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저자정보
김영두 (과학기술연합대학원대학교) 정수화 (한국생산기술연구원) 정재용 (과학기술연합대학원대학교) 양원 (한국생산기술연구원) 이은도 (한국생산기술연구원)
저널정보
한국연소학회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집 2014년도 한국연소학회 제49회 추계학술대회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
발행연도
2014.11
수록면
25 - 28 (4page)

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2017

유동층 반응기에서 고체 및 액체 연료 가스화에 대한 실험적 연구
김영두 대학교 2017.01 학위논문

2015

유동층 반응기에서 저급 오일을 이용한 연료 가스 생성 연구
김영두 ,  양창원 ,  정수화 외 3명 KOSCO SYMPOSIUM 논문집 2015.05 학술대회자료

2014

유동층 반응기에서 액상의 저급 연료 가스화 특성 실험 및 프로듀서 가스 생산을 위한 연구
김영두 ,  정수화 ,  정재용 외 2명 KOSCO SYMPOSIUM 논문집 2014.11 학술대회자료

초록· 키워드

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기후 변화에 대응하고 환경오염 물질 배출을 줄이기 위한 목적으로 화석 연료의 사용 감소와 이를 대체 할 수 있는 재생에너지 원 개발에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 화석 연료를 대체하는 재생 에너지원으로 선택되는 연료는 1차적 목적에 사용된 후 발생되는 공정 부산물 또는 사용 후 버려지는 폐자원들이다. 이러한 자원으로 폐 바이오매스 자원을 비롯하여 폐플라스틱, 하수 슬러지, 가축 분뇨, 저 등급 오일 등 종류가 다양하다. 이들 자원은 성상이 다양하고 발열량이 제각각 이며 생산량이 불특정한 단점을 가지고 있다. 이 중 저 등급 오일류는 고체상의 폐자원에 비하여 에너지 밀도가 높고 수송과 보관에 유리한 점이 있어 재생에너지원으로서 활용도가 높다.
저 등급 오일의 종류에는 대표적으로 펄프 공정의 부산물로 생산되는 흑액 (Black liquor), 목질계 바이오매스의 열분해를 통해 생산되는 바이오매스 열분해 오일, 운송용 기관에 사용된 후 버려지는 폐엔진오일, 음식의 조리에 사용되고 발생되는 폐식용유 등이 있다. 이러한 저 등급 오일의 생산량은 세계적으로 해마다 증가하고 있으며 이러한 자원을 효과적으로 재활용하기 위한 방법과 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
저급 오일을 재생에너지 원으로 활용하기 위한 연구는 다양하게 수행된 바 있다. Sakaguchi 등은 바이오 오일 및 바이오 오일/바이오 촤 슬러리 등을 가스화하여 프로듀서 가스를 생산하는 연구를 수행하였다. Qingli와 Wu는 수소 생산을 위하여 급속 열분해 오일을 개질하는 연구를 수행하였다. Rossum 등은 촉매 적용 여부에 따른 바이오매스 열분해 오일의 가스화 특성을 시험하였다. 또한 Carlsson은 운전 조건에 따라 흑액의 가스화 특성과 생성되는 프로듀서 가스의 조성을 연구하였다. Xue는 waste edible oil (WEO) 유래 바이오 디젤의 디젤 엔진 연소 특성과 배기가스 특성을 시험하고 상용 디젤의 엔진 연소 결과와 비교하였다 [1-6].
이처럼 저 등급 오일의 열화학적 전환을 통해 생성된 프로듀서 가스는 발전을 위한 연소용 가스 연료로서 터빈, 보일러 연소에 직접 적용 가능하며 수소 생산을 극대화 하여 연료 전지 연료로 사용하거나 수송 연료 또는 고부가 가치 물질합성을 위한 플랫폼 물질로 활용이 가능하다.
발전을 위한 연소에 직접적으로 사용되는 경우 프로듀서 가스는 연료 공급, 운전 안정 그리고 원활한 연소를 위해 발열량이나 가스 상 내 불순물의 함량치가 안정적으로 연소될 수 있는 최소한의 조건을 충족을 시켜야 한다.
본 연구는 국내에서 구하기 쉬운 waste cooking oil (WCO)를 연료로 하여 오일 가스화 특성을 살펴보았다. 가스화를 위한 반응기로 bubbling fluidized bed (BFB) 타입의 반응기를 선택하였다. BFB 반응기는 저급 연료의 열화학적 전환 시 연소에 비하여 운전 온도가 낮고 높은 열전달율을 가지며 운전이 용이하여 저급 성상의 연료를 가스화 하는데 적합한 반응기이다. 또한 유동화를 위하여 사용되는 층물질에 촉매를 첨가하거나 층물질 전체를 촉매로 대체함으로서 반응성을 향상시키고 타르와 같은 고분자 화합물을 추가적으로 분해 할 수 있어 후단 정제 설비의 부하를 줄일 수 있는 장점이 있다.
실험의 조건으로 유동층 반응기에 공급되는 가스화제로 공기를 사용하였으며 가스화제의 양을 일정하게 하고 투입되는 연료의 양을 변화 시키며 equivalence ratio (ER)을 변화시켰다. ER 변화에 따라 생성된 프로듀서 가스는 연속 가스 분석 장치를 사용하여 생성 가스의 조성을 파악하고 GCs (-TCD 그리고 -FID)를 이용하여 발열량과 가스 상 내 타르 함량을 분석하였다.
#Low grade oil #Gasification #Producer gas #Power generation #Fluidized bed Gasifier

목차

ABSTRACT
요약
실험 방법
결과
결론
참고 문헌

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