본 연구에서는 바이오매스로서 코코넛 폐기물을 600℃에서 열분해하여 생성된 수상오일(water soluble oil)을 얻었다. 선박유로 사용되는 MDO(Marine Diesel Oil)와 바이오매스로서 코코넛 폐기물을 열분해하여 생성된 수상오일을 MDO에 15∼20% 까지 혼합 후 유화시켜 제조된 바이오에멀젼 연료의 연소 특성에 대하여 연구 하였다. 엔진 배출가스 및 온도, 출력을 측정하기 위하여 엔진 다이나모메터를 사용하였다. 바이오에멀젼 연료는 수분이 함유되어 있어서 연소실내의 기화잠열을 빼앗아가 배출가스의 온도를 낮춰주는 것으로 나타났다. 바이오에멀젼 연료에 함유된 수분이 연소실내에서 미세폭발을 일으켜 연료를 잘게 쪼개어 주어 매연을 감소시키는 것으로 나타났다. 바이오에멀젼 연료의 사용으로 연소실내의 온도 감소는 질소산화물 배출을 저감하는 것으로 나타났다. 바이오오일 함유량이 증가 하면 수분함량도 증가하여 전체 발열량이 줄어들게 된다. 따라서 출력이 바이오에멀젼 연료 사용량에 비례하여 감소하는 특성을 나타내었다. 선박용 연료로 사용되는 중질유는 매연과 질소산화물을 많이 배출한다. 선박용 연료로 바이오에멀젼 연료를 사용하면 매연과 질소산화물 배출을 줄여줄 수 있을 것으로 기대된다.

CO2 separation technology for carbon capture, which is one of the hot issues to reduce greenhouse gases from industrial flue gas, has been intensively investigated so far. Despite of several benefits, the membrane technology has some obstacles like large-scale module fabrication, membrane durability, need of pre-treatment or high pressure drive for its industrial application. Also, the power plant flue gas with normally 10~20% of CO2 content should be concentrated upto 99% for being compressed and liquefied to transportable CO2 by pipeline, indicating the need of high selective membrane process as well as high recovery. In this work, the possibility of membrane process for post-combustion treatment in terms of recent technology will be announced. The practically applicable process for CO2 capture also be suggested briefly.

An all-silica deca-dodecasil 3R (Si-DDR) zeolite with a pore size of 0.36*0.44 nm2 is highly desirable for membrane-based separation of CO2 from N2, which critical in the post-combustion carbon capture process, via molecular recognition of their slight size difference. For the first time, we acquired h0h-oriented, hydrophobic DDR zeolite films through epitaxial growth of a DDR seed layer with a structure directing agent of methyltropinium iodide. The degree of the out-of-plane orientation and inter-growth was increased with the secondary growth time, while reducing the defects that provide non-selective pathways. The resulting DDR membrane showed a CO2/N2 separation factor (SF) as high as 11.9 at 50°C under dry conditions. More desirably, it could achieve a much enhanced CO2/N2 SF of up to 15.9 at 50°C in the presence of H2O vapor.

심냉법을 이용한 산소 제조 기술은 지난 한 세기 동안 사용되어 왔으나 에너지 효율의 문제가 제기 되고 있으며, 최근에는 이온전도성 분리막을 이용한 산소 제조 기술이 효율적으로 산소를 제조할 수 있는 대안으로 대두되고 있다. 이 온전도성 분리막을 산소 연소 공정에 적용하기 위해서는 높은 산소투과능과 이산화탄소에 대한 내성이 필요하다. Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ와 같이 기존에 잘 알려진 조성의 분리막은 높은 산소 투과성능을 나타내지만 이산화탄소에 대한 내성이 낮다. 이를 개선하기 위해 본 연구에서는 이산화탄소 내성을 가지는 Sm0.3Sr0.7Cu0.2Fe0.8O3-δ과 Ce0.8Sm0.2O2-δ으로 이상 분리막(dual phase)을 제조하였다. 제조된 분리막의 특성을 분석하고, 헬륨 및 이산화탄소 조건에서 산소투과 실험을 진행하였다.

The combustion instability in a dual swirl combustor was investigated experimentally. The effects of thermal power and combustor length on combustion instability were evaluated. Pressure and heat release fluctuation were measured simultaneously. In a conventional combustor, the frequency was decreased with increasing combustor length and decreasing thermal power. However, it showed different results with a dual swirl combustor. In regime 1 where thermal power was relatively high, the results showed same tendency with a conventional combustor. In regime 2 where thermal power was relatively low, the frequency was almost constant with increasing combustor length. It was found that a beating phenomenon occurred with increased combustor length in regime 2 by measuring sound pressure fluctuation. By confirming that beating phenomenon occurs only in regime 2, it is considered that beating phenomenon is the dominant factor of combustion instability in regime 2. This beating phenomenon inside combustion chamber greatly affected to combustion instability. The reason of the beating phenomenon seemed to be the difference oscillating period between main flame and pilot flame.

우리나라 시설 재배면적은 2015년 기준 52,526ha이고 이 중 난방면적은 15,878ha이다. 이중 석유를 이용하여 난방하는 온실 면적은 13,314ha로서 전체 난방면적의 84%를 차지하고 있다. 고가의 시설비가 투자된 자동화 온실에서 겨울철에 난방기를 사용하여 채소 및 화훼류를 재배할 경우 생산비 중에 난방 비가 차지하는 비중이 40%를 웃돌고 있다. 우리나라의 폐윤활유 발생량은 2015년에는 249,965kL이고 이중 회수량은 197,469kL로서 발생량의 79% 수준이다. 또한 회수한 폐윤활유의 재활용량은 2015년 기 준 195,691kL로서 재활용율이 99%에 달한다. 그러므로 저가의 대체연료 사용에 따른 농가 소득 증대의 관점에서 볼 때 시설난방에 폐윤활유를 사용하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다. 따라서 본 연구는 폐윤활유를 농용 난방기의 연료로서의 사용 가능성을 분석하고자 하였다. 연구결과 농용 난방기의 연소 가스온도는 폐윤활유를 연료로서 사용하였을 때가 중유를 연료로서 사용했을 때에 비해 평균 6.1%, 경 유를 연료로 사용하였을 때보다 평균 3.1% 높게 나타났다.

Membrane-based CO2 capture is an energy-saving way to separate CO2 from N2 in post-combustion. Chabazite (Si-CHA) zeolites with a pore size of 0.37 nm × 0.42 nm are expected to separate CO2 from larger N2 (0.364 nm) by recognizing minute size differences. The pore mouth size on the Si-CHA zeolites outer surface was reduced via the chemical vapor deposition (CVD) to increase the molecular sieving effect by disfavoring the penetration of N2. The CVD process was conducted on CHA membranes to improve their CO2/N2 separation performance. Compared to the intact CHA membranes, the CO2/N2 max separation factor for CVD-treated CHA membranes increased by ~2.5 fold under dry conditions and by ~6.4 fold under wet conditions. It is noteworthy that the membrane kept its separation performance without degradation in the presence of H2O.

CCS(CO2 capture and storage)는 발전소 등 고정배출원에서 CO2를 포집하고, 수송 및 저장하는 기술이다. 특히, 아민 흡수법은 CO2 포집 기술 중 가장 널리 알려진 공정이다. 하지만 큰 규모의 장치와 높은 재생에너지를 필요로 하는 문제점이 제기되고 있다. 따라서 기존 흡수 공정보다 고효율의 접촉막 연구가 주목받고 있다. 본 연구에서는 화학적, 열적 안정성이 뛰어난 세라믹 소재의 중공사막을 제조하였으며 SEM, 기체투과 특성 등을 분석하였다. 또한 이를 모듈화하여 아민흡수제를 이용한 CO2 흡수 실험을 수행하였다.

In recent years, the regulation of exhaust gas of automobiles has been strengthened, and various high-tech technologies have been applied to cope with exhaust gas regulations. Especially, in case of gasoline vehicles, by injecting gasoline direct injection, a large amount of carbon deposits are adsorbed in intake / exhaust valves and combustion chambers, Which is a cause of combustion. Therefore, in this study, we developed the cleaning liquid and related special tools to remove carbon deposits in the combustion chamber, and developed the cleaning process of the combustion chamber and tried to understand the effect on the engine performance improvement. In order to prevent the release of heavy metals after burning, the cleaning effect of the cleaning liquid was investigated by temperature and the influence of the knocking of the engine on the cleaning performance.

The carbon capture and storage (CCS) technology from industrial flue-gas has been an important environmental issue in these days. However, membrane process has a number of breakthrough-point to commercialization in scale-up. In this work, process optimization for high purity and high CO2 recovery with lower the capture cost has been investigated. Lab-made membrane pilot process using real flue gas has been also set up to derive industrial factor.

Membrane is a relatively new industrial gas separation technology and has been studied as an alternative CO2 capture technologies to amine absorption. Membrane processes have a merit such as low energy use, small footprint, no by-products formation, and simple operating condition. When applied to flue gas CO2 capture, low CO2 concentration and normal pressure of flue gas stream places a practical limits on the membrane operation. The up-to-date membranes should allow module performance to rise to levels practical for fossil-fuel power station use. In this talk, membrane module is being evaluated for flue gas treatment. Membrane processes using several membranes, which are now being studied under the R&D projects granted by KCRC, are investigated to capture CO2 from the simulated gas.

분자체(molecular sieve)로 알려진 제올라이트 분리막 중에 8-membered ring 구조를 지닌 제올라이트를 연속적인 film 형태로 제작하여 분자체 역할을 할 수 있는 분리막으로 사용하고자 한다. 이 분리막을 이용하여 석탄기 반의 화력발전소에서 발생하는 배가스 내에 존재하는 이산화탄소를 효과적으로 분리⋅포집하려고 한다. 높은 이산화탄소/질소 분리 성능을 확보하는 목표를 바탕으로 제올라이트 분리막을 제작하고 있으며, 특히 수분이 존재하는 상황에서 높은 이산화탄소/질소 분리 능력을 지닐 수 있도록 분리막을 제작하고자 한다. 이번 발표에서는 최신 결과 위주로 이산화탄소 포집 능력과 관련된 내용을 발표하고자 한다.

선박엔진은 잔사유를 에너지원으로 활용하여 운항할 수 있으며, 이를 활용한 선박에서 환경 규제와 경제성을 모두 만족시키는 다양한 방안들이 모색되고 있다. 그 중에 한 방안으로 연료 첨가제를 활용하는 기술이 있을 수 있다. 분산제와 연소촉진제는 잔사유활용 시 엔진의 연소특성 촉진에 기여할 것이라는 기대를 받고 있다. 따라서, 본 연구에서는 연소성 분석 장비(FIA/FCA)와 열 중량 분석 장비(TGA)를 활용하여 잔사유 연료첨가제가 혼합된 잔사유의 연소성을 분석하였다. 연소성 분석 장비(FIA/FCA)의 결과로는 연소에 의한 일의 총량을 분석하도록 분석법이 개발되었으며, 이 때문에 본 연구를 통하여 동일 장비를 활용하면서도 연소 효율을 간단하게 평가할 수 있는 방안을 제시하였다. 연소성 분석 결과인 ROHR 곡선으로부터, 단순한 삼각함수를 활용하여 연소특성을 예측할 수 있는 방안을 제시하였으며, 이 기법을 활용하여 기존의 압력 곡선과 유사한 결론을 도출할 수 있었다. 열 중량 분석(TGA)의 경우 연료유의 증발 특성에 민감하게 반응함을 확인하였고, 첨가제가 연료유 증발에 효과적으로 작용함을 확인하였다.