• 에너지공학
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• 제11권2호
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• pp.81-89
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• 2002

석탄가스화 복합발전(IGCC)은 석탄을 가스화하고 가스화된 연료를 사용하여 전기를 생산하는 기술로 기존의 석탄 전환 기술에 비해 전환율이 높고 환경 영향이 적은 것으로 알려져 있다 특히 우리나라와 같이 전력 생산 분야에서 석탄 화력의 비중이 높은(2001년 6월 기준, 29.6%, 한전통계자료)나라에서 급격히 강화되는 석탄 화력 발전 방식에 대한 오염물 배출량 제한에 대처하기 위해 기존 석탄 화력의 대안으로 석탄가스화 복합발전이 부각되고 있다. 본 연구에서는 국내 도입이 임박한 IGCC상용설비를 대상으로 한 시스템 설계 연구를 수행하였다. 분류층 가스화 공정을 채용한 2가지 종류의 IGCC시스템으로, 고효율 IGCC와 저비용 IGCC에 대해 시스템 연계 최적화를 고려하여 시스템을 설정하였다. 각 시스템에 대해 AspenPlus등을 사용한 시스템 시뮬레이션 모델을 개발하고 성능 계산을 수행하였으며 특히 저비용 IGCC 시스템에 대해서는 시스템 옵션 스터디와 공기 추출율에 따른 민감도 분석을 수행하였다. 열성능 계산 결과 고효율 IGCC 시스템의 효율이 42.6%(HHV, Net)으로, 저비용 IGCC 시스템에 75% 공기 추출율을 적용한 경우 40%(HHV, Net)으로 나타났다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.227-240
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• 2010

Coal gasification is heading for a great future as one of the cleanest energy sources, which can produce not only electricity and heat, but also gaseous and liquid fuels from the synthesis. The work focuses on 300MW shell type one-stage entrained flow coal gasifier which is used in the Integrated coal Gasification Combined Cycle(IGCC) plant as a reactor. As constructing an IGCC plant is considerably complicated and expensive compared with a pulverized-coal power plant, it is important to determine optimum design factors and operating conditions using a computational fluid dynamics (CFD) model. In this study, the results of numerical calculations show that $O_2$/Coal ratio, 0.83, Steam/Coal ratio, 0.05, coal particle diameter, $100{\mu}m$, injection angle, $4^{\circ}$ (clockwise) are the most optimum in this research.

• 에너지공학
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• 제6권1호
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• pp.104-113
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• 1997

본 연구에서는 상용공정모사기인 ASPEN PLUS를 이용하여 건식탄공급, 산소사용 분류층 가스화기인 Shell가스화공정, 저온가스정제공정, GE MS7001FA가스터빈, 삼압.자연순환식 폐열회수보일러, 재열복수식 증기터빈 및 극저온 산소분리공정을 채용한 IGCC시스템에 대하여 성능해석 모델을 개발하고 시스템 성능해석을 위한 민감도분석을 수행하였다. 본 모델의 적정성은 설계조건에서 대상탄을 이용한 정상상태 성능해석 결과를 타 시뮬레이션 결과와 비교함으로서 검증하였다.$^{1)}$ . Illinois#6탄을 대상으로 수행한 시뮬레이션 결과는 투입되는 탄에 함유된 수분의 양이 증가함에 따라 가스화기의 온도가 감소하며, 회분 및 황이 많은 경우에 현열손실이 증가하여 시스템 효율이 감소하였다. 개발된 모델을 이용하여 가스화기의 운전압력, 증기/석탄비율 및 산소/석탄비율에 따르는 시스템의 민감도분석을 수행한 결과 운전압력 증가에 따라 가스화기 노내온도가 상승하며, 가연성가스(CO＋H2) 생성율이 감소하였다. 증기/석탄비율 변화분석에서는 공급증기의 양을 변화시키면 가연성가스의 최고생성점이 보다 낮은 산소/석탄비율에서 나타남을 알 수 있었다. 또한 산소/석탄비율 변화분석에서는 증기/석탄 공급비율 0.2에서 산소/석탄 공급비율이 0.77인 경우에 가장 최적의 운전조건임을 알 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권5호
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• pp.199-205
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• 2018

IGCC(integrated gasification combined cycle) 발전소에서 발생된 석탄회로부터 발포 및 비발포 지오폴리머를 제조하고, 그 내수성을 평가하였다. 시편을 30일간 물에 침지하여 미세구조 변화 및 침지액의 알칼리도 변화를 측정함에 있어 지오폴리머 발포여부, 상온재령 조건, 그리고 침지시간을 변수로 실험하였다. Si-sludge를 0.1 wt% 첨가한 지오폴리머에는 직경이 1~3 mm인 기공들이 발생하여 우수한 발포성을 보였고, calcium-silicate-hydrate 결정상이 생성되었다. 침지실험에서 침지액의 pH가 시간에 따라 증가하는 것은 경화제로 사용된 알칼리 활성화제 중에서 미반응된 것이 물에 녹아나왔기 때문이다. 침지액의 pH 변화로부터 발포된 시편이 제조과정에서 비발포 시편에 비해 지오폴리머 반응이 더 빨리 완결됨을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 IGCC 석탄회를 재활용한 발포 및 비발포 지오폴리머를 성공적으로 제조할 수 있었으며, 향후 내수성이 필요한 분야에 IGCC 석탄회 기반 지오폴리머를 적용하기 위해 필수적인 상온재령 시간, 발포/비발포 유무, 침지 시간 등에 대한 공정 데이터들을 확보하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제27권6호
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• pp.319-326
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• 2017

본 연구에서는, IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle: 석탄가스화 복합발전)에서 배출되는 용융 슬래그로 부터 지오폴리머를 제조하여 알칼리 활성화제의 몰농도, W/S 비(water/ solid ratio), 재령일에 따른 비중과 압축강도 등 물리적 특성을 분석함과 동시에 발포제인 Si 슬러지를 첨가하여 경량화 소재로서의 가능성을 고찰하였다. 특히 경량 지오폴리머의 강도 특성향상을 위하여 복합 활성화제 및 pre-curing 공정을 적용하였다. 단일 활성화제를 사용한 경량 지오폴리머의 압축 강도는 9.5 MPa이었으나, 복합 활성화제로 제조할 경우 2~5배 정도의 압축강도 증진 효과를 나타내었다. 더군다나, pre-curing을 실시한 경량 지오폴리머의 경우, pre-curing하지 않은 시편들에 비해 18~48 % 가량 높은 압축강도 값을 보였다. 본 연구에서 복합 활성화제와 pre-curing 공정의 도입으로 얻어진 경량 지오폴리머의 최고 압축강도는 40 MPa(3일 재령하여 밀도가 $1.83g/cm^3$인 시편)로서 시멘트 콘크리트에 필적하였다. XRD 결정상 분석과 SEM을 이용한 미세구조 분석을 통하여 지오폴리머 표면에서 C-S-H 겔(sodium silicate hydrate gel)의 모상에 꽃봉오리 모양의 zeolite 결정상이 균일하게 분포된 것을 확인할 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제27권2호
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• pp.38-47
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• 2018

석탄가스화 복합발전(IGCC)은 석탄을 합성가스로 전환시키는 친환경, 고효율 차세대 에너지 생산기술이다. IGCC 공정의 부산물은 대부분 슬래그 형태로 배출된다. IGCC 슬래그는 연간 약 14만톤이 발생되지만 재활용은 아직 초기단계이다. 본 연구에서는 국내 한 실증 설비에서 배출된 IGCC 슬래그의 알칼리 활성 시멘트로서의 가능성에 대해 평가하였다. IGCC 슬래그를 규산소다 수용액과 가성소다를 혼합한 알칼리 자극제로 양생한 시료는 평균 4.5 MPa의 압축강도를 나타내었으나 다소 팽창하였다. 에틸렌 글리콜법으로 검출되지 않을 정도의 미량의 유리석회(free CaO)가 원인일 것으로 추측되었다. 한편 IGCC 슬래그를 알루민산 소다와 가성소다를 혼합한 알칼리 자극제로 양생한 시료는 평균 10 MPa의 압축강도를 나타내었으며 수산화소달라이트와 $C_3AH_6$가 새로운 결정상으로 생성되었다. IGCC 슬래그는 알칼리 활성 시멘트로서 활용이 가능할 것으로 평가되지만 강도 성능의 향상과 팽창 문제를 완화시킬 수 있으며 최적의 배합비율을 도출 및 적절한 배합법을 포함하는 정량적인 접근이 필요할 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제7권3호
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• pp.187-194
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• 2001

석탄가스화 복합발전(IGCC)의 탈황공정에 사용되는 비아연계 탈황제 중 경제성이 우수한 천연망간광석을 이용하여 황화수소 제거반응에 대한 특성을 연구하였다. $H_2S$와 천연망간광석 탈황제 사이의 반응에 대한 초기 반응 속도를 $400{\sim}800^{\circ}C$의 온도범위에서 열중량 분석기로 실험하였다. 그 결과로 황화수소 제거반응 시 초기 반응은 1차 반응이었고, 반응속도상수는 Arrhenius 식에 잘 적용할 수 있었다. 또한 황화반응이 확산에 의해 제어되는 조건에서 농도 구배가 선형을 나타내었으며, 이를 통하여 유효 확산 계수를 온도에 따른 Arrhenius식으로 나타내었다. 이 결과를 통하여 황화 반응 시 확산에 대한 활성화 에너지와 반응 빈도 인자를 구하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.865-871
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• 2012

최근 고유가와 천연가스 수요 상승에 따른 가격 상승으로 인하여 상대적으로 낮은 가격의 석탄을 이용한 에너지 생산이 주목을 받고 있다. IGCC를 비롯한 석탄가스화 분야는 오래전부터 청정화석연료를 이용한 유망한 기술로 각광받아 왔었다. 본 연구에서는 이러한 석탄가스화 기술을 이용하여 합성천연가스를 생산하는 실제 프로젝트 개발단계에서 석탄가스화기 선정을 위한 기술적 검토를 수행하였다. 합성천연가스 생산에 적합하다고 판단되는 가스화기로써 고정층 슬래그 가스화기, 습식 분류층 가스화기, 건식 분류층 가스화기를 검토 대상으로 선정하여 연구를 진행하였다. 선정된 가스화기별 주요 공정 특징 및 성능에 대하여 검토하였으며, 종합검토내용을 토대로 합성천연가스 생산시 석탄가스화기 선정방향에 대하여 제시하였다.

• 한국환경보건학회지
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• 제36권2호
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• pp.136-140
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• 2010

The integrated gasification combined cycle (IGCC) is one of the most promising proposed processes for advanced electric power generation that is likely to replace conventional coal combustion. This emerging technology will not only improve considerably the thermal efficiency but also reduce or eliminate the environmentally adverse effects normally associated with coal combustion. The IGCC process gasifies coal under reducing conditions with essentially all the sulfur existing in the form of hydrogen sulfide ($H_2S$) in the product fuel gas. The need to remove $H_2S$ from coal derived fuel gases is a significant concern which stems from stringent government regulations and also, from a technical point of view and a need to protect turbines from corrosion. The waste seashells were used for the removal of hydrogen sulfide from a hot gas stream. The sulphidation of waste seashells with $H_2S$ was studied in a thermogravimetric analyzer at temperature between $600^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$. The desulfurization performance of the waste seashell sorbents was experimentally tested in a fixed bed reactor system. Sulfidation experiments performed under reaction conditions similar to those at the exit of a coal gasifier showed that preparation procedure and technique, the type and the amount of seashell, and the size of the seashell affects the $H_2S$ removal capacity of the sorbents. The pore structure of fresh and sulfided seashell sorbents was analyzed using mercury porosimetry, nitrogen adsorption, and scanning electronmicroscopy.

• 에너지공학
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• 제11권3호
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• pp.187-193
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• 2002

가스화복합발전기술은 석탄 또는 중질유 등의 기존 발전연료 뿐만 아니라 잔사유 또는 나무와 같은 다양한 연료를 가스터빈에 사용할 수 있어 차세대 발전방식으로 부각되고 있다. 본 논문은 이러한 가스화 복합발전에서 가스화 하여 나온 저열량의 합성가스를 천연가스연료로 설계된 가스터빈에 사용할 때 가스터빈의 성능을 예측하였다. 이를 위해 제한된 설계 데이터로부터 가스터빈의 거동을 예측하는 시스템 적인 방법을 사용하여 발전용 GE 7FA가스터빈에 설계연료인 천연가스와 4가지의 다른 종류의 합성가스를 사용할 때 가스터빈의 설계조건과 탈 설계조건 성능을 예측하였다.