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탄소 중립 메탄 생산을 위한 파일롯 규모 CO₂ 활용 공정 설계 및 운전 특성
김수현(Suhyun Kim),유영돈(Youngdon Yoo),박혜민(Heymin Park),김진우(Jinwoo Kim),백종민(Jongmin Baek),서민혜(Minhye Seo),김준우(Joonwoo Kim) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
탄소중립 및 기후변화 대웅을 위한 세계 각국 및 기업온 재생에너지 보급 및 활용 확대, 화석연료 사용 축소, 재생에너지와 연계한 그린수소 생산 및 활용, 저탄소 연료 보급,CO₂ 포집 및 활용 기 술 적용 확대 등 구체적인 전략 및 이행계획을 발표하고 있다. 우리나라는 2018년 기준 세계 8위의 탄소 배출 국가로서 약 7 억 톤을 배출하였고 20 17년 '재생에 너 지 3020 이행계획' , 2019년 '수소경제 활성화 로드맵' , 2020년 '2050 탄소중립 비전 및 전략' 발표하고 탄소배출 감소를 위한 기본 방향올 설정하였다. 탄소중립의 가장 근본이 되는 것은 재생에너지 발전의 확대이나 재생에 너 지 가 가지는 한계를 보완하기 위한 다양한 기술을 기반으로 한 수요·공급 균형을 확보하는 것이 중요하다. 재생에너지 보급 증대에 따른 에너지 수요·공급 균형 및 유연성 확보를 위한 방안으로 재생에너지원으로부터 생산된 전력을 저장 가능한 가스 연료로 전환하는 기술개발이 필요하다. 본 연구에서는 재생에 너 지로부터 생산된 그린수소와 포집된 CO₂를 활용하여 탄소중립 메탄 연료를 생산하는 파일롯 규모의 CO2 메탄화 공정에 대한 설계 및 운전 결과를 분석하였다.
폐기물 합성가스의 활용을 위한 고온 정제 공정 적용 연구
김나랑(Kim, Narang),유영돈(Yoo, Youngdon),정기진(Jung, Kijin),김정헌(Kim, Jeongheon),김병환(Kim, Byunghwan) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
다양한 저급연료나 폐기물로부터 가스엔진이나 연료전지의 연료로 사용하기위한 연료가스를 얻기 위한 방법으로 가스화 기술을 적용할 수 있다. 폐기물의 가스화를 통해 발생된 합성가스에는 CO, H₂, CO₂와 같은 주요성분 이외에 황화합물(H₂S, COS), 염소화합물(HCl), 고형 물질(분진)등의 오염물질이 포함되어 있으므로, 이용목적에 따라 적절한 정제 기술이 필요하게 된다. 현재 가장 널리 알려진 저온 습식 정제공정은 장치운전이 쉽고 오염물질 제거효율이 높은 장점이 있으나, 합성가스 온도를 상온까지 낮추기 때문에 현열 손실이 발생하는 단점을 가지고 있다. 고온 건식 정제공정에 의해 300?C 이상의 고온에서 오염물질의 제거가 가능하다면 에너지 이용효율을 높일 수 있고, 습식공정에 의해 발생되는 폐수처리에 따른 비용 절감효과도 얻을 수 있다. 폐기물 합성가스를 최종 적용처에 이용하기위한 고온 정제 공정의 적용을 위해 흡착제를 이용하여 탈황, 탈염 실험을 실시하였고, 실험결과로부터 장치 설계의 기초인자를 도출하였다.
김수현(Kim, Suhyun),유영돈(Yoo, Youngdon),김진호(Kim, Jinho),고동준(Koh, Dongjun),백준현(Baik, Joonhyun),변창대(Byun, Changdae),임효준(Lim, Hyojun) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
국내 및 세계의 천연가스 수요가 증가하고, 원유가 상승에 의한 천연가스의 지속적인 가격상승이 예측됨에 따라 천연가스의 99%를 수입에 의존하는 우리나라의 에너지 안보 확보 방안을 위한 기술개발이 필요하다. 국내에서 천연가스를 확보할 수 있는 현실적인 방법중의 하나는 석탄가스화를 통해 얻어진 합성가스를 이용하여 SNG(synthetic Natural Gas, 합성천연가스)를 제조하는 것이다. 본 연구에서는 다양한 석탄, 다양한 석탄 가스화기를 적용하는 경우에 대한 CASE별 공정해석을 수행하여 각 경우의 SNG 생산 특성을 파악하였다. 석탄의 종류는 역청탄, 아역청탄, 갈탄을 대상으로 하였으며, 역청탄을 사용하는 경우는 General Electric Energy(GEE), Shell Global Solutions(Shell), ConocoPhillips(CoP)사의 가스화기를, 아역청탄을 사용하는 경우는 KBR의 TRIG^{TM}, Siemens사의 SFG, Shell, CoP 가스화기를, 갈탄을 사용하는 경우는 Shell, Siemens 가스화기를 적용하였다. 사용한 석탄과 석탄가스화기에서 발생된 합성가스 조성은 NETL에서 발행된 보고서에 제시된 수치들을 활용하였다. 역청탄을 사용하고 CoP 가스화기를 적용한 경우, SNG 합성공정에 유입되는 유량이 100 Nm3/h 일 때, 생산되는 SNG의 조성은 CH₄ 96.26%, H₂ 1.49%, CO₂ 0.69%, CO 0.004% 이고 생산유량은 24 Nm3/h 였다. SNG 효율을 SNG 합성공정에 공급되는 합성가스 열량 대비 최종 생산되는 SNG의 열량을 기준으로 하고, 각 CASE 별 SNG 효율을 살펴보면, 역청탄을 대상으로 한 경우 GEE 74.05%, CoP 76.65%였다. 아역청탄을 대상으로 한 경우 TRIG 78.14%, Siemens 71.22%, CoP 75.72%였고, 갈탄을 대상으로 하는 경우 Shell 71.48%, Siemens 71.49%였다. 역청탄을 사용하는 경우는 CoP 가스화기를 대상으로 한 경우 SNG 효율 및 생산량이 가장 높았고, 아역청탄을 사용하는 경우는 TRIG 가스화기를 대상으로 한 경우의 SNG 효율 및 생산량이 높았다. 갈탄을 사용하는 경우는 Shell 가스화기와 Siemens 가스화기가 거의 비슷한 결과를 나타내었다. SNG;efficiency({eta})={frac{Q_B}{Q_A}}={frac{Q_{SNG}(kcal/h)}{Q_{Syngas}(kcal/h)}}{times}100(%).