보유기술

에너지환경IT융합그룹 디지털 트윈

· 기술설명

설비의 가상 구축과 가상 구축된 설비를 통해서 실제설비의 성능을 점검 및 차후 설비 운영 최적화 기술

에너지환경IT융합그룹 바이오매스 반탄화/바이오차 기술

· 기술설명

200℃~300℃에서 반탄화를 통한 바이오매스 연료화 기술 350℃ 이상에서 바이오매스를 토질개량제 및 탄소고정용 차를 제조하는 바이오차 기술

에너지환경IT융합그룹 플랜트 및 에너지시스템의 위험도/신뢰도 분석을 통한 안전도와 경제성 확보

· 기술설명

- 시스템의 위험도기반설계(Risk-based design) 및 신뢰도(Reliability) 평가 기술 - 안전(safety)에 관한 허용기준을 설정하여 체계적인 설계과정을 수행하고, 기준을 만족하도록 설계 도출 - 인명, 재산, 그리고 환경영향에 대한 정성적/정량적 위험도 분석(QRA) - 생애주기 전반에 걸친 투자비용, 운영비용, 그리고 위험도비용을 고려한 경제성 평가 기법

에너지환경IT융합그룹 경제성기반 공정 최적화 및 기술경제성 분석

· 기술설명

- 발전/재생에너지/환경/화공 플랜트의 정밀한 공정 모사를 통해 최적화, 탈설계점 해석을 통한 성능 예측을 통해 대상 공정에 대한 최적화 수행 - 대상 공정별 최적화 결과를 통해 예상되는 시설투자비를 산정, 산정된 투자비 기반으로 추정 현금흐름도를 작성하며, 이를 토대로 균등화 전력/원료 원가 분석하며, 순현가치분석(NPV), 내부수익률 분석(IRR), 투자비회수 기간(PP)을 산정하여 사업성 분석 수행 - 핵심 경제적 인자의 경제적 불확실성을 확률론적 접근법을 이용하여 경제적 위험도를 분석하여 경제성 확보를 위한 경제적 지침 제공

에너지환경IT융합그룹 플랜트 타당성 평가 기술

· 기술설명

· 플랜트 산업은 제품을 제조하기 위한 하드웨어, 설치 및 엔지니어링, 시공, 유지보수가 복합적으로 적용된 종합산업으로서 플랜트 구축을 위한 프로젝트 추진시 대규모의 비용이 소요되고 설치시 수십년간 가동되기 때문에 사전에 기술적, 경제적 타당성을 검토하여 프로젝트의 추진여부를 판단하는 과정이 필요함 · 본 연구팀에서는 다양한 플랜트에 대한 기술성, 경제성 분석 실적을 보유하고 있음.

에너지환경IT융합그룹 수전해-연료전지 융합 기술

· 기술설명

- 재생에너지원의 잉여 전력은 수전해(알칼라인/PEM)를 통해 수소/천연가스(메탄화)로 전환/저장되며, 재생에너지 출력 저하 시 저장된 수소/천연가스를 활용하여 전기에너지로 전환이 필요함 - 기존 P2G와 연계가 고려되고 있는 저온형 연료전지는 간헐적 운전이 가능하나, 발전 효율이 낮고, 간헐적 운전으로 인한 경제성 결여 문제가 있음 - 이를 극복하기 위해 P2G 기술과 연계 가능한 고온형 연료전지 엔지니어링 기술을 개발하고, 전력/경제성 빅데이터 기반 최적 P2G 운영 최적화 방안 도출과 고온형 연료전지 운영 최적화 방안 개발

에너지환경IT융합그룹 PCM 열저장 기술

· 기술설명

- 본 기술은 열이용 효율을 개선하기 위한 기술로써 산업설비 및 발전설비에서 발생하는 폐열을 회수하여 상변화물질(PCM, Phase Change Material)의 상변화 잠열로 저장하는 축열설비, 저장된 열을 농작물 재배 비닐하우스, 수영장 및 야영장 등 공공편의시설과 같은 열수요처에 온수 및 난방을 공급하기 위한 방열설비, 열저장시스템의 열전달매체 등 공정 운영을 위한 제어설비 그리고 열택배 운영을 위한 차량거치설비로 구성됨. - 핵심 기술은 열저장물질인 PCM의 물성에 대한 분석 및 상변화 현상의 CFD 해석기술, 저장탱크 내부 PCM 온도 분포 및 용융도 제어 및 열전달 유체의 유동 균일성을 유지하기 위한 저장탱크 설계기술 및 전산 열유체 해석기술, 축열 및 방열을 위한 시스템 설계 및 운영, 평가 기술로 함. - 4 GJ급 PCM 열저장 시스템을 국내 거창에 설치하여 시운전을 완료하였으며, 이후 폐열회수 및 폐열 이용효율 개선을 통한 사업 추진 예정임.

에너지환경IT융합그룹 Power to gas 기술

· 기술설명

● Power-to-gas 기술은 에너지 저장 방법 중의 하나로 태양광, 풍력과 같은 재생에너지원으로부터 생산된 전기에너지를 수소 또는 메탄으로 전환하는 기술임 ● 저장이 어려운 전기를 대용량, 장기간 저장이 가능하며 재생에너지원의 출력 변동성과 간헐성을 보완하여 수요 공급의 균형을 위한 수단으로 활용 ● 촉매를 사용하는 열화학적 CO2 메탄화 공정 개발 ● CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O (ΔHo298 = -165 kJ/mol) ● 열화학적 CO2 메탄화 반응기 및 공정 설계 ● 열화학적 CO2 메탄화 공정 PDP 도출 및 공정 구축, 운전 및 성능평가

에너지환경IT융합그룹 수소 저장/운송 기술에 대한 경제성/환경성 분석

· 기술설명

● 수소의 공급 비용은 생산-저장/이송-활용 단계에서 산정되는 비용의 합으로 결정되며, 생산 및 활용 부분에 비해 이송 부분의 비용은 수송량, 수송방법(고압기체수송, 액화수송, 배관수송), 수송 거리 등 다양한 조건에 따라 달라짐 ● 수소의 저장/이송 방법의 적용에 따라 수소 공급 비용 및 온실가스 배출량이 달라지기 때문에 경쟁력 있는 수소 공급 모델 도출을 위해 다양한 저장/수송 조건에 대한 객관적인 분석이 필요함 ● 본 연구팀에서는 다양한 수소 저장/이송 방법에 대한 경제성 및 환경성 분석 기술을 보유하고 있음.

에너지환경IT융합그룹 천연가스 기반 수소스테이션 설계 기술

· 기술설명

● 수소충전소에 수소를 공급하는 방법은 충전소 사이트에서 수소를 생산하고 공급하는 분산형(On-site) 방식과 수소 생산기지에서 생산된 수소를 수소충전소까지 이송하여 공급하는 집중형(Off-site) 방식이 있음. 분산형 방식의 수소스테이션은 이송비용을 절감할 수 있기 때문에 이송에 소모되는 비용이 높거나 소용량의 수소 공급 지역에 적합한 모델이 될 수 있으며 수소경제 기반 구축 및 확산기에는 천연가스 기반의 수소충전소 보급이 필요함. ● 본 연구팀에서는 수소충전소용 천연가스기반 수소제저 설비 설계 기술을 보유하고 있음.

에너지환경IT융합그룹 수소 전주기 기술 경제성/환경성 평가

· 기술설명

● 수소는 다양한 방법으로 생산될 수 있으며, 화석연료기반 생산시 이산화탄소 포집 기술을 연계하거나 재생에너지원 기반으로 생산할 경우 온실가스를 저감할 수 있고 미세먼지 등 오염물질 배출이 없어 미래의 에너지원으로 여겨지고 있음 ● 수소의 생산방법, 수송방법, 활용방법에 따라 수소 공급비용 및 온실가스 배출량이 달라지기 때문에 수소공급의 경쟁력 있는 공급 시나리오를 위해서는 다양한 조건에 대한 객관적인 분석이 필요함 ● 본 연구팀에서는 다양한 수소 생산방법에 대한 경제성 및 환경성 분석 기술을 보유하고 있음.

에너지환경IT융합그룹 폐기물가스화 기반 수소 생산 기술

· 기술설명

● 폐기물/바이오매스 혼합 가스화를 통한 합성가스 생산 ● 합성가스의 오염물질 정제 (촉매공정 연계 수준) ● 5t/d급 폐기물/바이오매스 혼합 가스화-합성가스 정제 시스템 보유 ● 100 Nm3/hr급 합성가스내 CO의 수소 전환 WGS 시스템 보유 ● 50t/d급 및 100t/d급 폐기물/바이오매스 가스화-합성가스 수소/CO 분리 생산 설계 기술보유

에너지환경IT융합그룹 해양미생물을 이용한 바이오수소 제조 기술

· 기술설명

● 해양 미생물(Thermococcus onnurineus NA1)을 이용하여 생물학적 수성가스전환공정 (CO + H2O → H2 + CO2)을 통해 수소를 생산하는 기술임 ● 수소를 생산하는 매질은 해수와 NA1 미생물로 구성되며, 최적 운전온도는 80℃임 ● 본 연구팀에서는 상용급(1만톤/년 수소 생산 규모) 수소 생산 플랜트를 설계를 완료하였으며, 2019년 9월부터 서부발전 태안화력발전소 내에서 실증급(250 Nm3/h 수소 생산 규모) 수소 생산 플랜트 운전이 시작됨

에너지환경IT융합그룹 합성가스 이용 SNG 생산 기술

· 기술설명

● 석탄, 바이오매스, 폐기물 등과 같은 원료로 가스화(gasification)를 통해 얻은 합성가스(CO, H2가 주성분)를 이용하여 촉매반응을 거쳐 합성천연가스(이하 SNG로 사용)를 생산하는 기술임 ● 본 연구팀에서는 석탄의 가스화로 도입된 합성가스를 이용하여 SNG를 생산하는 연구를 수행한 바 있음 ● 국내 고유의 SNG 공정 개발을 위해 “Lab.→Bench(1Nm3/h)→Pilot(20~100Nm3/h)→Demo.(5,000Nm3/h)” 등과 같은 규모로 설계/운전에 참여하였으며, 이를 기반으로 상용급 SNG 공정에 대한 설계 자료를 도출하였음

에너지환경IT융합그룹 ■ 폐기물 순산소 가스화 합성가스 WGS 전환 및 메탄올 합성 기술

· 기술설명

● 폐기물 합성가스를 메탄올로 전환하기 위한 시스템으로 폐기물 가스화 시스템과 연계하여 통합시스템으로 운영(폐기물 가스화 연계 메탄올 전환 시스템) ● 본 기술은 고온건식정제시스템(분진, HCl, H2S/COS), 합성가스개질시스템(WGS), 합성가스메탄올전환시스템으로 구성 ● 메탄올은 화학물질 합성, 초산, 용제 등의 원료 물질로 사용할 수 있으며, 연료유(자동차, 항공기, 선박 등)로 직접 사용 가능 ● 0.5 TOE/일급 폐기물 가스화 연계 메탄올 전환 시스템을 구축하였으며, 10 TOE/일급 폐기물 연계 메탄올 전환 시스템의 기본설계패키지 개발 완료

에너지환경IT융합그룹 5톤/일급 간접 로터리킬른 방식의 EFB 반탄화 기술

· 기술설명

● 간접가열방식의 로터리킬른 반응기를 이용한 반탄화 방식의 EFB 고형연료화 기술로 반탄화 설비, 반탄화가스 정제 설비, 반탄화물 배출/냉각 설비, 타르회수 설비 및 반탄화물 성형 설비로 구성 ● 일정 품질 이상의 반탄화물을 안정적으로 생산하기 위한 열 공급기술 및 반응온도 제어기술이 핵심기술 ● 4.8톤/일급 EFB 반탄화 시스템을 말레이시아 국영농장에 설치하여 시운전을 완료하였으며, scale-up하여 10톤/일급 파일럿 플랜트를 국내에 설치하여 상용운전 중 ● 10톤/일급 우드칩-탈수슬러지 혼합 반탄화 시스템 설계, 구축, 시운전 ● 10톤/일급 설비 이용하여 우드칩 단독 반탄화 시스템 시운전 (15~20톤/일급 처리 성능 확인) ● 우드칩 이용 Bio-Char 생산설비로 상용운전으로 설비 활용

에너지환경IT융합그룹 하수슬러지 용융 무해화 및 자원화 기술

· 기술설명

본 기술은 회재 함량이 높고 발열량이 낮은 하수슬러지의 안정적인 용융을 위한 산소부화의 연료식 직접 표면용융 기술과 생산 슬래그를 활용한 블록 제조 자원화 기술임. ● 연소효율 95% 이상, 슬래그화율 88% 이상, 용적감량률 97% 이상 달성 가능

에너지환경IT융합그룹 저품위 혼합폐기물 연소 및 바닥재 재활용 기술

· 기술설명

본 기술은 수분함량과 이물질 혼재도가 높은 저품위 혼합폐기물 활용 에너지 생산을 위한 다단 연소구조의 수직 원통형 고정 화격자 방식의 연소보일러 기술과 부산물인 바닥재를 활용한 블록 제조 자원화 기술임. ● 연소보일러 에너지 회수 효율 80% 이상, 바닥재 10% 혼합시 흡수율 5.3% 이하, 휨강도 6.7 Mpa 이상 달성 가능

에너지환경IT융합그룹 10톤/일급(탈수슬러지기준) 공기 가스화 발전 기술

· 기술설명

● 본 공정은 10% 이하로 건조된 하수슬러지를 유동층 공기 가스화 반응에 의하여 합성가스를 생산하고 습식정제방식을 적용하여 합성가스 중 포함된 타르, 분진을 제거한 후 정제된 합성가스로 전력을 생산하는 건조슬러지 공기 가스화 기술. ● 본 공정은 10% 이하로 건조된 하수슬러지를 정량공급하는 설비, 가스화에 필요한 열을 촤 유동층 연소로에서 공급받아 고효율로 가스화하는 듀얼 유동층 가스화 설비, 합성가스 중의 타르, 분진을 고효율로 정제하는 정제설비, 그리고 정제된 합성가스를 이용하여 전력을 생산하는 가스엔진 발전 설비로 구성 ● 핵심 기술들은 촤에너지 이용률을 높여 저급의 하수슬러지를 고효율로 가스화하고 안정적인 가스화가 가능한 기술들로 구성 ● 10톤/일급(탈수슬러지 기준) 가스화 시스템 테스트를 성공적으로 수행

에너지환경IT융합그룹 가연성 폐기물 가스화 기술

· 기술설명

◦본 기술은 가연성 폐기물을 전처리한 후 고정층 가스화 방식을 사용하여 합성가스를 생산하고 습식정제방식을 적용하여 합성가스를 정제하여 전력 및 화학원료로 전환하여 사용할 수 있는 가연성폐기물 가스화 기술 ◦가연성 폐기물 전처리 설비, 공기 및 순산소 가스화 반응에 의해서 폐기물로부터 합성가스를 생산하는 가스화 설비, 생산된 합성가스를 정제하는 합성가스 정제 설비 그리고 정제된 합성가스를 이용하여 전력을 생산하는 가스엔진 발전 설비 및 합성가스 활용 설비로 구성 ◦공기 가연성 폐기물 가스화기술은 생산된 합성가스를 활용하여 가스엔진 발전하여 전력을 생산하며, 순산소 가연성 폐기물 가스화용융 기술은 다양한 사업장 혼합폐기물을 합성가스 및 슬랙으로 전환시키는 기술로 폐기물 중 가연성분을 1,200℃ 이상의 고온에서 가스화하고 70℃ 이하의 급냉을 통해 다이옥신류 재합성을 방지함과 동시에 청정한 합성가스를 생산, 폐기물 중 불연성분은 안정한 슬랙으로 배출. ◦핵심 기술은 폐기물로부터 합성가스를 생산하는 가스화 기술로 일정 품질 이상의 합성가스를 안정적으로 생산하기 위해서는 폐기물 투입기술, 바닥재 배출기술 및 산화제 공급 기술, 가연성 폐기물 가스화용융기술이 있음. ◦공기를 이용한 8톤/일급 생활폐기물 가스화 시스템 및 300 kW급 가스엔진 발전 시스템을 Y시에 설치하여 시운전을 완료한 상태임. ◦순산소 이용한 3톤/일급 폐기물 가스화 시스템의 구축을 완료하고, 운전을 통해 상용규모 시스템의 scale up 설계 인자를 도출 ◦상용규모(100톤/일급 이상) 폐기물 가스화 시스템의 기본 설계를 완료하였고, 국내 기업과 사업화를 추진

고등기술연구원

연구부서

보유기술

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