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주지선(Ju, Jisun),지준화(Chi, Junhwa),정재화(Chung, Jaehwa) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
석탄가스화기술은 매장량이 풍부하여 안정적인 공급이 보장되는 석탄을 이용함과 동시에 환경오염물질 감소라는 사회적 요구조건을 충족시키면서 화학제품, 석탄-가스화, 석탄-디젤화, 연료전지, 복합발전 등 다양한 분야에 응용이 가능한 장점이 있다. 특히 석탄가스화복합기술(Intergrated Coal Gasification Combined Cycle, IGCC)은 석탄을 고온, 고압하에서 가스화시켜 일산화탄소(CO), 수소(H₂)가 주성분인 합성가스를 제조, 정제 후 가스터빈 및 증기터빈을 복합으로 구동하여 전기를 생산하는 친환경 차세대 발전기술로 주목을 받고 있다. 현재 IGCC 기술은 세계적으로 볼 때 상용화단계에 있고, 우리나라의 경우 한국형 IGCC 기술의 확보를 위한 연구사업이 진행중에 있다. 본 연구는 IGCC 발전플랜트의 발전효율을 결정하는 가장 중요한 부분이라 할 수 있는 가스화반응기의 모델링 기술을 개발하는 목적으로 진행되었다. 본 연구에서는 석탄가스화 반응기에서 발생하는 석탄의 휘발화와 Char의 표면반응 그리고 기상에서의 가스화반응등의 현상을 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics)을 이용하여 모델링하는 방법론이 연구되었다. 해석을 위한 형상은 해석에 소요되는 시간을 줄이고, 형상이 해석결과에 미치는 영향을 줄이고자 2차원으로 구성하였다. 해석을 위한 수학적모델으로는 난류모델, 가스화반응모델, Lagrangian particle tracking, Char reaction 등을 포함하였고, 해석을 위한 Solver는 Fluent를 이용하였다. 모델링결과에 의해 예측되는 합성가스의 조성을 상용급 IGCC 가스화기의 운전결과와 비교해 본 결과 본 연구에서 설정한 모델로 예측되는 온도 및 가스농도가 실험치와 유사하게 나타남을 알 수 있었고 이를 통하여 본 연구에서 설정한 모델링방법이 적절함을 알 수 있었다.
바이오가스 업그레이딩을 위한 생물학적 메탄화 공정 기술 개발
최광순(Kwang-Soon Choi),김영국(Younggook Kim),김효식(Hyosil Kim),김진호(Jinho Kim),문지원(Jiwon Moon),김수현(Suhyun Kim),상병인(Byoung-In Sang),주지선(Jisun Ju),유영돈(Youngdon Yoo) 한국열환경공학회 2019 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2019 No.춘계
유기성 폐자원에 대한 중요성이 인식되고 하수 슬러지의 육상 직매립과 해양 배출이 금지되면서 혐기성 소화 시설과 바이오가스 발생량은 증가 하였지만, 대부분의 바이오가스는 소화조 가온 및 처리시설의 냉난방 등에만 제한적으로 사용되고 있는 실태이다. 바이오가스를 수송용 및 도시가스 연료로 사용하기 위해서는 고순도의 메탄이 필요하지만 혐기성 소화를 통해 발생한 바이오가스는 일반적으로 메탄 60%, 이산화탄소 40%로 구성되어 있기 때문에 메탄 분율을 높여주는 바이오가스 정제 공정이 필요하다. 이산화탄소와 수소를 결합하여 메탄을 생성하는 Hydrogenotrophic Methanogenesis을 이용하면 혐기성 소화에서 발생된 바이오가스의 이산화탄소를 추가적으로 메탄으로 전환하여 바이오가스 내 메탄 분율을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 생물학적 메탄화를 위한 공정 및 반응기 개발하여 CO2 2 Nm3/h 급 생물학적 메탄화 파일롯 설비를 구축, 성능평가를 수행하였다.