Bio-DME의 기술개발 현황

백영순(Youngsoon Baek),조원준(Wonjoon Cho),오영삼(Youngsam Oh) 한국자동차공학회 2006 오토저널 Vol.28 No.5

에너지원으로서의 가스 하이드레이트 개발 전망

백영순(Baek, Youngsoon),이정환(Lee, Jeonghwan),최양미(Choi, Yangmi),박승민(Park, Seoungmin) 한국신재생에너지학회 2005 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2005 No.06

Considering the fact that more than 97% of fossil energy resources such as oil and natural gas needed in Korea rely on import, primary concern of the national economy is to secure future energy sources. Gas hydrates. which is non-conventional types of natural gas, distribute worldwide, especially in marine and permafrost Gas hydrates draw great attention recently as a new clean energy resources substituting conventional oil gas due to its presumed huge amount of volume reaching 10 trillion tons of gas and environmentally friendly characteristics. Results of preliminary survey by Korea Gas Corporation (KOGAS) and Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources (KIGAM) showed that gas hydrates can be present in deep sea over 1,000m water depth in the East Sea. Gas hydrates can contribute to the rapidly increasing consumption of natural gas in Korea and achieve the self-support target by 2010 with 30% of total natural gas demand. This study presents the potentialities and development prospects of gas hydrate as a future energy source.

[특집: 디메틸에테르] 천연가스로부터 DME 제조

백영순(Youngsoon Baek),박상업(Sang-Eon Park),장종산(Jong-San Chang),황진수(Jin-Soo Hwang),정광덕(Kwang Deog Jung) 한국자동차공학회 2003 오토저널 Vol.25 No.4

마이크로웨이브 플라즈마에 의한 메탄의 C2+ 계 탄화수소로의 전환반응에 관한 연구

조원일,백영순,방효선,김영채,문세기 ( Wonihl Cho,Youngsoon Baek,Hyosun Pang,Young Chai Kim,Sei ki Moon ) 한국공업화학회 1998 공업화학 Vol.9 No.1

천연가스의 주성분인 메탄의 마이크로웨이브 플라즈마 촉매반응에 의한 C2+ 탄화수소로의 전환반응을 고찰하였다. 플라즈마 출력의 증가(40∼120 watt)와 유량이 감소(40∼5mL/min)함에 따라서 메탄의 C2+ 생성물로의 전환율이 29.2%에서 42.2%로 향상되었으며, 촉매를 플라즈마와 함께 사용하여 에틸렌과 아세틸렌의 선택도를 향상시키는 동시에 높은 전환율을 유지할 수 있다. 실험에 사용한 여러 촉매중에는 Fe계의 촉매가 가장 높은 에틸렌의 선택도(30%)를 나타내었다. 실제 천연가스의 전환실험에서는 C2+ 생성물의 수율이 33.3%에서 46%의 범위를 보였다 순수한 메탄이 원료였을 때 보다 높은 C2+ 수율이 얻어진 것은 천연가스가 메탄 보다 반응성이 높은 성분인 에탄과 프로판등을 함유하고 있기 때문으로 생각된다. Methane, the major constituent of natural gas, had been converted to higher hydrocarbons by a microwave plasma. The yield of C2+ product could be increased from 29.2% to 42.2% with increasing plasma power(40∼120 watt) and decreasing flow rate(40∼5mL/min) of methane. With catalysts, the selectivities of ethylene and acetylene increased while the yield of C2+ remaining constant. Among various catalysts, Fe catalyst showed the highest ethylene selectivity of 30%. A natural gas could produce more C2+ than a pure methane. This is due to high reactivity of ethane and propane in the natural gas.

바이오가스 개질 반응으로부터 합성가스 제조를 위한 반응 모사 연구

한단비,백영순,HAN, DANBEE,BAEK, YOUNGSOON 한국수소및신에너지학회 2018 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.29 No.1

The amount of biogas increases as the amount of organic waste increases. Recently, biogas from organic waste have been made much efforts to utilize as a energy. In particular, the concentration of $CH_4$ and $CO_2$ generated from sewage sludge and livestock manure treatment are 60-70% and 30-35%, and $CH_4$ and $CO_2$ generated from food wastes are 60-80% and 20-40%. In case of landfill gas, $CH_4$ and $CO_2$ have a concentration of 40-60% and 40-60% respectively. Therefore, in order to use the biogas more widely, it is necessary to convert the biogas to methanol, LNG or DME. In this study, experiments were conducted to produce hydrogen and carbon monoxide through various biogas reforming reactions on $Ni/Ce-ZrO_2/Al2O3$ catalysts. The experiment of synthetic gas synthesis was carried out on a wide concentrations of methane and carbon dioxide, which were the major constituents of biogas from various organic wastes. The effect of $(O_2+CO_2)/CH_4$ (=R') on the yields of hydrogen and carbon monoxide, the conversion rate of methane and carbon dioxide was investigated. Also simulation for syngas synthesis on the $CO_2$ reforming of $CH_4$ was computed by employing total Gibbs free energy minimization method using PRO/II simulator, and compared with the experimental results on wet and dry reforming reaction of biogas.

CFD에 의한 선박용 DPF/DOC내 배기가스의 유동 균일도 및 특성 연구

김윤지,한단비,백영순,Kim, YunJi,Han, Danbee,Baek, Youngsoon 한국청정기술학회 2019 청정기술 Vol.25 No.2

디젤 선박 운행 횟수의 증가로 인한 대기오염이 심각해짐에 따라 선박의 유해배출가스에 대한 규제가 강화되고 있다. 따라서 선박용 디젤 배기 후처리 장치의 개발이 요구되고 배기 처리 장치는 유동 균일도가 높을수록 처리효율이 증가된다. 본 연구에서는 ANSYS Fluent를 이용하여 기존 저감장치, 저감장치 내부의 Baffle 설치시, 배기가스 유량에 따른 배압과 유동 균일도를 시뮬레이션 하였다. 기존 장치조건에서는 시스템 배압이 38 ~ 40 mbar로 나타났으며, 유동 균일도는 DOC 입구와 출구에서 약 84 ~ 92%로 나타났다. 시스템 내부에 Baffle을 설치한 경우 압력이 상승되고 유속 증가로 인해 유동 균일도가 낮아진다. 배기가스 유량을 $7,548kg\;h^{-1}$에서 $3,772kg\;h^{-1}$로 50% 감소했을 때, 낮은 유속에 의해 DOC 입구와 출구의 유동 균일도는 약 1 ~ 3% 증가했다. DPF의 경우 불균일한 유동이 DOC를 균일하게 거쳐 흐른 후 유입되기 때문에 유동 균일도가 98 ~ 99%로 높게 나타났다. As air pollution becomes more serious due to the increased number of diesel vessel operations, ship regulations on harmful emissions strengthen. Therefore, the development of a diesel exhaust after-treatment system for ships is required, and the higher the flow uniformity of the exhaust treatment system, the higher the treatment efficiency. With the computer software ANSYS Fluent, pressure drop and flow uniformity were used in this study to simulate flow rate with and without a baffle in both a Diesel Oxidation Catalyst (DOC) and Diesel Particulate Filter (DPF) system. The system pressure drop was found to be 38 to 40 mbar in the existing system condition, and the flow uniformity was approximately 84 to 92% at the inlet and outlet of the DOC. When the baffle was installed inside the system, the pressure increased and the flow uniformity was lowered due to an increase in flow rate. When the exhaust gas flow was reduced by 50% from $7,548kg\;h^{-1}$ to $3,772kg\;h^{-1}$, the flow uniformity at the inlet and outlet of the DOC increased by approximately 1 to 3% due to the low flow rate. In the case of DPF, the flow uniformity of exhaust gas was 98 to 99% because the uneven flow proceeded after uniformly flowing from the DOC.

마이크로웨이브 플라즈마와 촉매를 이용한 메탄으로부터 수소 및 C2+ 화학원료 제조에 관한 연구

조원일(Wonihl Cho),백영순(Youngsoon Baek),김영채(Young Chai Kim) 한국가스학회 2001 한국가스학회지 Vol.5 No.1

수소생산공정에서 엑서지 평가에 의한 CO₂ 저감 흡착개질(SER)반응 에너지 저감효과

한단비(Danbee Han),백영순(Youngsoon Baek) 한국신재생에너지학회 2021 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.7

지속 가능한 에너지원으로서의 수소는 에너지 수요를 충족시킬 수 있는 에너지원으로 연구되고 있다. 수소 생산은 주로 메탄의 SR(Steam Reforming)반응으로부터 생산되는데, CH<SUB>4</SUB>의 개질반응과 CO의 수성가스 전환반응(WGS)을 통해 CO<SUB>2</SUB>로 전환하고, CO<SUB>2</SUB> 제거(아민을 이용한 흡수 공정, 저온에서 CO<SUB>2</SUB> 분리공정)하여 수소를 생산한다. CO<SUB>2</SUB> 배출량 저감을 위한 수소생산방법으로 SER(Sorption Enhanced Reforming)반응이 연구되고 있으며, SER반응은 개질반응으로부터 생성된 수소와 CO<SUB>2</SUB>를 흡착제에 의해 동시에 제거가 가능하다. CO<SUB>2</SUB>가 흡착제에 의해 바로 제거되어 기존의 SR반응보다 낮은 온도에서 수소생산이 가능하며, 높은 수소 농도를 얻을 수 있는 장점이 있다. 두 공정에 대해 엑서지(Exergy) 분석방법을 통하여 분석하였는데, 엑서지는 에너지의 총량에서 유용하게 이용하거나 얻을 수 있는 최대 유효 에너지량을 나타내며, 열에너지량 뿐 아니라 실제 이용 가능한 에너지량을 얻을 수 있어 두 공정의 질적인 에너지량을 비교분석을 할 수 있다. 본 연구에서는 CO<SUB>2</SUB> 저감 수소생산을 위한 SER반응과 기존의 SR반응과 CO<SUB>2</SUB> 저감공정에 대해 PRO/II를 이용하여 공정모사를 수행하였으며, 반응기에 들어간 반응물의 엑서지 값을 계산하고, 반응생성물로부터 물리적/화학적 엑서지와 혼합 엑서지를 분석하였다. 이로부터 들어간 엑서지값에서 배출되는 엑서지 차이로부터 파괴되는 엑서지 값을 계산하였다. 생산되는 수소의 양과 전체 공정의 엑서지 파괴값으로부터 두 공정의 에너지 효율을 평가하고자 하였다.

양방향수전해 기반 수소제조용 초고온스팀 생산시스템의 엑서지 분석

한단비,박성룡,조종표,백영순,HAN, DANBEE,PARK, SENGRYONG,CHO, CHONGPYO,BAEK, YOUNGSOON 한국수소및신에너지학회 2018 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.29 No.3

Hydrogen can be produced by reforming reaction of natural gas (NG) and biogas, or by water electrolysis. In this study, hydrogen production through water-electrolysis needs superheated steam above $700^{\circ}C$ for high efficiency. The production method of hydrogen like this was recommended for the 4-type processes for superheated steam ($700^{\circ}C$, 3 atm) by Bio-SRF combustion furnace. The 4-type processes to produce superheated steam at $700^{\circ}C$ from the heat source of SRF combustion furnace was simulated using PRO II. The optimum process was selected through exergy analysis. The difference of process 1 and 2 is to the order of depressure and heating process to change $180^{\circ}C$ and 7 atm to $700^{\circ}C$ and 3 atm. Process 3 and 4 is to utilize 25% of steam to generate superheated steam and remaining to use for the power generation by steam generator.

DME-LPG 혼합연료의 연소효율 측정실험

이현찬(Lee, Hyenchan),백영순(Baek, Youngsoon),최창우(Choi, Changwoo),이은직(Lee, Eunjic) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06

대표적인 에너지원인 석유는 매장량 및 매장지역이 한정되어 있으며, 환경오염, 연료공급 등의 문제를 안고 있다. 에너지의 대부분을 수입하고 있는 우리나라는 경제성장 및 소득수준 향상으로 에너지 소비량이 증가하면서, 국제유가 상승은 국가 경제에도 큰 악영향을 미치고 있다. 이러한 상황에서 화석연료인 석유를 대체하기 위하여 최근 차세대 대체에너지에 대한 관심이 높아지면서 청정연료인 디메틸에테르(Dimethyl Ether : DME)의 사용방안에 대한 기술개발이 활발히 진행되고 있다. 정부(지식경제부)에서는 DME 보급을 위한 기본계획에서 3단계의 보급계획에 따라 2013년까지 DME를 상용화하겠다는 목표를 발표한바 있다. 그래서 2007년부터 2009년까지 2년간 정부 주관 하에 한국가스공사 등이 1단계 DME 보급을 위한 실증연구를 수행하였다. 1단계 실증연구를 통해 DME-LPG 혼합연료에 대한 품질 및 안전기준을 마련하였으며, DME를 일반 가정 및 상업용으로 시범보급 할 수 있는 특례고시가 2009년 11월에 제정되었다. 현재 제정된 DME-LPG 시범보급 특례고시에 따라 2009년 12월부터 2011년 11월까지 2년간 2단계 시범보급 연구가 진행되고 있다. 2단계 시범보급연구에서는 한국가스공사외 3개 기관이 함께 참여하여 연구를 수행하고 있다. 시범보급에서는 DME-LPG 혼합연료를 일반 가정 및 상업용으로 직접 소비자에게 시범적으로 보급하는 만큼, DME-LPG 혼합연료가 LPG 연료에 비해서 연소효율이 어느 정도 수준인지를 비교하는 것이 매우 중요한 사항이므로 본 실험에서는 가정 및 상업용으로 사용되는 연소기기를 대상으로 LPG 및 DME-LPG 혼합연료에 대해 연소효율을 측정하는 실험을 수행하였다.