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소석회를 이용한 제철 소결 배가스 내 황산화물 제거 특성
박동규 ( Dong Kyoo Park ),조성수 ( Sung-su Cho ),민홍 ( Hong Min ),류상오 ( Sang Oh Ryu ),김병환 ( Byung Hwan Kim ) 한국폐기물자원순환학회 2021 한국폐기물자원순환학회지 Vol.38 No.2
The purpose of this study is to evaluate the applicability of low-cost industrial lime hydrate to the desulfurization process of iron ore sintering gas and to derive optimal operating conditions. Sulfur dioxide removal by lime hydrate was investigated using simulated iron ore sintering gases. The kinetic parameters of sulfation were determined based on the global reaction mechanism. The results show that sulfur removal efficiency decreases with increasing reaction temperature and gas hourly space velocity. The time to maintain 70% efficiency decreases from 15 minutes to 11 minutes and 7 minutes. Due to its mathematical simplicity, a first-order reaction model was applied. The model fit the lime hydrate sulfation reaction well, producing an apparent activation energy of 10.8 kJ/mol and a pre-exponential factor of 1.64 s<sup>-1</sup>. The desulfurization efficiency of lime hydrate is approximately 65% the efficiency of sodium bicarbonate. As a result, lime hydrate has the potential to replace more expensive sodium-based reactants.
박동규(Dong Kyoo Park),최창식(Changsik Choi),황차하(Chaha Hwang),윤형근(Hyunggeun Yoon),최종혜(Jonghye Choi) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
국내 굴 패각 발생량은 한해 약 30만 톤으로써 이중 일부만 사료, 비료 등으로 활용되는 반면, 나머지 약 23만 톤은 적절하게 처리되지 못하고, 불법투기 및 매립, 방치 그리고 이로 인한 폐수 및 악취 발생 등 환경오염의 여러 문제를 야기하고 있는 실정이다. 이에 정부는 지난해 "수산부산물 재활용 촉진 법률"을 제정 시행하며 굴 패각 동 수산부산물 처리에 의한 수산인의 부담을 해소하고 부산물의 재활용을 촉진하고 있다. 본 연구에서는 소성패각을 이용하는 고순도 탄산칼슘 생산 공정 개발을 위하여 소성패각과 더불어 생석회를 비교 군으로 하여 이산화탄소 포집량 기준 일 5톤급 직접수성탄산화 플랜트에서 생활폐기물 소각장의 연소가스를 이용하여 고순도 탄산칼슘 생산 특성 및 연소가스 내 이산화탄소 포집 특성에 대하여 고찰하였다. 시험 운전 결과를 토대로 소성패각 처리량 기준 일 100톤급 상용 공정 설계 자료를 도출할 수 있었다. 본 연구 결과는 소성패각을 이용한 고순도 탄산칼슘 생산 공정 개발을 위한 기술 자료로 활용할 예정이다.
박동규(Dong Kyoo Park),이혜성(Hye-Sung Lee),김태욱(Tae-Wook Kim),김성현(Soung Hyoun Kim),최창식(Chang-Sile Choi) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
산업화 이후 지금까지 지속적으로 배출되는 온실가스를 저감하기 위해 세계 7위의 온실가스 배출국가인 한국은 2030년까지 전망치 대 비 24.4%의 온실가스 감축을 목표로 온실가스 감축에 동참하고 있다. 온실가스 감축에 있어 CO₂를 감축할 수 있는 대표적인 기술로는 ccs (Carbon Capture & Storage) 및 CCU (Carbon Capture & utilization)기술이 있다. 하지만 CCU기술을 통해 포집된 CO₂를 활용하는 과정에서 많은 에너지가 필요하고 다시 CO₂가 배출되는 문제가 있어 실제 감축효과는 크지 않다는 의문점이 거론되고 있다. 그러 나 광물탄산화 기술은 CO₂를 영구적으로 대량 고정화할 수 있어 실질적인 CO₂ 저감 효과를 볼 수 있다. 본 연구에서는 철강술래그를 이용한 습식 광물탄산화 플랜트에서 생산되는 광물탄산화 생성물이 건설소재로써 활용 가능한지 확인하기 위해 탄산화 생성물 내 칼슘성분에 대한 특성을 고찰하였다. 슬래그 내 칼슘 성분은 유리 cao 및 반용성 cao성분으로 구분할 수 있으며, 건설소재로 사용하기 위해 해당 성분의 함량올 각각 2.5% 및 10% 이하로 유지하여야 한다. 광물탄산화 생성물의 건설소재 활용 가능여부를 판단하기 위해 슬래그 원료 시료 및 광물탄산화 생성물에 대하여 XRF, LOI 및 TGA분석을 수행하였다. 분석 결과 슬래그 원료 물질의 유리 cao 및 반용성 cao는 CaCO3 등의 형태로 각각 95~98% 및 80~90%의 전환율을 보였으며, 생성물 내 함량은 각각 0.2~0.5% 및 3.8~7.4%로써 건설소재 활용을 위한 기준을 만족시킬 수 있었다.
박동규(Dong-Kyoo Park),김동주(Dong-Ju Kim),정법묵(Bup-Mook Jeong),구재회(Jae-Hoi Gu),노광두(Kwang-Du Noh),안중언(Joung-Eon An),김동철(Dong- Cheol Kim) 한국열환경공학회 2019 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2019 No.춘계
최근 에너지 수요 증가 및 화석연료 사용에 따른 환경 영향에 대한 우려로 신재생에너지 보급 확대 등 온실가스 감축과 에너지 효율 개선을 위한 많은 노력들이 진행 중에 있다. 이는 에너지 이용 기술뿐만 아니라 에너지 저장과 분배 시스템에서의 기술개발이 중요한 역할을 하며, 관련 분야가 크게 주목받고 있다. 열에너지저장(TES) 시스템은 에너지 저장 및 분배 시스템 개발의 주요 기술 중 하나로써 열 발생처와 수요처 간 공간적, 시간적, 질적 불일치를 완화 또는 해소할 수 있어 다양한 분야에 활용될 수 있다. 본 연구에서는 상변화물질(PCM)을 이용하는 잠열저장(LHTES) 시스템을 구성하였으며, 발전소 및 산업체에서 일반적으로 폐기처리 되는 저급 스팀을 대상으로 축열 및 방열 시험을 수행하였다. 축열대상소재로 유기계 PCM을 선정하였으며, 열 공급원 및 배출원으로 1에서 3 bar의 스팀과 상온의 공기를 이용하였다. 시험 결과 스팀 압력에 따라 1.1~1.3 GJ의 열량을 저장할 수 있었다. 스팀 압력에 따른 축/방열 특성과 더불어 PCM 및 구조물의 온도변화, 스팀 소비량 그리고 열풍 온도 및 유량을 통해 열수지를 구성할 수 있었으며, 이를 통해 열에너지저장 장치 설계 및 시스템 엔지니어링을 위한 주요 자료를 도출할 수 있었다.
Fin Tube 타입 열저장장치(Heat-ESS)에서의 상변화 물질(PCM) 용융 특성에 대한 수치해석적 연구
박동규(Dong Kyoo Park),정법묵(Bup-Mook Jeong),김동주(Dong-Ju Kim),이진욱(Jin-Wook Lee),구재회(Jae-Hoi Gu),김동철(Dong-Cheol Kim) 한국열환경공학회 2019 열환경공학 Vol.14 No.1
Recently, Heat-ESS, one of the key technologies to develop the energy storage and distribution system, is attracting attention because of its capability and usages in greenhouse gas reduction and energy efficiency improvement. In this study, transient numerical analysis was carried out on the thermal behavior of PCM in plain and internally finned tubes, which are the primary components of Heat-ESS system. The results show that the heat transfer via conduction is dominant initially and a thin layer of molten PCM was formed along the tube wall. As the layer expanded, circulating flow of the molten PCM occurred between the solid PCM and the tube wall, and natural convection plays important roles in the heat transfer. In order to evaluate the effects of the fin on the melting process, different length and number of fins were investigated. With increasing the length, the melting rate and heat flux increased, and showed maximum values of 0.0024 sec-1 and 7.14 kW/m2 at the length to radius ratio of 0.5, respectively. In addition, the melting rate increased with increasing the fin number. However, at the number of fins more than 8, heat flux began to decline, resulting in a decrease in heat transfer efficiency.
열중량 분석기에서의 하수슬러지 열분해 및 촤 산화반응 특성
박동규(Dong Kyoo Park),김동주(Dongju Kim),박영수(Young-Su Park),홍동욱(Dong Wook Hong) 한국열환경공학회 2020 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2020 No.춘계
2012년 런던협약 발효와 함께 하수슬러지 해양투기의 전면 금지 등 정책 변화로 인하여 정부 및 지방자치단체는 연간 420만 톤 이상 발생하는 하수슬러지의 처리에 많은 어려움을 겪고 있다. 하수슬러지의 처리는 주로 연료화 및 비료화 등 재활용 처리가 약 57.0%로 가장 많은 것으로 나타났으며 이 밖에 건조 8.6% 그리고 소각 18.7%, 매립 13.7% 등으로 나타났다. 최근 석탄 혼소 등 하수슬러지 연료화를 통한 에너지 생산 기술이 주목받고 있으며 석탄 혼소 기술은 신재생에너지 비중을 늘리면서 석탄화력 발전에서의 CO2 배출을 저감할 수 있는 가장 효과적인 방법 중 하나이다. 본 연구에서는 건조 하수슬러지 연료탄을 대상으로 열중량 분석기를 이용하여 비등온 조건에서 열분해 및 열분해 결과 생성된 촤의 산화 반응 그리고 연료탄의 연소반응특성에 대하여 고찰하였다. 해당 원료의 동역학 해석을 위해 일반적으로 사용되는 등전환율 방법(Isoconversional method)를 적용하였으며 이를 통해 반응 전환율에 따른 활성화 에너지를 결정할 수 있었다.