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LFG를 이용한 가스 하이드레이트 생산을 위한 운전조건 선정에 관한 연구
문동현(Moon, D.H.),신형준(Shin, H.J.),윤지호(Yoon, J.H.),이강우(Lee, G.W.) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
LFG는 약 4,500kcal/m³의 높은 발열량을 가지는 에너지원으로 활용이 가능한 동시에 GWP가 21인 CH₄를 제거함으로써 탄소배출권(CERs) 확보를 통해 CDM 또는 ET 시장에서 유리한 위치를 선점할 수 있다. LFG의 활용기술에는 발전과 중질가스 및 고질가스 형태의 연료로 생산하는 방식이 있다. 하지만 기존의 기술은 LFG의 발생량이 일정규모 이상인 매립지에서 경제성을 가지기 때문에 국내에서는 14곳의 대형 매립지에서만 에너지원으로 활용하고 있다. 그 외 중소규모 매립지에서는 대기중으로 방출하거나 소각하여 처리하므로 가용한 에너지원이 버려지고 있을 뿐만 아니라 지구온난화에 영향을 미친다. 본 연구에서는 중소규모 매립지에서 발생하는 LFG를 경제성을 가지는 에너지원으로 활용하기 위하여 하이드레이트화를 이용한 CH₄ 분리, 정제, 수송 연구를 진행하였으며, 이러한 연구의 일환으로 pure CH₄를 대상으로 하이드레이트 형성 시 구동력(driving force)에 따른 induction time, growth rate, gas consumption 측정을 통하여 LFG를 이용한 가스 하이드레이트 생산을 위한 운전조건 선정을 위한 기본 자료로 사용하고자 한다.
중소규모 매립장의 매립가스 에너지화를 위한 GTS Pilot plant 개발
문동현(Moon, Donghyun),신형준(Shin, Hyungjoon),한규원(Han, Kyuwon),이재정(Lee, Jaejeong),이강우(Lee, Gangwoo) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.05
본 연구는 중 소규모 매립지가스(LFG)의 활용을 위한 가스고체화(Gas-To-Solid) 기술개발을 목적으로 하고 있다. LFG는 환경적인 문제로 인하여 소각 등의 방법으로 처리하고 있으나, 약 5,000kcal/m³의 높은 발열량과 일반적으로 매립 후 20~30년 후까지 지속적인 발생특성으로 안정적인 공급이 가능한 신재생에너지원으로 활용될 수 있다. LFG 자원화 할 경우 발전 및 중질가스 등으로 활용하는 것이나, 중소규모 매립장의 경우 경제성 등의 문제로 자원화하지 못하고 태워지거나 방치되고 있다. 본 연구에서는 LFG의 저장과 수송 기술 중 GTS 기술을 통하여 저장과 수송에 제약이 크고 많은 비용이 소비되는 기체 상태의 에너지원을 하이드레이트화 시킴으로서 중 소규모 매립지에서 상대적으로 적은 비용으로 가스저장과 지상수송이 가능하게 할 수 있다. 본 연구의 결과로 LFG 에너지화 실증화 플랜트를 설계/제작 하였으며, 메탄+이산화탄소+물 하이드레이트 형성 실험을 통해 4.56 Mpa, 277.2 K 조건에서 3시간을 한 사이클로하는 공정운전을 가지는 것을 확인하였다.
SF<sub>6</sub> & N<sub>2</sub> 혼합가스의 조성변화에 따른 Hydrate 형성 특성 관찰에 관한 연구
문동현(Moon, D.H.),이재정(Lee, J.J.),신형준(Shin, H.J.),이주동(Lee, J.D.),서용원(Seo, Y.W.),이강우(Lee, G.W.) 한국신재생에너지학회 2008 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.10
가스하이드레이트는 물분자들의 수소결합에 의하여 입체 그물구조를 만들게 되면 그 그물구조의 공동(Cavity) 내에 크기가 작은 가스 분자들이 포획되면서 형성되는 결정체이다. 이러한 원리로 포획되어질 수 있는 가스는 130여종에 이른다. 포획가능한 가스 분자들 중 SF<sub>6</sub>의 경우 보다 쉬운 조건에서 하이드레이트 형성이 되는 점을 이용하여 SF<sub>6</sub>의 분리 회수에 하이드레이트의 형성 원리를 적용하고자 하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 압력조건과 조성변화를 달리하여 SF<sub>6</sub> 하이드레이트 형성 특성을 관찰하였다. 본 연구에서 하이드레이트 결정 형성 특성 및 형성 속도에 대한 실험과 분석을 통한 결과를 확보함으로써 향후 SF<sub>6</sub> 하이드레이트의 생산, 저장, 회수, 분리 등의 설계의 기본자료로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.
Bench-scale 고압반응기 내의 미세액적분사에 따른 SF_6 하이드레이트 형성 거동 연구
문동현(Moon, Dong-hyun),이재정(Lee, Jae-jeong),신형준(Shin, Hyung-Joon),이주동(Lee, Ju-Dong),이강우(Lee, Gang-Woo) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성과정에서 발생할 수 있는 유도지체시간을 줄이고 전체 가스 저장량과 반응 속도의 향상을 위하여 이류체 분사 방식을 이용하여 물분자의 액적을 최소화하는 실험을 통하여, 미세액적 분사에 따른 하이드레이트 형성 시간을 확인하였으며, 반응기 내부의 온도 변화를 확인하여 반응기 내부의 하이드레이트 형성 거동을 확인하고 이를 통하여 상용화를 위한 반응기 설계의 기초 자료로 활용하고자 하였다.
하이드레이트 형성 원리를 이용한 매립지가스 에너지화 기술에 대한 연구
문동현(Moon, Donghyun),신형준(Shin, Hyungjoon),한규원(Han, Kyuwon),이재정(Lee, Jaejung),석민광(Seok, Mingwang),윤지호(Yoon, Jiho),이강우(Lee, Gangwoo) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
가스하이드레이트(gas hydrate)는 고압과 저온 조건에서 물분자간의 수소결합으로 형성되는 3차원 격자구조에 동공(cavity)이라는 빈 공간이 생기고 이 동공에 가스가 물리적으로 포획되어 생성되는 것으로, 수소결합을 하는 물의 격자(Host) 내에 메탄등의 저분자가스(Guest)가 포획된 결정체이다. 가스 하이드레이트는 미량의 물을 첨가, 가압하면 부피비로 약 200배의 가스를 고상의 형태로 저장할 수 있으며, 열역학적으로 안정된 결정체이기 때문에 하이드레이트로 존재하기 위한 최소한의 온도, 압력조건이 충족되면 고상으로 항구적인 존재가 가능할 수 있어 가스의 수송 및 저장에 높은 경제성을 가지는 방법이다. 현재 운영중인 전국의 242개소 매립지 중에서 발전 및 연료로 활용가능한 조건을 같춘 자원화 대상 매립지는 약 14곳에 불과한 형편이고 이들 중 대부분 시설은 자원화 시설을 운영하고 있으나. 중소규모 매립지에서 발생하는 LFG에 대하여 효율적인 이용 및 처리 방안이 없어 태워 없어지거나 방치하는 등 매립가스를 활용하는 기술은 미흡한 실정이다. 이러한 LFG는 많은 환경적인 문제를 야기하지만, 50vol% 이상의 고농도 메탄이 함유되어 있어 이를 대체에너지원으로 이용할 경우 환경적인 문제를 해결함과 동시에 신재생에너지원으로 활용 가능하다. 본 연구에서는 중소규모 매립지에서 발생하는 LFG를 활용하기 위하여 하이드레이트 형성/해리 Pilot plant의 제작을 통하여 CH₄와 CO₂(단일, 복합가스의 실험)의 하이드레이트화 연구를 진행 중이다.
ISO 15118-20기반Scheduled mode V2G 기술개발
문동현(Moon, DongHyun),김경주(Kim, Kyeong Joo),박영진(Park, YoungJin),김혜원(Kim, HyeWon),정재윤(Jung, JaeYun),김현섭(Kim, HyunSup),김성규(Kim, SungKyu) 대한전자공학회 2023 대한전자공학회 학술대회 Vol.2023 No.11
V2G is a new technology that applies EVs, and research is being actively conducted. One of them is S-V2G using electric power arbitrage, which can minimize charging cost. To implement S-V2G(Scheduled mode V2G) in EVs, the ISO 15118-20 standard is required. In this paper, I propose a new control method that satisfies the 15118-20 standard. The proposed control method enables V2G mode as well as conventional EV charging method. S-V2G is implemented in an actual EV experiment environment and its performance is verified. It was confirmed that the implemented S-V2G can reduce charging cost by up to 50%.
LFG-Hydrate를 통한 매립가스 에너지화 공정 개발
문동현(Moon, Donghyun),신형준(Shin, Hyungjoon),한규원(Han, Kyuwon),이재정(Lee, Jaejung),윤지호(Yoon, Jiho),이강우(Lee, Gangwoo) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
LFG는 매립된 폐기물 중 유기성분이 혐기성조건에서 미생물에 의해 분해가 되면서 발생하며, 이러한 매립지가스는 주변 지역의 자연 및 생활환경에 악영향을 미치기 때문에 소각 등의 방법으로 LFG를 처리하고 있다. 일반적으로 매립지로부터 발생하는 가스의 량은 폐기물 1톤 당 150{sim}250m³로서 매립 후 2~3년 후에 최대량이 발생하며 매립 후 20~30년 후까지 지속적으로 발생함으로 안정적인 LFG의 공급이 가능하며, 메탄함량이 50%인 경우 약 5,000kcal/m³의 높은 발열량을 가지므로 대체에너지원으로 이용할 경우 환경적인 문제 해결 및 신재생에너지원으로 활용할 수 있다. LFG 자원화 할 경우 가장 안정적인 방안으로 발전 및 중질가스로 활용하는 것이나, 발전의 경우 최소 200만톤 이상의 매립용량을 갖추어야 경제적인 사업성을 확보할 수 있으며, 중질가스로 활용하는 경우 인근에 가스 수요처를 확보해야 하는 어려움이 있다. 만약 중 소규모의 매립장에서 발생하는 LFG를 안전하고 경제적인 조건으로 저장 및 수송할 수 있다면 중 소규모의 매립지에서 발생하는 LFG도 활용할 수 있을 것으로 기대되며, 안전하고 경제적인 저장과 수송기술을 통하여 발전이 아닌 중질가스로의 활용도 가능하게 될 것이다. 또한 여러 곳의 매립장에서 발생한 LFG를 한 곳으로 집중시켜 고질가스로 전환하는 설비비용을 절감할 수 있으며, 정제된 고질가스를 이용하여 발전보다 경제적인 자동차 연료나 도시가스로 활용할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 LFG의 저장과 수송기술 중 GTS 기술을 통하여 저장과 수송에 제약이 크고 많은 비용이 소비되는 기체 상태의 에너지원을 하이드레이트화 시킴으로서 중 소규모 매립지에서 상대적으로 적은 비용으로 가스저장과 지상수송이 가능하게 할 수 있다. 본 연구의 결과로 LFG 에너지화 실증화 플랜트를 설계/제작 하였으며, 메탄+이산화탄소+물 하이드레이트 형성 실험 결과 4.56 Mpa, 277.2 K 조건에서 3시간을 한 사이클로 하는 공정운전을 가지는 것을 확인하였다. 이때 생성된 슬러리상의 하이드레이트를 고압으로 배출하여 펠릿으로 형성시켰으며, 형성된 하이드레이트 펠릿의 경우 92.27%의 메탄을 포함하는 것을 확인하였다.