• 한국가스학회지
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• 제19권6호
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• pp.8-14
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• 2015

합성가스(SNG)는 석탄 가스화를 통하여 얻어지는 가스연료로서, 고유가로 인한 천연가스가격 상승을 대비할 수 있는 대체연료 중의 하나로 주목받고 있다. 본 연구에서는 메탄 90.95%, 프로판 6.05%와 수소 3%의 조성비를 갖는 SNG연료 모사가스와 압축천연가스 (CNG)를 11리터 급 CNG 엔진에 적용하여 연소 및 배기 특성을 비교실험 하였다. 연료공급시스템, 분사시기 등 엔진의 연소제어인자를 일정하게 하고 전부하 운전조건에서 엔진회전수 변화에 따른 출력, 열효율, 연소 안정성 및 배기특성을 비교하였다. 1260rpm, 전부하 운전조건에서 노킹특성도 분석하였다. SNG 연료를 사용했을 때 출력 저하 없이 연소안정성이 향상되어 열효율이 증가하였다. 질소산화물($NO_x$)의 배출은 CNG연료의 경우에 비해 증가되었으나 이산화탄소($CO_2$)의 배출은 감소하였다. SNG 연료를 이용하여 운전할 경우 내노킹성이 향상되었다.

• 한국가스학회지
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• 제22권2호
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• pp.67-71
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• 2018

메탄을 주성분으로 하는 일반적인 합성천연가스의 열량은 $9,300kcal/m^3$ 이하이며, 이러한 합성천연가스를 국내에서 도시가스로 사용하기 위해서는 $10,200kcal/m^3$로의 증열이 필요하다. 일반적으로, 합성천연가스의 열량조절에는 프로판가스를 상용하나, 가격의 변동폭이 크고 대체로 합성천연가스의 제조원가보다 비싸왔다. 그러므로 프로판을 통한 증열 대신 고열량의 합성천연가스를 직접 생산할 수 있다면, 합성천연가스의 생산가격을 상당히 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 미국 NETL 분석 자료를 기반으로, 메탄이 주성분인 합성천연가스의 제조 및 증열과 고열량 합성천연가스의 직접 제조 시의 원가를 비교분석하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.412-419
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• 2012

Increasing demand for natural gas and higher natural gas prices in the recent decades have led many people to pursue unconventional methods of natural gas production. POSCO-Gwangyang synthetic natural gas (SNG) project was launched in 2010. As the market price of natural gas goes up, the increase of its price gets more sensitive due to the high cost of transportation and liquefaction. This project can make the SNG economically viable. In parallel with this project, KEPCO (Korea Electric Power Corporation) joined in launching the SNG Quality Standard Bureau along with KOGAS (Korea Gas Corporation), POSCO and so on. KEPCO Research Institute is in charge of SNG fueled gas turbine combustion test. In this research, several combustion tests were conducted to find out the effect of hydrogen contents in SNG on gas turbine combustion. The hydrogen in synthetic natural gas did not affect on gas turbine combustion characteristics which are turbine inlet temperature including pattern factor and emission performance. However, flame stable region in ${\Phi}$-Air flow rate map was shifted to the lean condition due to autocatalytic effect of hydrogen.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.75.1-75.1
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• 2011

Coal gasification is considered as one of the most prospective technologies in energy field since it can be utilized for various products such as electricity, SNG (Synthetic Natural Gas or Substitute Natural Gas) and other chemical products. Among those products from coal gasification, SNG is emerging as a very lucrative product due to the rising prices of oil and natural gas, especially in Asian countries. The process of SNG production is very similar to the conventional IGCC in that the overall process is highly dependent on the type of gasifier and coal rank. However, there are some differences between SNG production and IGCC, which is that SNG plant requires higher oxygen purity from oxygen plant and more complex gas cleanup processes including water-gas shift reaction and methanation. Water-gas shift reaction is one of the main process in SNG plant because it is a starting point for the latter gas cleanup processes. For the methanation process, syngas is required to have a composition of $H_2$/CO = 3. This study reviewed various considerations for water-gas shift process in a conceptual design on an early stage like a feasibility study for a real project. The factors that affect the design parameters of water-gas shift reaction include the coal properties, the type of gasifier, the overall thermal efficiency of the plant and so on. Water-gas shift reaction is a relatively proven technology compared to the other processes in SNG plant so that it can reduce technological variability when designing a SNG project.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.147-148
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• 2014

This article describes an investigation of flame stability characteristics with various compositions of synthetic natural gas (SNG) in dual swirl combustor. The objective of this study is to investigate the flame stabilization, flame structure, fuel compatibility using chemiluminescence measurement in SNG with varying fuel compositions. As experimental conditions, hydrogen content was adjusted from 0 to 11%. Experimental results show that the addition of hydrogen has a major effect on flame behavior due to the higher burning rates associated with hydrogen consequently, The higher reaction activity of hydrogen has extended lean blow-off limit. Especially, DI flame limit has improved more 12.1%.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.109-112
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• 2015

This article describes a cellular instability and laminar burning velocity of simulated synthetic natural gas(SNG) including 3% hydrogen. In this study, experimental apparatus is employed using cylindrical bomb combustor, and investigation is carried out with high speed camera and Schlieren system. The cellular instability is caused by the buoyancy, hydrodynamic instability. Unstretched burning velocity can be determined by extrapolated stretch rate of zero point from measured results. These results were also compared with numerical calculation by Chemkin package with GRI 3.0, USC-II, WANG, C3 Fuel mechanism. As an experimental conditions, equivalence ratios was adjusted from 0.8 to 1.3. From results of this work, the one was found that the cellular instability has occurred by effect of thermal expansion rate and flame thickness. As the other results, unstretched laminar burning velocity was best coincided with GRI 3.0 mechanism.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권3호
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• pp.420-424
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• 2019

포항산업과학연구원(RIST, Research Institute of Industrial Science & Technology)-고등기술연구원(IAE, Institute for Advanced Engineering)에서 제안한 합성천연가스(Synthetic Natural Gas, SNG) 제조공정(3개의 단열반응기와 1개의 등온반응기로 구성됨)에서, 합성가스와 함께 스팀을 공급함으로써 메탄화반응과 수성가스전환반응을 동시에 반응시켜 촉매층의 온도와 촉매 비활성화를 제어하였다. SNG 공정개발을 위해 본 연구에서는, 포항산업과학연구원에서 제조한 니켈계 촉매를 사용하여 낮은 $H_2/CO$ 비($CO_2$ 22% 포함) 조건에서의 메탄화반응 특성을 평가하였다. 운전조건(1차 단열반응기의 $H_2O/CO$ 비, 4차 등온반응기의 운전온도 범위 등)은 이전의 연구 결과를 반영하였으며, 동일한 조건을 유지하면서 파일럿 규모의 SNG 공정을 운전하였다. 그 결과, 파일럿 규모의 SNG 공정은 안정적으로 운전되었으며, CO 전환율 100%, $CH_4$ 선택도는 96.9% 그리고 $CH_4$ 생산성은 $660ml/g_{cat}{\cdot}h$의 값을 얻었다.

• 청정기술
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• 제20권1호
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• pp.57-63
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• 2014

본 연구에서는 합성천연가스(synthetic natural gas, SNG)를 생산하기 위한 공정 개발을 위해 $H_2/CO$ 비가 낮은 합성가스를 이용하여 스팀과 함께 메탄화 반응을 수행하였다. 본 실험과 같은 조건에서는 수성가스 전환반응과 메탄화 반응이 동시에 일어나며, 스팀양이 적을 경우 촉매의 비활성화가 발생할 수 있다. 때문에, 스팀 양에 대한 반응특성을 수행하였으며, 더불어 고농도의 $CO_2$가 함유된 합성가스에 대한 메탄화 반응특성도 함께 고찰하였다. 그 결과, 스팀의 공급으로 인하여 촉매 층내의 온도를 낮출 수 있었으며, 메탄화 반응과 수성가스전환반응이 동시에 일어났음을 확인할 수 있었다. 고농도의 $CO_2$가 함유된 합성가스의 메탄화 반응에서는 조금 낮은 메탄 수율을 보였지만, 장기운전(1,000 h) 결과로부터 본 연구에서 수행한 합성가스의 조건을 SNG 공정에 적용이 가능할 것으로 확인되었다.

• 에너지공학
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• 제26권2호
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• pp.1-11
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• 2017

최근 합성천연가스(synthetic natural gas, SNG)의 사용과 합성천연가스를 생산하는 플랜트의 실증 운영이 증가하고 있다. SNG 플랜트는 다양하게 개발된 여러 합성 공정 기술이 적용되고 있으며, 이러한 공정의 특성상 고온, 고압의 운전 조건을 가진다. 기존 여러 연구들은 주로 합성천연가스 생산을 위한 화학적 합성 공정의 변수와 공정 최적화에 대한 연구에 집중되어 왔다. 이에 비해, 기존 산업 플랜트와는 다소 차별되는, 공정 특성으로 인한 SNG 플랜트의 기계적 손상과 유지보수 기법에 대한 연구는 많지 않다. 본 연구에서는 SNG플랜트의 주요 배관계통에 대해 ASME B31.3에 의거한 배관 시스템 응력 해석을 수행하였다. 또한 특이 부위에 대해 상세 국부 응력 해석을 수행하였다. 해석 결과로부터 배관 주요부위 중 파손 리스크가 높은 취약부의 위치를 선정하였다. 이 위치들은 배관 위험도 관리 대상으로 활용할 수 있다. 배관 시스템 응력 해석은 설계 운전조건과 실제 운전조건을 고려하여 수행되었다. 배관 시스템 응력 해석을 통해 도출된 주요 부위에 대해서는 국부적 상세 응력 해석을 위해 유한 요소 해석이 수행되었다. 발생되는 상세 응력 값은 가스화 반응기 및 하부 곡관부 대한 ASME B31.3 코드 표준을 만족하였다. 하부 곡관부의 경우 수직 변위를 제한하는 것이 구조적으로 안전 향상에 좋을 것으로 파악되었다. 수행된 해석결과는 향후 위험도 기반 유지 보수 검사 및 안전 운영에 대해 기반 정보로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.