상온에서의 용매 처리를 통한 저등급 석탄의 표면물성 및 자연발화 특성 변화

조완택 ( Wan Taek Jo ),최호경 ( Ho Kyung Choi ),김상도 ( Sang Do Kim ),유지호 ( Ji Ho Yoo ),전동혁 ( Dong Hyuk Chun ),임영준 ( Young Joon Rhim ),임정환 ( Jeong Hwan Lim ),이시훈 ( Si Hyun Lee ) 한국화학공학회 2013 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.51 No.5

본 연구에서는 유기용매를 이용하여 표면처리한 저등급 석탄의 물성과 자연발화성 변화를 알아보았다. 석탄은 인도네시아 갈탄인 KBB탄과 SM탄 그리고 아역청탄인 Roto탄을 사용하였으며, 비극성 유기용매인 1-methyl naphthalene (1 MN)과 혼합한 후 단순 회전 임펠러 또는 초음파를 이용하여 일정 시간동안 교반하였다. 1MN 처리탄의 물성 변화는 공업 분석, 발열량 분석, FT-IR 분석, XPS 분석, 그리고 수분 재흡착 실험을 통해 알아보았으며, 자연 발화성 변화는 Crossing-Point Temperature 분석과, 산화에 의해 발생되는 CO, CO2 가스 분석을 통해 확인하였다. FT-IR 분석 결과 처리탄들의 수소와 산소를 포함한 결합기들이 줄었다. XPS분석 결과 원탄들에 비해 처리탄들의 C-O, C=O 그리고 COO- 피크는 감소하고 C-C 피크는 상대적으로 증가하였다. 그리고 수분 재흡착성 측정 결과 처리탄들 표면의 소수성이 증가함을 확인하였다. CPT 측정 결과 원탄들에 비해 처리탄들의 CPT 값이 20 oC이상 증가하였는데, 단순 기계적 교반보다 초음파 교반 방식으로 처리한 석탄의 CPT 값이 높았다. 이때 배출되는 가스의 분석에서도 처리탄들이 원탄들에 비해 CO와 CO2 가스 발생량이 적고 발생 시점이 늦어져 자연발화성이 억제되는 것으로 나타났다. 이는 석탄을 유기용매로 처리함으로써 미리 산화반응에 참여하는 표면의 기능기들이 제거되어 자연발화성이 억제되는 것이며, 이에 단순 기계적 교반 방식보다는 초음파 교반 방식이 보다 효과적임을 확인하였다. This study investigated the spontaneous combustion behavior of solvent-treated low rank coals. Indonesian lignite (a KBB and SM coal) and sub-bituminous (a Roto coal) were mixed with non-polar 1-methyl naphthalene (1MN) either by mechanical agitation or ultrasonication. The property change associated with 1MN treatment was then analyzed using proximate analysis, calorific value analysis, Fourier transform infrared (FT-IR), X-ray photoelectron spectroscopy and moisture re-adsorption test. Susceptibility to spontaneous combustion was evaluated using crossingpoint temperature (CPT) measurement along with gas analysis by GC. A FT-IR profile showed that oxygen functional groups and C-H bonding became weaker when treated by 1 MN. XPS results also indicated a decrease of the oxygen groups (C-O-, C=O and COO-). Increased hydrophobicity was found in the 1MN treated coals during moisture readsorption test. A CPT of the treated coals was ~20 oC higher than that of the corresponding raw coals and the ultrasonication was more effective way to enhance the stability against spontaneous combustion than the agitation. In the gas analysis less CO and CO2 were emitted from 1MN treated coals, also indicating inhibition of pyrophoric behavior. The surface functional groups participating in the oxidation reaction seemed to be removed by the ultrasonication more effectively than by the simple mechanical agitation.

초고압 합성법으로 제조한 리튬이온전지 음극활물질 Li₄Ti₅O₁₂의 전기화학적 특성

지성화,조완택,김현효,김효진,Ji, Sung Hwa,Jo, Wan Taek,Kim, Hyun Hyo,Kim, Hyojin 한국재료학회 2018 한국재료학회지 Vol.28 No.6

Using a high pressure homonizer, we report on the electrochemical performance of $Li_4Ti_5O_{12}(LTO)$ particles manufactured as anode active material for lithium ion battery. High-pressure synthesis processing is performed under conditions in which the mole fraction of Li/Ti is 0.9, the synthesis pressure is 2,000 bar and the numbers of passings-through are 5, 7 and 10. The observed X-ray diffraction patterns show that pure LTO is manufactured when the number of passings-through is 10. It is found from scanning electron microscopy analysis that the average size of synthesized particles decreases as the number of passings-through increases. $LiCoO_2-based$ active cathode materials are used to fabricate several coin half/full cells and their battery characteristics such as lifetime, rate capability and charge transfer resistance are then estimated, revealing quite good electrochemical performance of the LTO particles as an effective anode active material for lithium secondary batteries.

감압건조, 희석침전, 분무건조 방식으로 제조된 무회분석탄의 특성

권호중 ( Ho Jung Kwon ),최호경 ( Ho Kyung Choi ),조완택 ( Wan Taek Jo ),김상도 ( Sang Do Kim ),유지호 ( Ji Ho Yoo ),전동혁 ( Dong Hyuk Chun ),임영준 ( Young Joon Rhim ),임정환 ( Jeong Hwan Lim ),이시훈 ( Si Hyun Lee ),이영우 ( You 한국화학공학회 2016 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.54 No.2

본 연구에서는 용매추출 공정 중 최종 건조 과정에서 회수방식을 달리하여 무회분석탄을 제조한 후 물리적 특성과 화학적 구조를 비교하였다. 무회분석탄 제조에는 아역청탄 등급의 Kideco coal과 극성용매인 N-methyl-2-pyrrolidone(NMP)를 사용하였으며, 회수방식으로는 감압건조, 희석침전, 분무건조 방식을 사용하였다. 제조된 무회분석탄의 물성변화를 확인하기 위해 공업분석, 원소분석, 발열량분석을 실시하였고, 화학적 구조를 알아보고자 FT-IR, NMR 분석을 하였다. 공업분석을 통해 무회분석탄의 회분함량이 원탄에 비해 줄어든 것을 확인하였다. FT-IR 분석 결과 감압건조로 회수한 샘플은 추출용매의 피크가 나타나는 반면 희석침전방식으로 제조한 무회분석탄에는 추출용매 피크가 사라지는것을 확인하였다. 희석침전방식을 사용할 경우 다른 회수방식에 비해 저온공정이 가능하였고, 추출용매로부터 무회분석탄을 보다 확실하게 분리할 수 있었다. Solid ash-free coal (AFC) samples recovered from solvent-extracted solution by vacuum drying, dilution precipitation and spray drying methods were compared in terms of physical properties and chemical structure. AFC was prepared by using Kideco coal (Indonesian sub-bituminous coal) and polar N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent as raw materials. The physical properties of the AFCs were characterized with proximate, ultimate, and calorific value analysis. In analyzing the chemical structure, FTIR and NMR were used. the proximate analysis showed much reduced ash in the AFCs compared to parent raw coal. The FTIR result showed that the extraction solvent was not fully removed from the AFC prepared by vacuum drying. However, the solvent was not detected in the AFC recovered by using dilution precipitation. Dilution precipitation has advantages over the other two methods, since it can be done at relatively low temperature and separate ash-free coal from extraction solvent more effectively.

용매추출법으로 제조된 무회분석탄의 물성 및 열적특성 비교

권호중(Ho Jung Kwon),최호경(Ho kyung Choi),조완택(Wan Taek Jo),김상도(Sang Do Kim),유지호(Ji Ho Yoo),전동혁(Dong Hyuk Chun),임영준(Young Joon Rhim),임정환(Jeong Hwan Lim),이시훈(Si Hyun Lee),이영우(Young Woo Rhee) 한국연소학회 2015 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.2015 No.12

기상흡착 방법에 의한 저등급 석탄의 안정화 연구

전동혁(Dong Hyuk Chun),박인수(In Soo Park),조완택(Wan Taek Cho),조은미(Eun Mi Jo),김상도(Sang Do Kim),최호경(Ho Kyung Choi),유지호(Jiho Yoo),임정환(Jeong Hwan Lim),임영준(Young Joon Rhim),이시훈(Sihyun Lee) 한국청정기술학회 2013 청정기술 Vol.19 No.1

저등급 석탄의 건조 후 안정화하기 위한 방법으로 탄화수소의 기상흡착에 대한 연구를 수행하였다. 밀폐된 5 L의 데시케이터 용기에 건조 석탄과 안정화제를 넣고 주어진 온도에서 일정 시간 동안 유지시킨 후 석탄의 표면 특성과 자연발화 경향을 살펴보았다. 기상흡착 후 건조 석탄의 표면적은 미세기공을 중심으로 감소하였다. 흡착시간과 온도가 증가할수록 안정화 석탄의 자연발화 경향은 감소하는 것으로 나타났다. 안정화제의 종류에 따른 자연발화 경향은 큰 차이를 보이지 않았다. 분석 결과에 의하면 석탄의 0.5 wt% 이하인 소량 흡착으로 안정화 효과를 나타내는 것이 확인되었으며, 저온에서 기상흡착에 의한 안정화 현상은 저분자량의 탄화수소 흡착에 의한 것으로 나타났다. Vapor adsorption of hydrocarbon has been studied for stabilization after drying low-rank coal. The surface characteristics and the propensity of spontaneous combustion were observed for stabilized coal which was maintained with hydrocarbons as stabilizer at several conditions of residence time and temperature. Surface area of micropores in coal mainly decreased after vapor adsorption. As residence time and temperature of adsorption process increased, the propensity of spontaneous combustion decreased. The type of hydrocarbons did not effect on the propensity of spontaneous combustion. As the analysis results of this work, the amount of hydrocarbon adsorbates required to stabilize dried coal was 0.5 wt% or less of coal, and the stabilizing effect was induced by adsorption of low-molecular-weight hydrocarbons.

팜 잔사유를 이용한 고품위화 석탄의 안정화 특성분석

박인수(In Su Park),전동혁(Dong Hyuk Chun),조완택(Wan Taek Jo),유지호(Ji Ho You),이시훈(Si Hyun Lee),이영우(Young Woo Rhee) 한국청정기술학회 2013 청정기술 Vol.19 No.4

본 연구에서는 팜 잔사유를 이용하여 고품위화된 저등급 석탄의 건조 안정화 특성을 알아보았다. 인도네시아 저등급 석탄인 에코탄을 사용하였고, 팜지방산증류물(palm fatty acid distillate, PFAD)을 혼합시킨 후 107 ℃ 질소분위기에서 건조하였으며 그 후에 안정화 특성을 평가하였다. 교차점온도(crossing-point temperature, CPT) 측정을 통해 자연발화 경향을 확인하였으며, 저온산화 실험을 통해 CO2, CO 가스 배출량은 건조석탄보다 고품위 석탄이 감소하는 것을 확인하였다. 수분 재흡착 실험을 통해 고품위 석탄이 대기방치와 항온항습 분위기에서 수분 재흡착이 줄어드는 것을 확인하였다. 고품위화된 석탄은 PFAD의 표면코팅을 통해 안정화 되며, 함량이 증가할수록 안정화도가 높아졌다. In this research, the stabilization characteristics of upgraded coal using palm oil residues were investigated. The Eco coal, which is the Indonesian low-rank coal, was used as a raw material. The low-rank coal was mixed with palm fatty acid distillate (PFAD), and then dried in a nitrogen atmosphere at 107 ℃. The trend of spontaneous combustion of upgraded coal was studied by measuring of crossing-point temperature (CPT), low temperature oxidation and moisture readsorption. The results of the CPT measuring and low temperature oxidation showed that the propensity of spontaneous combustion of the upgraded coal was improved compared to the dried coal. The moisture readsorption characteristics of the upgraded coal was also improved. The upgraded coal was stabilized through the surface coating with PFAD, and stability of upgraded coal was proportional to the content of PFAD.