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최자형,( Poudel Jeeban ),오세천 한국공업화학회 2017 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2017 No.1
This study aims to illuminate the Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis of municipal solid waste (MSW) gasifier in an 8 ton/day moving bed downdraft gasifier using pure oxygen as the oxidizer. Gasification technology has emerged as one of the promising technologies in treating the MSW. However, the complexity of the process and high cost associated has made the use of the simulation process before actual plant setup indispensable to save cost and time. 3D commercial code ANSYS was used to predict the CFD analysis results of MSW gasification and to provide some process fundamentals concerning syngas production from MSW gasification. The temperature, velocity, and syngas species contours were obtained from the CFD analysis of MSW gasification and compared with the experimental results. The predicted value of CFD compliments the trend obtained in experimental value indicating the accuracy of the analysis model followed.
이산화탄소와 산화칼슘의 고온 광물탄산화 반응특성에 관한 연구
최자형,오세천 한국폐기물자원순환학회 2019 한국폐기물자원순환학회지 Vol.36 No.3
As a part of CCUS (Carbon Capture, Utilization, and Storage) technology, mineral carbonation technology (MCT) has receivedresearch attention. Through MCT, CO2 is chemically reacted with calcium- and/or magnesium-containing minerals to form stablecarbonate materials which do not incur any long-term liability or monitoring commitments. Moreover, MCT using industrialbyproducts not only captures CO2 but also stabilizes heavy metal components contained in industrial byproducts. Therefore,interest in MCT research using industrial byproducts has gradually increased, and so it was evaluated as an eco-friendly byproducttreatment method. The aim of this research was the process optimization to find optimum experimental temperatures andreaction types in high-temperature carbonation, which is one of the MCT technologies. All experiments were conducted usingfluidized and fixed-type reactors to obtain optimal reactor. The reaction temperatures were determined to be between 550oCand 750oC, while CO2 and CaO reaction times were controlled by gas flow rates using a mass flow controller.
산 및 알칼리 용액을 이용한 생활폐기물 소각 비산재로부터의 염소제거
최자형,오세천 한국폐기물자원순환학회 2019 한국폐기물자원순환학회지 Vol.36 No.5
Recently, interest in the recycling of municipal solid waste ash has greatly increased as desires have rose to minimizelandfill waste. However, recycling of fly ash from municipal solid waste is almost impossible due to its high chlorinecontent. Therefore, the possibility of chlorine removal from fly ash using acid and alkaline solutions has been studied inthis work. Sulfuric acid, nitric acid, and sodium hydroxide solutions were used as acid and alkaline solutions. From thiswork it was found in all cases that the removal of chlorine increased with increasing acid and base concentrations. Chlorineremoval also increased by increasing the reaction temperature for a sulfuric acid solution, but the optimal reactiontemperature was needed to maximize chlorine removal in the case of a nitric acid solution. It was also found that sulfuricacid solutions were more effective than nitric acid and sodium hydroxide solutions for the removal of chlorine from fly ash.
50ton/day 이상 Stoker Boiler 연소장애 극복을 위한 CFD 해석연구
최자형,Jeeban Poudel,Karki Sujeeta,오세천 한국폐기물자원순환학회 2018 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2018 No.05
현재 국내 도시 생활쓰레기 및 산업쓰레기의 처리 시, 매립지 부족과 침출수 등으로 인한 2차 오염문제로 매립처리 방법은 우리나라에서는 적절치 않다. 하지만 쓰레기의 소각처리의 경우, 소각으로 인한 열작감량이 매우 크고 폐에너지 회수의 장점도 있기에 국내 쓰레기의 처리는 소각에 많이 의존하고 있다. 또한 국내 대체에너지의 목표치가 높아지는 상황에서 폐기물의 대체 에너지가 큰 역할을 해 주어야 한다. 폐기물 고형연료를 연소하는 과정 중에는 여러 문제점이 있는데, 설비의 고온 부식의 영향 및 연소로 내 국부적인 가열로 인한 설비의 파손, 연소로 내 불규칙적 유동현상으로 인한 연소 장애 등이 있다. 따라서 앞에서 말한 문제점들을 보안하며 보일러의 안정적인 운전 및 열효율 향상을 위해서는 기본적으로 연소로 내 유동현상을 정확히 예측할 수 있어야 한다. 이를 위해 우리는 상용화 되고 있는 50ton/day 이상 Stoker 보일러 현장 운전조건을 대입, Ansys CFD Fluent.18을 사용하여 시뮬레이션을 진행하였다. 연소로 내 열의 유동해석, 배출가스의 흐름 등을 예측하여 연소장애의 원인을 찾아보고 이에 맞는 대안을 찾기 위한 연구를 하였다.
생활폐기물 소각재의 재활용을 위한 고정층상(Up draft & Down draft)에서의 광물탄산화 연구
최자형 ( Ja Hyung Choi ),( Jeeban Poudel ),오세천 ( Sea Cheon Oh ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2018 No.-
1997년 12월 일본에서 교토의정서가 채택된 이후, 각국의 정상들은 국가 간 온실가스의 발생량을 감소시켜야 하는 공통적인 의식이 형성되었다. 특히나 온실가스 중 이산화탄소의 차지하는 영향력이 가장 크기 때문에 이산화탄소 포집 및 저장 기술(CCUS : Carbon Capture Utilization Storage)이 다양하게 연구되어 왔다. CCUS 기술 중에서도 광물탄산화(MCT : Mineral Carbonation Technology) 기술은 칼슘 및 마그네슘과 같은 미네랄과 이산화탄소의 화학적 반응으로 탄산염 물질을 형성하는 반응으로 CCUS 기술과 비교했을 때 뛰어난 장점은 장기간의 단속 또는 모니터링이 필요하지 않고 가장 안정적으로 이산화탄소를 포집할 수 있는 기술이라는 것이다. 본 실험에서는 광물탄산화 방법 중 고온에서 직접 반응시키는 직접적 광물탄산화(Direct Carbonation) 반응으로 고정층(Fixed Bed)방식에서 실험하였으며 온도, 시료의 양, 반응기 에 투입되는 가스의 주입구에 따른 실험들 몇 가지 변수를 적용하여 반응의 효율성을 비교함과 동시에 탄산화 반응의 방향성을 위한 연구를 진행하였다. 또한 소각재를 활용한 광물탄산화 연구에 앞서 CaO를 사용하여 광물탄산화 반응의 반응식과 메커니즘, 이론적 해석을 위한 연구를 진행하였다. 사사: 이 논문은 환경부의 폐자원에너지화 전문인력 양성사업으로 지원되었습니다.
최자형(Choi Ja Hyung),Poudel Jeeban,이유민(You Min Lee),김혁진(Hyuck Jin Kim),오세천(Seacheon Oh) 한국열환경공학회 2019 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2019 No.춘계
The Kyoto Protocol was adopted where various countries unified to fight global warming by reducing greenhouse gas concentrations in the atmosphere to a level that would prevent dangerous anthropogenic interference with the climate system. As a part of CCUS (Carbon Capture Utilization and Storage) technology, mineral carbonation technology (MCT) has caught attention in research as CO2 is chemically reacted with calcium-and/or magnesium-containing minerals to form stable carbonate materials which do not incur any long-term liability or monitoring commitments. Moreover, MCT using industrial byproducts not only captures CO2 but also stabilizes heavy metal components contained in industrial byproducts. The study focuses in optimization to find experimental temperature and reaction type in high- temperature carbonation. All experiments were conducted using fluidized and fixed type reactor. The reaction temperature was determined as 450~650 oC while CO2 and CaO reaction time was controlled by gas flow rate using mass flow controller.
50ton/day 이상 Stoker Boiler 연소장애 극복을 위한 CFD 해석연구
최자형 ( Ja Hyung Choi ),( Jeeban Poudel ),( Karki Sujeeta ),오세천 ( Sea Cheon Oh ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2018 No.-
현재 국내 도시 생활쓰레기 및 산업쓰레기의 처리 시, 매립지 부족과 침출수 등으로 인한 2차 오염문제로 매립처리 방법은 우리나라에서는 적절치 않다. 하지만 쓰레기의 소각처리의 경우, 소각으로 인한 열작감량이 매우 크고 폐에너지 회수의 장점도 있기에 국내 쓰레기의 처리는 소각에 많이 의존하고 있다. 또한 국내 대체에너지의 목표치가 높아지는 상황에서 폐기물의 대체 에너지가 큰 역할을 해 주어야 한다. 폐기물 고형연료를 연소하는 과정 중에는 여러 문제점이 있는데, 설비의 고온 부식의 영향 및 연소로 내 국부적인 가열로 인한 설비의 파손, 연소로 내 불규칙적 유동현상으로 인한 연소 장애 등이 있다. 따라서 앞에서 말한 문제점들을 보안하며 보일러의 안정적인 운전 및 열효율 향상을 위해서는 기본적으로 연소로 내 유동현상을 정확히 예측할 수 있어야 한다. 이를 위해 우리는 상용화 되고 있는 50ton/day 이상 Stoker 보일러 현장 운전조건을 대입, Ansys CFD Fluent.18을 사용하여 시뮬레이션을 진행하였다. 연소로 내 열의 유동해석, 배출가스의 흐름 등을 예측하여 연소장애의 원인을 찾아보고 이에 맞는 대안을 찾기 위한 연구를 하였다.
안성민,최자형,김진우,최병수,( Poudeljeeban ),오세천 한국공업화학회 2015 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2015 No.0
생활폐기물을 소각 후, 소각재는 90%의 바닥재와 10%의 비산재로 구성된다. 바닥재는 유해물질이 함유되어 있지 않기 때문에 일반폐기물로 취급 되는 데에도 불구하고 우리나라에서는 매립에 의존도가 높다. 대부분의 바닥재는 적정처리를 하여 안정화시키면 기층재, 보조 기층재, 골재, 제방, 충진재, 아스팔트 콘크리트 등의 건축자재로 재활용이 가능하다. 하지만 건축자재로서 바닥재를 재활용 하기 위해서는 염소성분의 함유량이 낮아야 한다. 따라서 본 연구에서는 H2SO4(Liquid) 을 사용하여 바닥재(Solid)의 염소성분을 제거하는 실험을 진행하였다. H2SO4 500ml를 기준으로 액/고비(Liquid/Solid ratio, L/S)에 따라 바닥재의 양을 정하고 교반기에 넣어 실험을 진행 하였으며, 실험 변수로는 액/고비(L/S=10, 20, 40, 60), 온도(30°C, 60°C, 90°C)와 시간(30min, 1hr, 2hr, 4hr) 그리고 H2SO4 의 농도(0.1N, 0.5N, 1.0N)를 달리 하였다. 실험결과 60°C에서 염소 제거율이 가장 높게 나타났고, 농도가 증가할수록 염소 제거율이 높아졌다. 또한 교반시간이증가할수록 염소 제거율을 증가하였으나, 2시간 이상부터는 염소 제거율이 거의 일정하게 나타나는 것을 알 수 있었다.