가스화공정 RDF Char를 이용한 CO₂/CH₄ 개질반응의 합성가스 생성 특성 연구 = Characteristics of Syngas Formation by CO₂/CH₄ Reforming Reaction using RDF Char from Gasification Process

국문 초록 (Abstract)

매립지에서 발생하는 매립가스는 악취를 발생시켜 주변지역 대기환경을 저해하고 있다. 매립가스의 주성분은 온실가스인 이산화탄소(CO₂)와 메탄가스(CH₄)로 구성되어 있어, 바이오에너지와 같은 대체에너지 생산 기술 등의 연구에 활용되고 있다. 본 연구에서는 가스화 공정에서 발생하는 RDF char를 이용하여 CO₂/CH₄ 개질 반응을 통해 생성되는 합성가스의 주성분인 CO, H₂의 생성 특성에 대해 연구하였다.
1023∼1173K의 온도에서 CH₄/CO₂ ratio는 1.3으로 고정하여 혼합된 CO₂와 CH₄를 RDF char와 반응시켜 생성되는 H₂와 CO의 변화를 측정하였다. 실험 결과에는 반응 온도가 1123K일 때 SUS bed의 CO₂ 전환율은 3.2%로 나타났으며, 반면 RDF char에서의 CO₂ 전환율은 81.7%로 나타났다. 이러한 실험결과로 RDF char는 CO₂ 개질반응에 촉매 역할을 하는 것으로 판단된다. 반응 후 RDF char 성분 분석 결과에 따라 함량이 높은 CaO는 반응전과 후 비슷한 결과를 나타났고 CO₂ 전환에 영향을 주지 않아 촉매 역할을 하는 Fe₂O₃나 TiO2에 의한 것으로 판단된다.
산소가 없는 경우에 RDF char에 의한 CO₂와 CH₄ 개질 반응은 온도 증가에 따라 CO₂ 전환율은 45.3% (1023K)에서 83.16%(1173K)로 증가하였고 CH₄ 전환율은 10.2%(1023K)에서 27.0%(1173K)로 증가하였다. 또한 산소가 있는 경우는 산소 없는 경우보다 CH₄ 전환율은 1173K에서 27.0%에서 41.1%로 증가하고 발생가스의 H₂ 비율은 15.8%에서 22.3%로 증가한 것으로 나타났다. 이는 RDF char에 의해 메탄과 이산화탄소 개질 반응에 Reforming reaction과 Reverse WG shift reaction, Boudouard reaction, Reverse WG shift reaction에 의한 영향을 받는 것으로 판단된다.