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송형운(Hyoungwoon Song),정대웅(Daewoong Jung),윤종혁(Jonghyuk Yoon),이동규(Dong-Kyu Lee) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
반도체 산업의 지속적인 발전에 따라 반도체 생산 과정에서 지구온난화를 야기하는 각종 환경유해물질이 배출되고 있으며, 이 를 처리하고 저감하기 위한 다양한 기술이 적용되고 있다. 특히, 반도체 생산공정으로부터 발생되는 환경유해물질은 온난화 지수가 높고 열적으로 매우 안정적인 난분해성 물질이기 때문에 이를 효과적으로 처리하기 위한 높은 열을 사용해야 한다. 현재 반도체폐가스처리용 가스스크러버 에 적용된 기술은 Bum-wet, Plasma-wet, Heat-wet 이 주이 며, 모든 기 술이 반도체폐가스를 처리하는 과정에서 사용되는 에너지로 인해 다량의 이산화탄소를 배출하게 된다. 따라서, 본 연구에서는 온실가스 저감을 통한 탄소중립을 실현하기 위하여 Burn-wet 스크러버에 이용하는 기존 메탄 연료를 수소연료로 전환하기 위 하여 반도체폐가스 처리용 수소분해모듈을 개발하고자 한다. 이에 200L/min급 수소분해모듈을 제안하고 3차원 열유동 수치해석을 통해 수소분해모듈에 운전특성을 파악하고 기하학적 형상변화를 통해 수소분해 모듈에 형상을 최적화하고자 하였다.
송형운(Hyoungwoon Song),장은석(Eunseok Jang),곽현주(Hyun Ju Kwag),정대웅(Dae woong Jung) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7
전 세계적으로 이산화탄소를 비롯한 온실가스 배출량은 2018년을 기점으로 최고치를 경신하였으며, 화석연료 사용량 증가는 신재생에너지 개발 및 보급 노력을 무색하게 개발도상국을 중심으로 화석연료 인프라 확장이 지속되고 있어 급격한 감소는 예상되지 않고 있다. 이러한 문제의 해결책으로 수소 에너지는 발전과 수송 분야에서 화석연료 대체재로 각광받아 왔으며, 특히, 재생에너지원으로부터 제조될 경우에는 이산화탄소 배출량을 획기적으로 줄일 수 있게 된다. 전 세계 수소 생산량은 매년 5~6%수준으로 꾸준히 증가되고 있으나, 천연가스를 원료로 하여 제조되는 양이 여전히 50%수준에 육방하고 있으며, 화석연료 사용 없이 제조되고 있는 비중은 3~4%에 머물고 있는 실정이다. 따라서, 중장기 수소 수요 대응 및 온실가스 저감을 위해 유기성 폐자원의 혐기처리 공정에서 발생하는 탄소중립의 재생에너지원인 바이오가스를 활용하여 온사이트 그린수소 생산 및 활용을 위한 공정설계 기술을 확보하고자 한다. 이에 본 여구에서는 그린수소충전소의 운전 안정성과 가동률을 높이기 공정 설계를 제안하고 이를 기반으로 공정모델링을 통해 시스템 운전특성을 파악하였다. 따라서, 공정모델링을 통해 얻어진 운전데이터를 기반으로 온사이트 그린수소충전소 설계를 최적화에 적용하였다.
바이오가스 유래 수소 제조 기술 동향 및 효과적인 적용
송형운 ( Hyoungwoon Song ),정희숙 ( Hee Suk Jung ),엄성현 ( Sunghyun Uhm ) 한국공업화학회 2020 공업화학 Vol.31 No.1
바이오가스를 이용한 수소 제조는 주요한 에너지 및 환경 관련 이슈들을 동시에 해결할 수 있다는 장점으로 꾸준히 주목받아 왔다. 바이오가스 정제를 통해 얻은 바이오메탄 수증기개질은 천연가스 개질을 대체할 수 있는 좋은 현실적인 대안이다. 하지만, 경제성과 환경 유해성을 모두 고려한다면 바이오가스를 직접 개질반응에 활용하는 바이오가스수증기 개질 및 건식 개질을 활용한 수소 제조가 보다 효과적이라 평가된다. 본 논문에서는 바이오가스 기반 추출수소 제조 관련 최근의 기술 이슈 및 개발 동향을 소개하며 향후 상업화를 위한 효과적인 적용 방향에 대해서 고찰하고 자 한다. Hydrogen production from biogas has received consistent attention due to the great potential to solve simultaneously the issues of energy demands and environmental problems. Practically, biomethane produced by purification/upgrading of biogas can be a good alternative to the natural gas which is a main reactant for a steam methane reforming process. Judging from the economic and environmental impacts, however, the steam biogas and dry reforming are considered to be more effective routes for hydrogen production because both processes do not require the carbon dioxide elimination step. Herein, we highlight recent studies of hydrogen production via reforming processes using biogas and effective applications for earlier commercialization.
송형운(Hyoungwoon Song),엄성현(Sunghyun Uhm),장은석(Eun Seok Jang),김문현(Mun- hyun Kim) 한국환경에너지공학회 2022 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2022 No.2
지구온난화를 해결하기 위한 탄소중립 실현을 위해 기존 화석 에 너지에서 탈피하고 청정한 수소에너지 사용올 위한 다양한 노력 이 추진되고 있다. 특히 , 수소모빌리티 분야에서 수소에너지 이용을 위한 정책적 지원 등이 집중되고 있으며, 이와 연계되어 수소차 충전을 위한 수소충전소 설치가 빠르게 확대되고 있다. 현재 국내 에 서는 부생수소를 연료로 하여 운전되는 저장식수소충전소(off-site) 에 대한 운전특성 분석 및 고장 진단 등에 다양한 연구가 진행되고 있지만, 저장식수소충전소(on-site)에 대한 운전특성을 파악하고 분석한 사례는 전무한 실정이다. 이에 본 연 구에서는 바이오가스를 활용하여 그린수소를 생산하고 활용한 국내 최초 마더스테이션인 충주바이오그린수소충전소에 대한 운전자료 중 고장 횟수, 가동중지 시간 등 에 상관관계 분석을 통해 설비 고장에 따른 운전영향을 파악하였다. 이 결과를 통해 향후 수소충전소 가동율을 높이고 설비 고장을 최소화하기 위한 공정 설계 및 설비 사양 선정에 주요 자료로 활용하고자 한다.