• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.218-225
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• 2014

석탄의 가스화는 촉매 도입 시 온순 조건에서 가능하나, 석탄 내 회분에 의한 비활성화에 의해 반복적인 촉매 활용이 힘들다. 이에 본 연구에서는 삼화 원탄에서 회분을 제거하여 삼화 무회분탄(ash-free coal, AFC)을 제조한 후 가스화 반응성을 원탄과 비교하여 알아보았다. 우선 원탄을 대상으로 고정층 반응기에서 수증기 공급량, 공간 속도(space velocity), 온도 및 촉매를 변수로서 가스화 조건을 결정하였다. 고체상 혼합법으로 다양한 촉매 도입 시, 유동성을 갖는 $K_2CO_3$가 가장 높은 활성을 보였다. 무회분탄은 원탄보다 낮은 반응성을 보였으며, 이는 용매(1-methylnaphthalene, 1-MN)를 이용한 고온 추출 및 건조 공정 중에 소모된 산소 기능기 함량과 증가된 탄화도(carbonization)에 기인한다. $K_2CO_3$ 가 혼합된 무회분탄의 반응성은 급격히 증가하여 낮은 온도 ($700^{\circ}C$)에서도 높은 전환율을 보였다. 이때 $H_2/CO$와 $CO_2/CO$ 비율도 증가하는데, 이는 촉매에 의해 수성가스전환(water-gas shift) 반응이 활성화됨에 기인한다. 본 연구에서는 무회분탄의 저온 촉매 가스화 반응을 통해 석탄 가스화 공정의 경제성이 개선될 수 있음을 확인하였다.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제4권2호
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• pp.80-88
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• 2010

In order to offer a better understanding of air pollution of China as well as East Asia we attempted to characterize the chemical properties of the raw coal materials mined in China and their combusted bottom ashes generated from coal fired power plant. To this end, we measured the chemical characteristics of individual bottom ashes and feed coal fragments collected at a coal fired power generator which was operated with the raw coal dug at a coal mine in China. The chemical properties of these two sample types were determined by a synchrotron radiation X-ray fluorescence (SR-XRF) microprobe method. Through an application of such technique, it was possible to draw the 2D elemental maps in and/or on raw coal fragments and fired bottom ashes. The pulverized fine pieces of feed coal mainly consisted of mineral components such as Fe, Ca, Ti, Ca, and Si, while Fe was detected as overwhelming majority. The elemental mass of combusted bottom ash shows strong enrichment of many elements that exist naturally in coal. There were significant variations in chemical properties of ash-to-ash and fragment-to-fragment. Although we were not able to clearly distinguish As and Pb peaks because of the folding in their X-ray energies, these two elements can be used as tracers of coal fire origin.

• 한국결정성장학회지
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• 제6권4호
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• pp.627-639
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• 1996

분기별 안산 및 보령 석탄회에 대한 특성변화를 조사하였고 안산 석탄회에 대한 수비 선별시 산처리의 영향을 고찰하고자 하였다. 분기별 안산 및 보령 석탄회의 주결정상은 mullite와 quartz였고, 주성분은 $Al_{2}O_{3}$와 $SiO_{2}$로서 발전소 및 채취시기에 따른 큰 변화가 없었다. 반면, 입도분포는 수 $\mu\textrm{m}$에서 백 $\mu\textrm{m}$ 이상의 넓은 입도분포를 갖으며 morphology는 안산 석탄회의 경우에 큰 변화가 있었다. 따라서 석탄회는 점토의 대체원료로 사용가능하나 원ㄹ의 안정적 수급을 위해서는 반드시 선별화가 선탱되어야 한다. 안산 석탄회의 수비처리시 pH를 조절함으로서 분산성이 향상되었기 때문에 4단계에서 대부분 cenosphere를 얻을 수 있었고 입도분포도 감소하였다. 또한 4단계에서 포집된 시료의 비표면적은 비처리 석탁회보다 크게 감소한 $1.24\;m^{2}/g$이었다.

• 공업화학
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• 제21권5호
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• pp.553-558
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• 2010

순환유동층에서 나타나는 국내 무연탄의 낮은 연소성을 극복하고 비산재로 배출되는 미연분의 손실을 극복하기 위하여 분탄과 비산회를 혼합하여 성형한 성형탄과 무연탄의 혼소를 0.1 MW급 순환유동층에서 수행하였다. 비교 시험에서 원탄 연소는 다량의 미분의 비산과 연소로 상부에서의 과열을 일으켰으나 조립탄 연소의 경우 미분을 제거하였으므로 일정한 온도에서 연소되었고 운전이 가장 안정적이었다. 조립탄과 원탄이 혼합된 석탄은 다소 운전이 불안하였으나 원탄만을 연소시킬 때보다는 안정적 연소가 가능하였다. 조립탄에 성형탄을 혼합한 경우 조립탄 연소의 경우와 같이 원활한 운전이 가능하였다. 본 연구는 상용 순환유동층 보일러에서 성형탄 혼소가 국내 무연탄의 연소성 개선에 도움이 됨을 보여 주었다.

• Steel and Composite Structures
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• 제38권1호
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• pp.79-86
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• 2021

Due to the complex geological conditions, a large number of high quality coal seams was buried in the western of China which cannot be mining in open-pit methods. The dynamic properties of that coal cannot be studied easily in real site for the complex working condition. The compound coal blocks made on the basis of the real situation were studied in the laboratory. The physical and mechanical properties of the compound coal blocks and the raw coal were contrasted by using the UCS tests. The results show that the compound coal blocks made by mixing coal powder, cement and water in proportion of 2.5:2:1 are the closest to that of standard raw coal. Then the propagation of strain waves and crushing effects on the coal were studied in the compound coal blocks by using the super dynamic strain test system and the numerical calculated method of ANSYS/LS-DYNA. The results show that the diameter of the crushing zone in the compound coal blocks was similar to that in the numerical results. The fractures distribution in laboratory tests also has a similar trend to the calculation results. The measured strain waves at the distance of 50 cm, 100 cm, and 150 cm from the center of the charge are mainly concerned at -1.0×104 με and have a similar trend as that in the numerical simulation.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.211-218
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• 2022

석탄재는 시멘트 클링커의 실리카와 알루미나질 공급원으로서 활용이 고려되고 있다. 이러한 석탄재의 시멘트 클링커 소성과정에서 소성온도에 따른 고온 미세구조변화를 검토하여, 시멘트 클링커 소성에서 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 시멘트 클링커의 원료로서 사용된 석탄재는 소성온도 950 ℃부터 입자 표면의 형상변화가 관찰되었으며, 1250 ℃ 이상의 소성온도에서 부터는 석탄재의 형상이 소멸되었다. 석탄재의 Al, Fe 성분은 1350 ℃ 이상의 온도에서는 시멘트 간극상으로 전환되는 되는 것을 확인하였다. 또한, 다량의 석탄재를 원료로 적용한 클링커는 1150~1200 ℃의 소성온도 구간에서 Lime의 함량이 낮고, Belite의 함량이 높게 나타나, 석탄재의 적용으로 초기 소성온도에서 칼슘실리케트 광물의 형성이 더 원활하게 진행되는 것을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.89-96
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• 2015

최근 화력발전 보일러의 운전에 있어서 저등급 석탄의 성분 중 ash의 영향으로 보일러 후단부에서 생성되는 slagging/fouling 문제가 많이 보고 되고 원인 규명 및 해결책을 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 환경적 측면에서도 NOx등 환경적인 문제를 발생시키는 부분에 대해 규제를 가하고 있는 상황이다. 이런 문제점을 해결하기 위한 방법 중 하나인 석탄의 ash를 제거한 AFC(Ash Free Coal)을 활용한 연구가 진행되고 있다. AFC는 저등급탄의 발열량을 높여 기존의 고등급탄을 보완하고 slagging/fouling 문제 및 배출가스의 오염성분을 줄일 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는, DTF를 이용하여 KCH 원탄과 원탄에서 추출된 무회분탄1, 무회분탄2, 잔탄, Glencore, Glencore과 잔탄을 85:15 비율로 한 혼탄을 이용하여 미연분, NOx 배출특성의 변화와 회 점착 특성을 확인하였다. 그 결과 무회분탄은 원탄과 잔탄에 비해 NOx 배출량이 현저히 낮고, 잔탄은 원탄에 비해 고등급화 되면서 반응성이 훨씬 좋아짐을 확인 하였다. 잔탄과 혼탄의 경우 일반적인 저열량탄 수준보다 낮은 점착성을 나타내는 것을 확인 하였다.

• 한국건축시공학회지
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• 제17권2호
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• pp.183-189
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• 2017

플라이애시는 시멘트 계열 재료의 혼화재료로서 널리 사용되고 있는 재료이다. 다만, 플라이애시는 화력발전소의 석탄재를 포집하여 정제과정을 거친 재료로서 정제과정의 에너지 소모 및 유통과정에서의 품질 확보가 중요하다. 이에 본 연구에서는 플라이애시 생산과정 중 발생하는 세 가지 종류의 다른 품질의 석탄재를 대상으로 각각의 입자조건과 시멘트 페이스트 상태에서 레올로지 거동을 평가하였다. 실험결과 리젝트 애시는 작은 석탄재 입자가 응집되어 굳어진 다공질의 큰 입자로 구성되어 있었고, 그러한 이유로 시멘트 페이스트에 포함될 경우 공기량이 높게 측정되는 경향이 나타났다. 유동성 측면에서는 석탄재가 치환되는 경우 유동성이 증진되는 양상을 보였으며 특히 점도 측면에서는 입자조건에 따라 점도를 조정할 수도 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제20권1호
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• pp.43-52
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• 2010

삼척 도계지역의 탄광에서 석탄채취시에 발생되는 석탄폐석을 이용하여 유리를 제조하였다. 소다라임계 화학조성을 갖는 유리를 제조하기 위하여 화학원료로서 소다회, 탄산칼슘 등의 원료를 추가로 사용하였고, 화학원료인 탄산칼슘 대신에 천연광물원료인 석회석을 사용하였을 때의 특성을 검토하였다. 전기로를 사용하여 $1,550^{\circ}C$에서 1시간 용응하여 투명한 유리를 제조할 수 있었다. 석탄폐석의 종류 및 파유리의 종류에 따라 다양한 종류의 유리샘플이 제조되었다. 유리샘플의 투과율 및 색차와 같은 광학적 특성을 UV/VIS/NIR Spectrometer를 이용하여 측정하였고, 또한 열팽창계수 및 연화점과 같은 열적특성도 측정하였다. 그 결과, 일반 선탄경석으로는 70% 이상의 가시광선투과율을 갖는 투명한 유리를 제조할 수 있었으며, 또한 쉘(shell) 타입의 선탄경석으로는 0~35%의 가시광선 투과율을 갖는 검정색의 칼라유리를 제조할 수 있었다. 따라서 석탄폐석을 이용하여 건축재료로서 유리타일이나 발포유리와 같은 유리 2차제품을 제조하는데 활용할 수 있으리라 판단되었다.

• 시멘트 심포지엄
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• 통권49호
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• pp.25-26
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• 2022

화력발전소에서 발생하는 석탄회의 경우 콘크리트용 혼합재 용도 이외 잔재물은 대부분 폐기/매립되고 있는 실정이다. 매립되고 있는 석탄회도 시멘트용 원료로 대체 사용이 가능하나, 해수접촉에 의한 염소함량 및 수분 제어가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 매립 석탄회의 시멘트 원료 활용을 위한 제반 공정 기술개발을 추진 중에 있다.