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이성명 ( Sung Myung Lee ),어민훈 ( Min Hun Eo ),김승현 ( Seung Hyun Kim ),장계환 ( Kye Hwan Jang ) 한국안전학회(구 한국산업안전학회) 2015 한국안전학회지 Vol.30 No.3
The goal of this paper is to investigate structural integrity factors of RMI(reflective metal insulation) to confirm the design requirements in nuclear power plant. Currently, a glass wool insulation is using now, but it will gradually be replaced with the reflective metal insulation maded by stainless steel plates. The main function of an insulation is to minimize a heat loss of vessel and pipes in RCS(reactor coolant system). It has to maintain structural a integrity in nuclear power plant life duration. In this study, the structural integrity analysis was carried out both multi-plate and outer shell plate by using a static analysis and experimental test. First, inner multi-plate has a self support structure for being air space. Because the effect of total static weight in multi-layer plate is low, a plate collapse possibility is not high. Considering optimum thin plate pressing process, it has to pre-check the basic physical properties. Second, the outer segment thickness and stiffener shape are verified by the numerical static analysis, and sample test for both type of panel and cylindrical pipe model.
우선영(SunYoung Woo),주유진(YuJin Ju),류도윤(Do-Yoon RYU),장계환(Kye Hwan JANG),이종욱(Jong Wook LEE),김대기(Daegi KIM) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.1
최근 바이오매스의 에너지화에 대한 관심이 커지면서 바이오매스 중 하나인 농업부산물의 국내 연구가 이어지고 있다. 농업부산물은 높은 홉습성과 낮은 탈수율을 지니고 있으며 저장, 운반 측면에서 경제적으로 비효율적이라는 단점 때문에 건조나 탄화 같 은 전처리 공정을 거쳐 단점을 보완해야 한다. 농업부산물인 버섯폐배지는 최근 소비 증가에 따라 발생량이 증가하고 있으며 벗짚 다음으로 높은 비율을 차지하기 때문에 좋은 에너지원으로 활용할 수 었을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 열화학 공정인 탄 화와 수열탄화 공정을 통해 생성된 버섯폐배지의 Char 특성을 파악, 비교하였다. 탄화(Carbonization)는 무산소 조건에서 환원 반웅에 의해 열분해 되는 공정으로 반응 후 산소와 수소는 휘발되고 탄소 성분이 고정된다. 수열탄화 (Hydrothermal Carbonization, HTC)는 시료를 아임계수(Sub-Critical Water)를 적용한 열화학 공정으로 기존의 탄화 공정보다 반응 온도가 낮기 때문에 에너지 소비가 덜하다는 장점이 있다. 수열탄화와 탄화 반응에 의해 생성된 Hydrochar와 Biochar의 특성을 알아보기 위해 원소, 공업분석, 발열량 분석, TGA, FT-IR 둥 분석을 수행하여 반응별 특성을 비교하였다.
수열탄화를 통한 EFB 연료화 및 무기물 특성 변화에 따른 파울링 저감
류도윤(Do-yoon Ryu),주유진(Yujin Ju),우선영(Sunyoung Woo),장계환(Kye Hwan Jang),이종욱(Jong Wook Lee),김대기(Daegi Kim) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.1
최근 말레이시아나 인도네시아와 같은 동남아시아 지역에서는 야자나무 열매에서 팜유를 추출하여 비누, 화장품 등 다양한 용도로 사용되고 있으며 Empty Fruit Bunch(EFB)이나 Palm Kernel Shell(PKL) 둥 다양한 부산물이 대량으로 발생한다. 적절한 처리를 하지 않고 방치된 이러한 부산물들은 악취를 발생시키거나 분해과정에서 유해한 메탄가스를 발생시켜 심각한 환경오염을 유발하고 있으며 그에 적절한 처리가 필요하다. EFB 또한 바이오매스의 종류 중 하나로 바이오매스 연료화 기술에 적용가능성이 있으며 그에따른 여러 연구들이 진행되고 있다. 그러나 EFB와 같은 바이오매스는 기존의 석탄보다 낮은 발열량과 높은 수분함량으로 인해 연료로써 이용하기에는 적절하지 않다. 또한, 일부 바이오매스에는 다양한 무기성분을 함유하고 있어 보일러나 소각로 내 부식 또는 파울링 (Fouling)이나 슬래깅 (Slagging)과 같은 클링커 문제를 유발하기도 한다. 따라서 이를 해결하기 위한 적절한 전처리 과정이 필요하다. 수열처리는 물을 열전달 물질로 하여 임계점 이하의 아임계수 조건인 고온 · 고압에서 이루어지는 열화학적 전처리 기술로 가수분해와 열분해 반응을 통해 대상물질을 쉽게 분해시키며, 물질의 가용화나 탄화, 액화 공정에 따라 다양한 공정에 적용될 수 있다. 본 연구에서는 팜 부산물인 EFB에 수열처리를 하여 연료 특성 및 무기물 변화에 따른 파울링 저감 특성을 확인하였다. 수열처리는 EFB와 물을 각각 1:20 wt%로 하여 시료가 물에 충분히 잠기도록 하였으며 반웅온도를 180-300℃, 반웅시간은 60분에서 실시하였다. 그 결과, 수열처리를 통해 생성된 hydrochar의 탄소함량이 46.1%에서 68.9%로 고정탄소 함량이 20.9%에서 52.1%까지 높아진 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과로 인해 발열량 또한 증가하였으며, 연료 특성이 향상되었다고 볼 수 있다. EFB의 경우 일반적인 바이오매스에 비해 높은 O함량을 가지고 있었으며, 수열처리의 아임계수를 통한 무기물 유전율의 변화로 인해 Cl 함량이 4.8%에서 1.4%로 낮아졌다. 또한 주로 파울링 문제를 유발하는 K2O와 MgO의 함량이 낮아지는 결과를 보였다. 이러한 결과로 인해 수열처리를 통한 EFB의 처리는 연료의 화학적 특성을 개선하였다고 판단된다.
탄화 반응기별 Biochar 생성 및 Biochar 가스화 특성
우선영(SunYoung Woo),주유진(YuJin JU),류도윤(Do-Yoon RYU),장계환(Kye Hwan JANG),이종욱(Jong Wook LEE),김대기(Daegi KIM) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
최근 2050 탄소중립 에 따른 친환경에너지로의 전환이 강조되면서 바이오매스 에너지에 대 한 기술개발과 연구가 이어지고 있다. 농업 활동의 잔여물은 농업부산물은 재생성이 높고 지속적 인 생산이 가능하기 때문에 기존의 에너지원을 대체할 바이오매스 에너지원으로 주목 받고 있다. 농업부산물 중 하나인 버섯 폐배지는 대부분 비료나 토양 개량에 이용되고 있으며 발생량이 높은 비율을 차지하고 있기 때 문에 좋은 에너지원으로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서 는 버섯폐배지를 이용하여 탄화 반응을 진행한 후 생성된 Biochar의 가스화 실험을 진행하였으며 생성된 합성 가스의 특성을 파악 및 비교하였다. 가스화(Gasification)는 바이오매스의 에너지 전환기술 중 하나로 가스화 시 CO, H2, CH4 동이 포함된 합성 가스를 얻을 수 있다. 바이오매스는 에너지 밀도가 낮고 흡습성 이 커 수분에 취약하다는 단점 이 있기 때문에 전처리 공정을 거쳐야 한다. 이러한 바이오매스의 단점을 보완하기 위해 열화학적 공정을 되는데 대표적인 예로는 탄화 공정 이 있다. 탄화 공정을 거치면 발열량이 향상되고 Biochar가 소수성으로 전환되기 때문에 바이 오매 스의 단점을 보완할 수가 있다. 본 연구에서 진행한 탄화 반응은 탄화 (Carbonization), 수열탄화 (Hydrothermal Carbonization), Microwave로 200~250°C 에서 생성된 Biochar를 가스화 실험에 이 용하였다. 가스화 실험의 경우 800, 1000°C 에서 30분간 반응을 진행하였으며 테들러 백을 이용하여 가스를 포집한 후 가스의 조성을 파악하기 위해 가스크로마토그래피를 분석올 진행하고 조성을 파악 및 비교하였다.