보유기술

INSTITUTE FOR ADVANCED ENGINEERING

에너지환경연구팀 수소 생산, 이송, 활용 분야 경제성, 환경성 분석

· 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.


에너지환경연구팀 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


에너지환경연구팀 바이오매 활용 수소 생산 기술

· 기술설명

● 바이오매스는 재생 가능한 에너지원이고 바이오 가스화에 의한 수소 생산과 함께 고부가가치 물질이나 화학물질의 생산이 가능하며, 바이오매스에 의한 수소생산을 통해 가스엔진을 연계하여 전력생산 가능 기술공정을 제안할 수 있음


에너지환경연구팀 수소에너지 제조기술

· 기술설명

● 수소경제란 수소를 에너지원으로 사용하여 석탄, 가솔린, 가스 등의 화석연료를 대체하는 것을 의미하며, 수소를 에너지원으로 활용하는 것은 에너지의 탄소의 수가 적어지는 탈산소화의 개념과 연동할 수 있으며, 수소에너지 기술의 활용을 위해 궁극적으로 재생에너지 전력을 기반으로 하는 수소의 생산과 이에 대한 대용량 장기에너지 저장기술의 활용이 중요함. 이에 카본프리 중심의 수소에너지 기술 개발 공정의 구현이 필요함


에너지환경연구팀 열화학적 수소 생산 기술

· 기술설명

● 기체 또는 액상탄화수소를 열화학적으로 개질하여 합성가스(CO+H2)를 생산하는 기술임 ● 본 연구팀에서는 천연가스의 스팀개질과 플라즈마 개질을 통해 수소를 생산하는 연구를 수행한 바 있음 ● 액상탄화수소는 디젤이나 휘발성 유기화합물(VOCs)을 스팀개질 또는 자열개질을 통해 수소를 생산하기 위해 촉매와 개질기를 개발하였으며, 후단에 연료전지(3kW급)와 가스엔진(30kW급)과 연계하여 고효율의 개질공정을 개발하였음


에너지환경연구팀 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


에너지환경연구팀 질소산화물 환원 및 분해 촉매공정 기술

· 기술설명

● 발전소, 연소설비 및 각종 화학공정에서는 NOx 및 N2O가 다양한 농도로 배출됨. NOx는 대기 중에서 화학적 결합에 의해 미세먼지 형성의 원인이 되며, N2O는 온실가스로 CO2에 비해 지구온난화지수가 100배 이상 높아 이를 처리하기 위한 촉매 공정 기술이 필요함. ● 본 연구팀에서는 NOx 및 N2O 환원 또는 분해 촉매 설계와 제조연구를 수행해왔으며, NOx SCR 기술 뿐 아니라 NOx와 N2O 동시 분해 기술, 환원제 미주입 N2O 직접분해 촉매 설계 기술을 보유하고 있음.


에너지환경연구팀 미세먼지 저감 기술

· 기술설명

● 최근 정부의 초미세먼지 저감을 위한 이슈화로 현 발전설비에 설치되어 있는 환경설비는 SOx, NOx, 먼지에 대한 감툭이 점차적으로 강화되고 있으며, 수도권 석탄화력발전소의 환경오명 배출 기준치 강화로 설비에 대한 개선이 지속적으로 요구되고 있음. 이에, 국내 석탄화력 발전소의 미세먼지 배출억제와 강화된 환경규제를 만족하기 의하여 탈질, 탈황, 집진 등의 환경설비에 대하여 실시간 정밀 계측 가능한 센서 개발과 센서로부터 데이터를 수잡하여 빅데이터 적용을 통해 사전 진단예측하여 환경설비를 실시간 능동으로 제어할 수 있는 시스템이 필요함.


에너지환경연구팀 폐수처리 및 물 재이용 기술

· 기술설명

● 하수 및 산업폐수에는 각종 유・무기 화합물이 포함되어 있으며, 방류수 또는 재이용수 수준으로 처리하기 위해서는 처리수질의 목표 수준에 적합한 수처리 공정을 설계해야 함. ● 본 연구팀에서는 유기물 분해, 각종 이온성 물질의 선택적 분리 뿐 아니라 폐액 내 포함되어 있는 유가금속을 회수할 수 있는 기술을 보유하고 있으며, 광화학반응을 포함한 고도산화공정 설계 및 운전 기술을 보유하고 있음.


에너지환경연구팀 폐 케이블 재활용 기술

· 기술설명

● 젤리케이블 광케이블 및 다양한 종류의 케이블을 대상으로 물리적인 절개 및 탈피를 통해 유용자원을 분리하고 선별하는 기술임. ● 본 연구팀에서는 화학약품 및 연소를 전혀 수반하지 않고 물리적인 방법으로 다양한 종류의 케이블을 재활용 하는 기술을 보유하고 있으며, 높은 품질의 유용자원을 회수 할 수 있음.


에너지환경연구팀 CO2 광물 탄산화 기술

· 기술설명

● 도심에서 대용량으로 발생되는 연소배가스 중에 포함된 이산화탄소를 막 분리를 통하여 80%까지 농축 후 이를 습식 상태에서 수산화칼슘과 반응시켜 고순도 CaCO3 생산하는 기술임 ● 산업현장에서 배출되는 이산화탄소를 대상으로 광물 탄산화 후 생성된 CaCO3에 대하여 고액분리가 필요하며 연속적으로 침지분리와 원심분리 기술 적용하여 연속적으로 처리 가능함 ● 산업부산물 시멘트 킬른 더스트에 포함된 K, Cl을 습식방법을 활용하여 95%이상 제거하고 분말은 건조 후 시멘트 원로에 사용하는 기술


에너지환경연구팀 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


에너지환경연구팀 ■ 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


에너지환경연구팀 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


에너지환경연구팀 2톤/일급 산소부화 연료식의 슬러지 직접 표면 용융 기술

· 기술설명

● 산소부화 연료식의 슬러지 직접 표면 용융 기술로 슬러지 투입기, 연소용융로, 슬래그 균진화로, 슬래그 배출/냉각장치, 보일러, 연소배가스 정제설비로 구성 ● 생산단가가 높은 순산소 조건이 아닌 산소부화 조건에서 안정적인 용융이 가능한 용융로, 산화제 노즐 및 슬래그 배출장치 설계 기술이 핵심기술


에너지환경연구팀 ■ 5톤/일급 수직 원통형 고정 화격자 방식의 비성형 SRF 연소보일러 기술

· 기술설명

● 수직 원통형 고정 화격자 방식의 비성형 SRF 연소보일러 기술로 SRF 투입기, 연소기, 보일러, 활성탄/소석회 공급기, 백필터, ID Fan 및 연돌로 구성 ● 비성형 고형연료가 산화제와의 원활한 접촉이 이루어질 수 있는 수냉식 고정 화격자, 산화제 노즐 및 바닥재 배출장치 설계 기술이 핵심기술 ● 5톤/일급 연소보일러 시스템을 수도권매립지 내에 설치하여 시운전을 완료하여 기술 최적화 및 실적확보


에너지환경연구팀 2톤/일급 산소부화 연료식의 슬러지 직접 표면 용융 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


에너지환경연구팀 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


에너지환경연구팀 ■ 농업부산물(왕겨) 공기 가스화 및 가스엔진 발전 기술

· 기술설명

● 본 기술은 농업부산물(왕겨)를 up-draft 고정층 공기 가스화 반응에 의하여 합성가스를 생산하고 습식정제방식을 적용하여 합성가스 중 포함된 타르, 분진을 제거한 후 정제된 합성가스로 전력을 생산하는 바이오매스 공기 가스화 기술. ● 본 공정은 농업부산물(왕겨)의 밀폐식 정량공급 설비, 공기 가스화 반응에 의해서 합성가스를 생산하는 가스화 설비, 합성가스 중의 타르, 수분을 응축하는 응축 설비, 합성가스 중의 분진, 타르를 고효율로 정제하는 습식 및 건식 정제설비, 그리고 정제된 합성가스를 이용하여 전력을 생산하는 가스엔진 발전 설비, 폐수로부터 타르를 전량 회수하는 타르 회수 설비, 부산물로 발생된 탄화물, 초액, 타르를 유가물로 제조하는 재활용 설비로 구성 ● 안정적 운전을 저해하는 타르, 분진, 수분을 고효율로 제거하여 가스화설비의 신뢰성을 확보하고 폐수처리비용을 획기적으로 저감함과 동시에 회수된 타르를 재활용 ● 20톤/일급 왕겨 가스화 및 200 kW급 가스엔진 발전 실증설비에 적용하여 테스트를 성공적으로 수행 ● 20톤/일급 가스화 및 200 kW급 가스엔진 발전 시스템을 건설하여 테스트를 성공적으로 수행하였고, 공동연구기관에서는 베트남, 캄보디아, 러시아 등 왕겨가 단순처리 되고 있는 지역에 수출을 추진


에너지환경연구팀 ■ 역청성 오일 포함 원료로부터 발전-리파이너리 오일 제조용 다단 열분해 공정 기술

· 기술설명

● 서로 다른 비점 등의 물성을 지니는 다성분계 오일들을 동시에 연속식으로 분리/생산할 수 있는 다단 열분해 기술을 확보하기 위하여 역청 함유 원료의 전처리, 다단 열분해 시스템, 오일 회수/사용처 확보를 위한 자원화 등의 요소기술 확보와 더불어 이들 요소기술들에 대한 체계적인 통합기술 확보가 필요함.