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파일럿 규모의 공정에서 CO<sub>2</sub>가 함유된 합성가스로부터 합성천연가스(SNG) 생산
강석환,류재홍,김진호,김효식,유영돈,김준우,고동준,강용,Kang, Suk-Hwan,Ryu, Jae-Hong,Kim, Jin-Ho,Kim, Hyo-Sik,Yoo, Young-Don,Kim, Jun-Woo,Koh, Dong-Jun,Kang, Yong 한국화학공학회 2019 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.57 No.3
In SNG (synthetic natural gas) process by proposed RIST(Research Institute of Industrial Science & Technology)-IAE(Institute for Advanced Engineering) (including three adiabatic reactors and one isothermal reactor), the methanation reaction and water gas shift (WGS) reaction take place simultaneously, and the supply of steam with syngas might control the temperature in catalyst bed and deactivate the catalyst. In this study for development of SNG process, the characteristics of the methanation reaction with a Ni-based catalyst by prepared RIST and using a low $H_2/CO$ mole ratio (including $CO_2$ 22%) are evaluated. The operating conditions ($H_2O/CO$ ratio of the $1^{st}$ adiabatic reactor, operating temperature range of $4^{th}$ isothermal reactor, etc.) were reflected the results from previous studies and in the same condition a pilot scale SNG process is carried out. As a results, the pilot scale SNG process is stable and the CO conversion and $CH_4$ selectivity are 100% and 96.9%, respectively, while the maximum $CH_4$ productivity is $660ml/g_{cat}{\cdot}h$. 포항산업과학연구원(RIST, Research Institute of Industrial Science & Technology)-고등기술연구원(IAE, Institute for Advanced Engineering)에서 제안한 합성천연가스(Synthetic Natural Gas, SNG) 제조공정(3개의 단열반응기와 1개의 등온반응기로 구성됨)에서, 합성가스와 함께 스팀을 공급함으로써 메탄화반응과 수성가스전환반응을 동시에 반응시켜 촉매층의 온도와 촉매 비활성화를 제어하였다. SNG 공정개발을 위해 본 연구에서는, 포항산업과학연구원에서 제조한 니켈계 촉매를 사용하여 낮은 $H_2/CO$ 비($CO_2$ 22% 포함) 조건에서의 메탄화반응 특성을 평가하였다. 운전조건(1차 단열반응기의 $H_2O/CO$ 비, 4차 등온반응기의 운전온도 범위 등)은 이전의 연구 결과를 반영하였으며, 동일한 조건을 유지하면서 파일럿 규모의 SNG 공정을 운전하였다. 그 결과, 파일럿 규모의 SNG 공정은 안정적으로 운전되었으며, CO 전환율 100%, $CH_4$ 선택도는 96.9% 그리고 $CH_4$ 생산성은 $660ml/g_{cat}{\cdot}h$의 값을 얻었다.
컴팩트 석탄 가스화기 개발을 위한 이중선회버너 운전 평가
강석환,류재홍,정석우,정우현,유상오,이도연,윤용승,이진욱,김규태,이민회,Kang, Suk-Hwan,Ryu, Jae-Hong,Chung, Seok-Woo,Jung, Woo-Hyun,Yoo, Sang-Oh,Lee, Do-Yeon,Yun, Yongseung,Lee, Jin-Wook,Kim, Gyoo-Tae,Yi, Min-Hoe 한국에너지학회 2013 에너지공학 Vol.22 No.2
석탄가스화 기술은 청정석탄에너지 기술 중에서 아주 중요한 대안으로 인식되고 있으며, 이에 전 세계적으로 차세대 석탄가스화기라고 할 수 있는 고효율 저비용 석탄가스화기를 개발하고 있다. 본 연구에서도 이러한 목적의 달성을 위하여 저비용으로 구현이 가능한 컴팩트 석탄가스화기를 개발하고 있으며, 다수개의 공급부로 이루어진 일체형 이중선회형 버너를 개발하였다. 개발된 버너의 가스화 운전조건을 확보하기 위하여 미분탄 분배기와 함께 기존의 석탄가스화기 몸체에 설치하여 가스화 실험을 수행하였다. 인도네시아산 아역청탄인 ABK 탄을 사용하여 1.5톤/일의 파일럿 규모로 $6.4{\sim}7.2kg/cm^2$, $1170{\sim}1300^{\circ}C$ 조건에서 운전을 수행하였다. 우선 성능평가보다는 안정적인 가스화기 운전조건을 확보하는데 중점을 두었다. 그 결과, 안정적인 운전조건에서 탄소전환율은 84.0%, 냉가스 효율 52.1%를 확보할 수 있었다. Coal gasification is considered as one of the best alternatives among clean coal technology and new concept next generation technologies are under being developed to achieve low cost as well as high efficiency. In this study we have developed double swirl multi-burner as part of the development of low cost compact gasifier. We installed new concept multi-burner with pulverized coal distributor to the body of existing gasifier for burner test. Gasification test was performed under the condition of $6.4{\sim}7.2kg/cm^2$ and $1170{\sim}1300^{\circ}C$ by using Indonesian ABK (sub-bituminous) coal to get operation condition of new concept multi-burner. Our interest was focused to ensure a stable operating condition rather than the gasifier performance evaluation. As a result, we were able to achieve the carbon conversion of 84% and the cold gas efficiency of 52.1% at the stable operating conditions.
강석환,이영우,강용,한근희,이창근,진경태,손재익,박영성,Kang, Suk-Hwan,Rhee, Young-Woo,Kang, Yong,Han, Keun-Hee,Yi, Chang-Keun,Jin, Gyoung-Tae,Son, Jae-Ek,Park, Yeong-Seong 한국에너지학회 1996 에너지공학 Vol.5 No.2
석탄가스화 복합발전 시스템의 주요 단위 공정인 고온건식 탈황공정에 사용되는 탈황제의 개발을 위한 연구의 일환으로 국내산 철광석과 호주산 철광석에 대해 환원, 황화 및 재생 반응을 수행하였다. 실험 장치로는 TGA와 시료 제조용 고정층 반응기를 이용하였고, BET 표면적, SEM, 탈황/재생 cycle 실험, 반응 온도 변화 및 탈황제의 질량변화곡선 등을 이용하여 세가지 철계 탈황제에 대한 기초반응 특성을 규명하였다. 500-$700^{\circ}C$ 구간에서 반응온도 증가에 따라 탈황반응의 H$_2$S 제거율과 재생반응의 재생율이 증가하였다. Reduction, sulfidation, and regeneration reactions were performed using domestic and Australian iron ore in order to develop a desulfurizing sorbent for the high temperature desulfurization process that is one of major processes in the integrated coal gasification combined cycle (IGCC) system. A TGA (Thermogravimetric Analysis) reactor and a fixed-bed reactor were used. Some basic kinetic information was obtained from BET surface area measurements, SEM photos, cyclic reactions, reaction temperature changes and TGA curves of the sorbents. The rates of both desulfurization and regeneration increased with increasing reaction temperature in the range of 500-700$^{\circ}C$.
BTCA/PUD에 의한 면섬유의 가교반응에서 처리방법이 물성에 미치는 영향
강석환,조인식,황의환,황택성,Kang Suk-Hwan,Cho In-Sik,Hwang Eui-Hwan,Hwang Taek-Sung 한국섬유공학회 2005 한국섬유공학회지 Vol.42 No.6
Cotton fabrics were treated with BTCA and BTCA/PU to improve the winkle recovery property. Various concentrations of BTCA and BTCA/PU were treated on cotton fabrics by UV irradiation (UV intensity) and dry-cure technique (curing temperature). The crosslink reaction could be confirmed by ATR-FTIR spectroscopy. The physical properties such as add-on, WR rating, tensile strength and initial elasticity after the fabric treatment were also investigated. As a result of this study, fabrics treated by UV irradiation appeared to have higher add-on and lower tensile strength than that treated by heat treatment. BTCA/PU, containing PU as an additive, can improve the fabric stiffness resulting from the crosslink reaction in both UV irradiation and heat treatment. It was confirmed by tensile strength and initial elasticity.
강석환 ( Suk Hwan Kang ),류재홍 ( Jae Hong Ryu ),유영돈 ( Young Done Yoo ),윤용승 ( Yong Seong Yoon ) 한국공업화학회 2016 공업화학전망 Vol.19 No.2
합성가스 내 일산화탄소는 생물학적 또는 화학적 전환으로 다양한 탄소화합물들을 생산할 수 있으며, 생물학적 전환기술은 에탄올 생산, 그리고 화학적 전환기술은 메탄올, DME (Dimethyl Ether), Fischer-Tropsch 합성유, 합성천연가스 등의 생산을 위한 상용기술이 확보되어 운전 중이거나 계획 중인 프로젝트들이 진행되고 있다. 그럼에도 불구하고 부존자원의 제한과 유가의 변동에 영향을 적게 받기 위해서 저급석탄이나 석유코크스 또는 바이오매스등을 사용하여 합성가스를 제조하는 기술에 사업적 관심이 지속적으로 나타나고 있다. 뿐만 아니라 셰일가스의 생산량 증가로 인하여 메탄을 직접 활용(일산화탄소와의 반응)하는 기술에 대해서도 많은 연구들이 보고되고 있다. 따라서, 본고에서는 합성가스 내 함유된 일산화탄소의 생물학 및 화학적 전환에 대해 소개하고, 최근 이러한 기술을 활용한 상용화 사례들에 대해서도 소개하고자 한다.
개질 및 정제 공정별 연료전지 스텍의 열화인자 및 안전성 확보 방안
강석환(Suk-Hwan Kang),류재홍(Jae-Hong Ryu),박노국(No-Kuk Park),이수출(Soochool Lee),박성태(Sungtae Park) 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.11
연료전지 중 SOFCs(고체전해질 연료전지)는 전력 생산에서의 높은 효율과 천연가스나 바이오 가스등을 사용할 수 있는 연료의 유연성, 환경 친화성 및 폐열 회수 등의 장점을 가지고 있어 많은 관심을 가지고 있다. 이러한 SOFCs의 운전에 있어 공정가스의 성분, 운전조건 등 다양한 환경에 따라 열화현상에 의한 스텍의 성능 저하가 발생할 수 있다. 이에 본 연구에서는 스텍의 열화현상이 발생할 수 있는 환경을 분석하고, 이를 극복하기 위한 방안에 대해 고찰하고자 한다.
강석환(Suk-Hwan Kang),김지현,김현지(Hyun-Ji Kim),김진호(Jin-Ho Kim),김효식(Hyo-Sik Kim) 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.11
탄소중립이 강조되고 있는 현 상황에서 바이오매스의 활용은 더욱 관심을 갖게 되는 분야로 평가되고 있다. 더욱이 부존자원이 부족한 국내의 경우 미활용 바이오매스의 공급과 활용은 향후 부각될 수밖에 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내외의 바이오매스 시장현황과 기술개발 동향에 대해 조사하였으며, 특히 미활용 되고 있는 바이오매스의 활용방안과 적용기술에 대해 고찰하였다.