그리고 CPU 내 기체 압축기의 열 회수를 고려하였다. FGR열교환기의 온도차(ΔT)의 감소는 배기가스의 더 많은 폐열 회수를 의미하며, 전기 및 엑서지 효율을 증가시켰다. FGR열교환기의 ΔT가 10 ℃ 에서 FGR과 FGC 주변의 연간 비용이 최소가 되었다. 이때, 전기 효율은 39%, 총투자비는 1371 M$, 총생산비용은 90 M$, 그리고 투자수익률은 7%/y, 그리고 투자회수기간은 12년으로 예측되었다. 본 연구를 통하여 순산소 석탄화력발전소의 열효율 향상을 위한 열교환망이 제시되었고, FGR 열교환기의 최적 운전 조건이 도출되었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.194-194
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• 2011

현대 사회에서 차량을 비롯한 선박, 항공기와 같은 각종 수송수단들은 그 용도와 형태도 다양하고 널리 보급되어있을 뿐만 아니라 각 분야에서 없어서는 안 될 필수품이 되어 있다. 그러나 수송수단의 수와 활용빈도수가 증가함에 따라 그로 인한 차량화재, 선박화재 그리고 항공기화재 등과 같은 특수화재의 발생에 따른 재산 및 인명피해의 문제점들도 함께 늘어나고 있는 실정이다. 2009년 기준, 1년 동안의 전체 화재발생건수 47,071건 가운데 차량화재의 발생건수가 5,958건으로서 전체의 12.6% 정도를 차지하였다. 그뿐만 아니라 차량 내장재의 주 재질은 가연성을 지닌 열가소성 합성수지들로서 화재가 발생하였을 경우, 다량의 가연성 가스 및 독성가스를 방출하기 때문에 인명 및 재산 피해를 증가시키는 문제점을 갖고 있다. 하지만 아직까지도 이와 같은 수송수단에 대한 화재를 예방하거나 피해를 최소화할 수 있는 화재진압대책 등에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고 과학적이며 체계적인 대응방안을 수립하기 위한 기초 자료를 확보하고 이를 통한 수송수단의 화재안전성을 분석하고자 각종 수송수단에서 사용되는 오일을 대상으로 연소특성 분석 및 화재하중에 관한 연구를 수행하였다. 분석 대상 오일은 연료용과 부속용 오일로 크게 분류되며, 연료용 오일로는 차량용 경유와 휘발유 그리고 군용차량용 경유, 항공기용 백등유와 제트유, 선박용 고유황경유 등을 선정하였다. 부속용 오일로는 브레이크오일, 파워오일, 엔진오일, 자동변속기오일, 수동변속기오일을 대상으로 각각 일반용과 고급형 2가지씩 시료를 선정하여 분석을 수행하였다. 분석방법은 대상오일들의 기초물성을 고찰하기 위해서 비중계를 이용하여 각 시료들의 비중을 측정하였으며, 문헌으로부터 끓는점, 어는점 및 점도 등을 조사하였다. 또한, 대상오일들의 착화특성을 살펴보고자 콘칼로리미터와 인화점 측정기 및 발화점 측정기 등을 이용하여 발열량, 착화시간, 발연량, 발화점, 인화점 등을 측정하였다. 대상오일들의 물성 및 착화특성에 대한 측정결과를 살펴보면, 비중은 $725.8{\sim}1072.0kg/m^3$ 정도의 값을 나타냈고, 인화점은 영하의 인화점을 갖는 휘발유의 경우, 장비의 특성상 분석이 곤란하여 측정하지 못하였으며, 다른 시료들은 $45.3{\sim}266.6^{\circ}C$정도의 값을 나타냈다. 발화점은 $325.7{\sim}600.6^{\circ}C$정도의 값을 갖는 것으로 나타났다. 따라서 이와 같은 결과들을 활용하면 차량, 선박, 항공기 등에 대한 화재발생과 관련된 화재안전성을 분석하고 이를 통한 수송시스템의 화재에 대한 예방 및 대응 방안의 효율성을 높일 수 있을 것으로 생각된다.

• 청정기술
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• 제19권1호
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• pp.30-37
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• 2013

본 연구에서는 함수율 32.3 wt%인 저등급 석탄을 유중증발 건조한 후 고속 원심분리 장치에서 기름을 분리하여 연료 특성을 분석하였으며, 유중증발 건조시간이 6, 10분일 때 석탄의 함수율은 각각 5.0, 4.2 wt%까지 감소하였다. 유중증발 건조 후 석탄의 고위발열량은 11,442.0 kJ/kg-wet에서 27,816.0 kJ/kg-wet로 증가하였다. 유중증발 건조한 석탄을 상온에서 원심분리장치로 기름을 분리한 석탄의 기름 함량은 15.0 wt%이나 건조 석탄을 80, 100, $120^{\circ}C$로 재가열하여 기름을 원심분리하면 각각 9.7, 9.3, 8.5 wt%로 줄어들었으며 석탄 직경별 기름 함량차이는 미약하였다. 원심분리 장치에서 회수한 기름은 유중증발 건조용 기름으로 재사용한다. 저등급 석탄을 대상으로 열중량분석(thermogravimetric analysis, TGA)을 수행한 결과, 건조 후 $120^{\circ}C$로 재가열한 석탄은 석탄입자 크기에 따른 무게변화는 거의 없었으며 이것은 원심분리 장치 성능이 석탄입자의 크기에는 영향을 받지 않기 때문이다. 또한, 미분열중량 분석(derivative thermogravimetry, DTG)을 수행한 결과에 의하면 원시료 석탄은 $400^{\circ}C$에서 휘발분이 가스화되면서 피크가 나타났고 유중증발 건조한 석탄의 경우 $350^{\circ}C$에서 1차 피크, $400^{\circ}C$에서 2차 피크가 발생하였다. 1차 피크는 유중증발 건조과정 중에 석탄내부의 수분과 치환된 기름 때문으로 사료되었다. 또한, $80^{\circ}C$, $100^{\circ}C$, $120^{\circ}C$로 재가열하여 기름을 분리한 석탄시료들의 피크가 기름을 분리하지 않은 석탄의 피크보다 작은 것은 원심분리 장치에 의해 기름이 일정량 분리되었기 때문이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권6_3호
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• pp.1691-1710
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• 2020

본 연구에서는 평택과 부산의 초등학교를 대상으로 학교 주변과 교실 내를 포함하여 총 16개 지점에서 PM2.5(particulate matter less than 2.5 ㎛ in diameter) 및 PM10(particulate matter less than 10 ㎛ in diameter)을 동시에 측정하였고, 이 결과를 여러 국외 선행연구 리뷰를 통해서 획득한 실내·외 PM2.5 및 PM10 측정 농도 및 I/O ratio(Indoor/Outdoor ratio)와 비교하였다. 선행연구는 총 30건의 연구에서 144건의 사례를 수집하여 이를 실내활동, 측정 계절, 건물용도, 주변환경에 대해 다양한 항목별로 분류하여 본 연구의 측정결과와 비교하였다. 선행연구 결과에서 PM2.5는 흡연활동이나 요리활동 등의 실내 연소작용이 없는 환경에서는 외기농도가 실내농도에 중요한 영향을 미치는 반면, PM10은 외기농도와 함께 물리적 활동에 따른 재 비산이 중요한 실내 배출원일 것으로 보인다. 평택과 부산의 초등학교에서의 측정결과도 선행연구 리뷰 결론을 뒷받침하는 양상을 보였고, 공기청정기 사용이 미세먼지 저감에 효율적인 것으로 나타났다. PM2.5와 PM10은 실내 배출원 및 외기와의 상호작용 영향이 다를 수 있으며 환기방식에서는 강제환기가 자연환기보다 PM2.5와 PM10의 실내농도 감소에 더 효율적일 수 있는 것으로 보인다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.36-43
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• 2024

폐어망은 해양 플라스틱 폐기물의 50% 이상을 차지하며, 해양생태계를 파괴하는 주요 원인으로 지목되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 폐어망은 소각, 매립, 기계적 재활용 등의 방법으로 처리되고 있으나, 부가가치가 낮은 제품으로 재활용되며, 오염 물질을 배출한다는 한계가 존재한다. 하지만 플라스틱 고분자로 구성된 폐어망은 열분해 방법을 통해 처리할 경우, 합성가스 및 열분해유와 같은 유용한 자원으로 재활용할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 CO₂ 기반에서 폐어망을 촉매 열분해하여 고순도의 H₂를 생산하는 공정을 제안하였다. 제안된 공정은 다음 3단계로 구성된다. 첫째, 전처리 된 폐어망을 CO₂ 기반 하 Ni/SiO₂ 촉매 열분해 반응을 통해 합성가스 및 열분해유를 생산한다. 둘째, 생성된 열분해유를 연소시켜 열분해 반응의 에너지원으로 재사용한다. 마지막으로, 합성가스를 WGS (Water-Gas-Shift) 및 PSA (Pressure Swing Adsorption)를 통해 고순도의 H₂로 전환한다. 본 연구에서는 제안된 공정의 열분해 결과를 일반적인 열분해 조건인 기존 N₂ 기반 열분해 결과와 비교하였다. 시뮬레이션 결과, 폐어망 500 kg/h을 열분해 시 N₂ 기반에서는 2.933 kmol/h의 고순도 H₂를, CO₂ 기반에서는 3.605 kmol/h 의 고순도 H₂를 생산 가능했다. CO₂ 기반 폐어망 열분해에서 CO 생산이 향상되어 최종적으로 H₂ 생산량이 증대된 결과가 도출되었다. 또한 폐어망 열분해 시 CO₂ 기반에서는 공정 운전 과정에서 배출되는 CO₂를 포집 후 활용함으로써, N₂ 기반 열분해에 비해 CO₂ 배출량을 89.8% 줄일 수 있었다. 연구 결과를 바탕으로 CO₂ 기반에서의 제안 공정은 폐어망 재활용과 더불어 친환경적인 수소 연료생산이라는 목표를 달성할 수 있을 것으로 기대된다.