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( Jae-hoi Gu ),( Dong-kyoo Park ),( Dong-ju Kim ),( Sea-cheon Oh ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 ISSE 초록집 Vol.2019 No.-
Municipal solid waste (MSW) has increased significantly in the industrialized and developing countries raising the question of its sustainable disposal management. The consciousness of protecting the clean environment these days has developed various ideas to manage MSW. Gasification is a thermal process that converts a combustible material or waste into gas through partial oxidation at elevated temperature. It is one of the promising technologies which still need to be explored to make it economically feasible. The optimum operating parameters of MSW gasification was studied in this work. The pilot plant of fixed bed type gasification/melting reactor was used to analysis the effect of operating parameters for the safe production and the stability of gas composition of synthesis gas (syngas) produced from the gasification. A series of experiments have been performed to investigate the optimum operation pressure and the furnace loading rate of waste in gasifier. In this study, The composition of syngas obtained from gasification of MSW at operation pressure of 0.3-0.4 kgf/cm<sup>2</sup>G was nearly constant. It was found that with the increase of furnace loading rate of waste, the operation pressure increased while the fluctuation ratio decreased. So, it was seen that the fluctuation of furnace loading rate of waste had some effect on the system operation pressure. For the optimum operating condition for the furnace loading rate of waste was deduced as 446-545 kg/m<sup>2</sup>hr.
20톤/일급 왕겨 가스화 플랜트에서의 합성가스 생산 특성
구재회(Jae-hoi Gu),김동주(Dongju Kim),이형아(Hyungah Lee),조우진(Woojin Cho) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.1
신기후체재에 따른 화석연료를 대체하는 바이오매스 에너지의 중요성이 높아지고 있다. 바이오매스는 연소에 의한 이용이 대부분을 차지하고 있으나 연료가스 생산이 가능하고 바이오차인를 동시에 생산이 가능한 부분산화 반웅인 가스화 기술의 활용에 관 심이 고조되고 있다. 농업부산물인 바이오매스는 미활용되고 있거나 단순 활용되고 있어서 중소규모 및 대규모 플랜트에의 적용이 가능한 가스화 기술의 개발 보급이 필요하다. 바이오매스의 열적 처리기술에 의한 에너지화 및 재활용 기술은 지속 가능한 에너지 발전 공정의 하나로 인식되고 있으며, 에너지화 과정에서 발생하는 부산물의 고부가가치 활용에 대한 개발도 증가하고 있다. 가스화 기술은 탄소가 주요 성분인 고상/액상 원료물질을 공기, 산소, 스팀과 같은 산화제와 반응시켜 가연성 연료가스 물질로 전환하는 공정이다. 바이오매스는 고온, 부족한 산소 조건에서 CO, H2, CH4, CO2, 탄화수소류 등이 주요 성분인 합성가스로 변환하여 활용하게 된다. 바이오매스 가스화에 의해 생산된 합성가스에는 주요 성분 이외에도 질소화합물(NH3, HCN), 황화합물(H2S, COS), 염소화합물(HCl), 유기물질 (타르), 분진 둥의 오염물질이 포함하게 된다. 본 연구에서는 소규모 상용규모인 20톤/일급 고정층 가스화 플랜트에서의 농업부산물 바이오매스인 왕겨를 원료로 하여 공기 기반의 가스화를 통해 생산된 합성가스의 특성과 합성가스 가스엔진 발전에 대해 고찰하였다. 공기를 산화제로 이용한 20톤/일급 왕겨 고정층 가스화 플랜트에서 생산된 합성가스의 저위발열량은 1,203~1,591 kcal/Nm3으로 생산되었다. 왕겨 가스화 합성가스는 저속 가스엔진 발전시스템을 이용하여 550kWe 이상의 전력 생산이 가능함을 확인하였다.
온실가스 감축을 위한 제품원단위 변동에 따른 도금공장의 유틸리티 소비량 예측 연구
구재희(Jae-Hoi Gu),김동주(Dong-ju Kim),임채영(Chae-Young Lim) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
국내 도금공장들은 동종업종이 모여서 조합과 같은 집단을 이루어 공장들이 형성된 사례가 많으며, 스팀 및 압축공기와 같은 유틸리티의 사용 방식도 유사한 경우가 많다. 중소규모 공장으로 형성된 도금공장들온 통상적으로 개별공장별로 유틸리티를 생산하여 사용하는 경우가 대부분이다. 집단에너 지공급시설이 있는 산업단지의 경우에는 스팀을 공급받아 사용하는 경우도 있다. 제조 공장의 경우 유틸리티 공유 개념을 도입하여 효율적인 유틸리티 사용과 에너지철감에 대한 인식이 미미한 실정이다. 집단에너지 공급시설로부터 공급받는 스팀의 경우에 도 제조공정에서 사용 후 배출되는 응축수 동 폐열을 회수하지 않고 폐기 되고 있다. 이는 제조공장에서 사용 되는 에너지의 효율적인 이용을 어렵게 하는 원인이 되고 있다. 또한 개별공장에서 사용되는 유틸리티 사용량 분석이 진행되고 있지 않고 데이터의 수집이 어려운 상황에 서 유틸리티 사용량 예 측은 더욱 어려운 실정이다. 다수의 공장에서 유틸리티를 공유하여 사용하는 조합의 경우에 도 효율성에 대 한 분석과 예측은 거의 이루어지지 않고 있다. 중소 규모 공장들의 효율적인 유틸리티 공유를 통한 에너지 절감과 온실가스 감축을 위해서는 개별 공장들의 유틸리티 사용량 분석 및 예측이 필요하다 따라서 본 연구에서는 도금공장의 유틸리티의 효율적인 공유를 통해 에너지 절감과 온실가스 감축시스템 구축을 위한 개별 공장의 제품원단위 변동에 따른 유틸리티 사용량 분석과 예측에 대해 고찰하였다. 이는 제품원단위 변동에 대한 Case Study 결과를 이 용하여 예측기법의 인자로 활용하기 위한 기초연구로 수행하였다.
구재회 ( Jae Hoi Gu ),오세천 ( Sea Cheon Oh ) 한국공업화학회 2012 공업화학 Vol.23 No.5
본 연구에서는 바이오매스의 에너지 활용성을 확인하기 위하여 실험실 연소로를 이용한 등온 및 비등온 연소특성 연구를 수행하였으며 바이오매스의 시료로는 목재펠렛, 볏짚 및 왕겨를 사용하였다. 바이오매스의 연소시 배출가스의 특성과 분진 및 잔류물을 분석하였으며 그 결과를 RDF의 연소실험 결과와 비교분석 하였다. 등온 연소특성 실험으로부터 볏짚이 다른 시료에 비하여 연소속도가 빨라 급격히 산소량이 감소되어 불완전연소율이 증가함을 확인하였으며 목재펠렛의 경우 다른 시료에 비하여 가장 낮은 NOx 배출농도를 나타내었다. 또한 비등온 연소특성 실험으로부터 모든 시료가 900 ℃의 연소온도에 도달하기 이전에 연소가 대부분 일어남을 확인할 수 있었으며 NOx의 경우 CO가 배출되는 범위와 유사한 온도범위에서 배출되는 반면에 SO2의 경우보다 고온에서 배출됨을 확인할 수 있었다. To verify the utilization of biomass as energy, the combustion characteristic has been studied by an experimental combustion furnace under an isothermal and non-isothermal combustion. The wood pellet, rice straw and rice husk were used as biomass samples in this work. The characteristics of emission gases, dusts and residues from biomass combustion have been analyzed and compared with those of reuse derived fuel (RDF). From isothermal combustion experiments, it was found that the incomplete combustion of rice straw was greater that that of rice husk, wood pellet and RDF. This is due to the fact that the combustion reaction rate of the rice straw was faster than that of other samples, and the oxygen concentration in rice straw combustion was rapidly decreasing. It was also found that NOx concentration of emission gas from wood pellet combustion was the lowest. From non-isothermal combustion experiments, it was found that all samples were burned before 900 ℃, Also, the temperature range of NOx emission was similar to that of CO emission, on the other hand, SO2 was emitted at a higher temperature than that of CO emission.
폐기물 가스화로 운전방식에 따른 합성가스 생산 특성 비교
구재회 ( Jae-hoi Gu ),박동규 ( Dong-kyoo Park ),김동주 ( Dong-ju Kim ),박영수 ( Yeong-su Park ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-
최근 폐기물 재활용 및 처리의 문제가 사회적 이슈로 크게 대두되어 오고 있다. 폐기물의 물질 재활용과 에너지 재활용에 대한 국내 및 해외에서 동시에 사회이슈 문제로 발생함에 따라 국내 폐기물의 처리방안이 새롭게 검토되어야 하는 상황이다. 폐기물의 물질재활용의 한계성으로 폐기물 에너지 재활용 정책과 법규를 정비해오고 있으나 부족한 실정이다. 또한 폐기물에너지를 신재생에너지에서 제외하고 지역 주민의 고형연료 사용에 대한 NIMBY현상이 복합적으로 진행되어 고형연료 사용시설의 보급이 중단되어 폐기물처리시설이 부족한 상황이 발생되고 있다. 물질재활용의 한계성과 고형연료 연소사용시설의 보급 중단, 폐기물 소각시설의 부족 및 폐기물의 매립시설의 부족 등 폐기물 처리시설이 부족함과 동시에 기존 소각기술에 대한 부정적인 인식으로 새로운 보급기술의 대안이 필요한 실정이다. 폐기물 열분해 유화기술과 폐기물 가스화 기술 도입을 위해 많은 검토가 이루어지고 있다. 폐기물 열적 처리기술에는 소각, 열분해, 가스화, 액화 기술로 구분할 수 있으며 각각의 기술은 운전방식과 생산하고자 하는 생산물의 종류에 대한 목적이 상이하다. 그 중에서 폐기물 가스화의 경우 운전방식과 생산하는 합성가스의 활용방식에 따라 가스화로의 운전방식이 달라진다. 또한 폐기물의 운전방식에 따라 생산되는 합성가스에 대한 특성이 다르므로 이에 대한 고찰이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 폐기물 가스화 합성가스의 활용목적에 따라 가스화로의 운전방식이 결정되므로 이에 따른 합성가스의 생산특성을 비교 고찰하였다. 가스화로의 운전방식은 운전온도, 산화제 종류, 불연물의 배출방식 등에 따라 합성가스의 특성을 비교하였다. 합성가스 특성 항목은 합성가스 주요성분 조성, 오염물질의 종류, 타르 발생농도를 비교 고찰하였다. 가스화로 운전온도가 1,200℃이상의 고온 가스화조건과 1,000℃이하의 가스화 운전조건 및 산화제를 공기/순산소 사용하는 경우에 대한 합성가스 특성을 정리하였다.