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국내(國內) 바이오매스 에너지 잠재량(潛在量) 및 밀집도(密集度) 분석(分析)
국진우,신지훈,류호성,이시훈,Kook, Jin Woo,Shin, Ji Hoon,Yoo, Ho Seong,Lee, See-Hoon 한국자원리싸이클링학회 2013 資源 리싸이클링 Vol.22 No.5
The biomass resources is one of promising ways to solve energy exhaustion issues and global warming issues at the same time. To evaluate domestic biomass resources potential such as agricultural wastes, forestry wastes, livestock wastes and municipal solid wastes, statistics data from various organizations were collected and analyzed in this study. Also, space energy densities of each districts in Korea were calculated and analyzed. The results from the evaluation of biomass energy potential and space energy densities in Korea might be useful to estimate the availability of biomass energy conversion processes and to choice a appropriate process to convert domestic biomass into energy. 에너지 부족과 지구온난화 문제들을 동시에 만족 시킬 수 있는 바이오매스 자원의 효율적 이용을 위해 국내에서 공급받을 수 있는 농산, 임산, 축산, 도시 생활 폐기물 등의 바이오매스 자원량을 기존에 발표된 자료들을 통합하여 분석하였다. 또한 자원량을 각 지역별 면적으로 나눈 지역별 바이오매스 자원 밀집도를 구하였다. 바이오매스 발생량의 분석은 가용할 수 있는 자원 잠재량을 파악할 수 있으나 지역별 밀집도 분석은 바이오매스 수집에 따른 비용을 고려한 바이오매스 자원 이용 가능성을 예측할 수 있도록 도와주고 바이오매스 자원에 따른 적절한 전환 공정 선택도 예측할 수 있도록 해준다.
석유 코크스, 바이오매스, 혼합연료의 이산화탄소 가스화 반응 연구
국진우 ( Jin Woo Kook ),신지훈 ( Ji Hoon Shin ),곽인섭 ( In Seop Gwak ),이시훈 ( See Hoon Lee ) 한국공업화학회 2015 공업화학 Vol.26 No.2
Characteristics of Char-CO2 gasification for petroleum coke, biomass and mixed fuels were compared in the temperature range of 1,100∼1,400 ℃ using TGA (Thermogravimetric analyzer). Kinetic constants with respect to reaction temperature were determined by using different gas-solid reaction models. Also activation energy (Ea) and pre-exponential factors (K0) in each models were calculated by using Arrhenius equation and then were compared with experimental values to determine reaction rate equation for char-CO2 gasification. Reaction time for CO2 gasification decreased with an increase of reaction temperature. Also, the activation energy of CO2 gasification reaction for mixture with petroleum coke and biomass decreased with increasing biomass contents. This indicates that mixing with biomass could bring synergy effects on CO2 gasification reaction.
국진우 ( Jin Woo Kook ),이시훈 ( See Hoon Lee ) 한국공업화학회 2015 공업화학 Vol.26 No.2
Biomass is recognized as one of important renewable energy sources because it can be converted and used as solid, gaseous and liquid forms. Also, biomass is one of promising ways to solve the depletion of fossil fuels and global warming problems. The information about local biomass energy potentials and space energy densities can be powerfully utilized to determine the scale of biomass energy conversion plant and to analyze economic effects. The latest data on domestic biomass resources, such as agricultural, forestry, livestock and urban wastes, were collected from various government organizations and institutes and were analyzed to calculate biomass energy potential and space energy density. As local areas in South Korea to collect biomass resources increased, energy potentials increased, but space energy densities of total biomass decreased.
0.1MW<sub>th</sub> 급 순환유동층에서의 무연탄 연소 전산유체역학 모사
고은솔 ( Eun Sol Go ),국진우 ( Jin Woo Kook ),서광원 ( Kwang Won Seo ),서수빈 ( Su Been Seo ),김형우 ( Hyung Woo Kim ),강서영 ( Seo Yeong Kang ),이시훈 ( See Hoon Lee ) 한국화학공학회 2021 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.59 No.3
낮은 반응성으로 인해 복잡한 공정이 필요한 무연탄은 순환유동층 내의 동적 거동을 통해 연소 특성이 고찰되어야 한다. Pilot 규모의 0.1MW<sub>th</sub> 급 순산소 순환유동층 연소로에서의 무연탄 연소 특성을 고찰하기 위하여 본 연구에서는 전산유체해석 기법을 이용하였다. 순산소 순환유동층 보일러는 연소로(0.15 m l.D., 10 m High), 싸이클론, 재순환부 등으로 구성되었고 동일한 크기의 3D 모델 반응기를 구축하였다.실험에 사용한 무연탄은 평균 입도 1,070 μm, 밀도 2,326 kg/㎥이다. 공기 연소에서 순산소 연소로의 연소 환경 변화에 따른 반응기 내부의 기-고 흐름 패턴을 고찰하였다. 이때, 공기 연소와 순산소 연소에서 온도 분포는 비슷한 양상을 보이지만 압력 분포는 순산소 연소에서 더 낮음을 알 수 있었다. 더불어 공기 연소에 비해 순산소 연소에서 더 높은 CO<sub>2</sub> 농도를 가지므로 이산화탄소 포집이 활발히 이루어질 것을 예상해 볼 수 있다. 결과적으로 본 연구를 통해 무연탄 활용 시 순환유동층 반응기의 최적화된 설계 및 운전에 기여할 수 있음을 확인하였다. The combustion characteristics of anthracite, which follow a complex process with low reactivity, must be considered through the dynamic behavior of circulating fluidized bed (CFB) boilers. In this study, computational fluid dynamics (CFD) simulation was performed to analyze the combustion characteristics of anthracite in a pilot scale 0.1MW<sub>th</sub> Oxy-fuel circulating fluidized bed (Oxy-CFB) boiler. The 0.1MW<sub>th</sub> Oxy-CFB boiler is composed of combustor (0.15 m l.D., 10 m High), cyclone, return leg, and so on. To perform CFD analysis, a 3D simulation model reactor was designed and used. The anthracite used in the experiment has an average particle size of 1,070 μm and a density of 2,326 kg/㎥. The flow pattern of gas-solids inside the reactor according to the change of combustion environment from air combustion to oxygen combustion was investigated. At this time, it was found that the temperature distribution in air combustion and oxygen combustion showed a similar pattern, but the pressure distribution was lower in oxygen combustion. addition, since it has a higher CO<sub>2</sub> concentration in oxygen combustion than in air combustion, it can be expected that carbon dioxide capture will take place actively. As a result, it was confirmed that this study can contribute to the optimized design and operation of a circulating fluidized bed reactor using anthracite.
김보화 ( Bo Hwa Kim ),서명원 ( Myung Won Seo ),국진우 ( Jin Woo Kook ),최희망 ( Hee Mang Choi ),라호원 ( Ho Won Ra ),윤상준 ( Sang Jun Yoon ),문태영 ( Tae Young Mun ),김용구 ( Yong Ku Kim ),이재구 ( Jae Goo Lee ),이영우 ( Young Wo 한국화학공학회 2016 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.54 No.4
Lab-scale 기포유동층 반응기(D=0.1 m, H=1.5 m)에서 왕겨와 모래를 혼합하여 가스화를 통해 합성가스를 얻고 남은 왕겨 회재는 고부가가치 물질로 사용하기 위한 연구의 선행연구로서 왕겨/ 유동사/ 왕겨 회재(실리카)의 혼합 및 유동 특성을 규명하였다. 왕겨/유동사를 5:95, 10:90, 20:80, 30:70의 부피비로 유속 범위(0~0.63 m/s)조건으로 수행하였으며, 또한 왕겨 회재는 왕겨를 기준으로 부피비 6%로 결정하였다. 왕겨/유동사, 왕겨/유동사/왕겨 회재의 혼합실험을 통해 왕겨 부피비 0%, 5%, 10%에서는 최소유동화속도가 0.19~0.21m/s임을 확인하였고, 20%일때는 0.3m/s로 증가하였으며, 30%일때는 분리현상이 나타나 최소유동화속도가 측정 되지 않았다. 또한, 실험데이터에 따라 Brereton과 Grace의 mixing index를 이용하여 각 조건 별로 mixing index값을 도출한 결과 왕겨/유동사의 혼합은 0.8~1, 왕겨/유동사/왕겨 회재의 혼합은 0.88~1 사이임을 확인하였다. 이를 통하여 왕겨/유동사의 혼합과 왕겨/유동사/왕겨 회재 혼합의 최적 조업조건을 도출할 수 있었으며, 운전조건을 결정할 수 있었다. We investigate fluidization characteristics of the mixture of rice husk, silica sand and rice husk ash as a preliminary study for valuable utilization of rice husk ash obtained from gasification of rice husk in a fluidized bed reactor. As experiment valuables, the blending ratio of rice husk and sand (rice husk: sand) is selected as 5:95, 10:90, 20:80 and 30:70 on a volume base. Rice husk ash was added with 6 vol% of rice husk for each experiment and air velocity to the reactor was 0~0.63 m/s. In both rice husk/sand and rice husk/sand/ash mixture, the minimum fluidization velocity (Umf) is observed as 0.19~0.21 m/s at feeding of 0~10 vol.% of rice husk and 0.30 m/s at feeding of 20 vol.% of rice husk. With increasing the amount of rice husk up to 30 vol. %, Umf can not measure due to segregation behavior. The mixing index for each experiment is determined using mixing index equation proposed by Brereton and Grace. The mixing index of the mixture of rice husk/sand and rice husk/sand/ash was 0.8~1 and 0.88~1, respectively. The optimum fluidization condition was found for the good mixing and separation of rice husk ash.