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우리나라는 일본에 이어 세계 2위의 천연가스(LNG) 수입국으로서 2009년 한 해 동안 33,568천TOE의 천연가스를 수입하면서 총 139억 달러의 외화를 사용하였다. 가스 수요를 충족시키면서 기후변화 대응 노력에 효과적으로 동참할 수 있는 방안으로서 바이오가스의 활용은 천연가스의 대안으로서 자연스럽게 주목을 받고 있다. 그러나 국내에서 생산되는 바이오가스의 약 20%만이 발전 또는 외부로 판매되고 있고 이마저도 효율이 낮아 경제적 가치를 창출하지 못하고 있어 활용방안 확대를 위한 고효율의 바이오가스 정제 및 메탄 농축시스템 개발이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 ...

우리나라는 일본에 이어 세계 2위의 천연가스(LNG) 수입국으로서 2009년 한 해 동안 33,568천TOE의 천연가스를 수입하면서 총 139억 달러의 외화를 사용하였다. 가스 수요를 충족시키면서 기후변화 대응 노력에 효과적으로 동참할 수 있는 방안으로서 바이오가스의 활용은 천연가스의 대안으로서 자연스럽게 주목을 받고 있다. 그러나 국내에서 생산되는 바이오가스의 약 20%만이 발전 또는 외부로 판매되고 있고 이마저도 효율이 낮아 경제적 가치를 창출하지 못하고 있어 활용방안 확대를 위한 고효율의 바이오가스 정제 및 메탄 농축시스템 개발이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 바이오매스 기반의 바이오가스를 도시가스로 공급하기 위한 최적의 정제 및 메탄 농축시스템 개발을 목적으로 하였다. 시스템 선정을 위한 바이오가스에 대한 분석, 시스템 설계를 위한 사례발굴과 시나리오의 구성, 분석을 위한 비교평가 툴을 개발하고 사례적용을 통해 최적의 시스템을 개발하고자 하였다. 본 연구에서는 바이오가스의 성상을 조사 및 분석하였고 개발의 목표인 천연가스 품질을 분석하여 필요한 정제시스템을 도출하였다. 정제시스템 및 메탄농축시스템 최적설계를 위해 주요 비교 인자를 개발하여 케이스를 도출하고 케이스별 운영시나리오를 작성하여 시나리오별 비교평가를 할 수 있는 평가 툴을 개발하였다. 평가 툴은 할인현금수지분석법을 기초로 다면평가가 가능하도록 하였고, 이를 바탕으로 시스템별 비교평가를 수행하여 최적의 시스템을 개발하였다. 농축 공법으로는 멤브레인 공법이 최적의 결과를 도출하였고 다단 멤브레인 공법별 비교분석을 통하여 상황별 최적의 시스템을 개발하였다. 궁극적으로 아시아 최초의 멤브레인을 활용한 고농도 바이오천연가스를 높은 회수율로 제조하는 플랜트를 개발하게 되었다. 최종적으로 개발된 플랜트의 운전실적 분석을 통해 최적설계를 검증 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Korea is the second largest LNG importing country in the world followed by Japan. It imported 33.6 million TOE of LNG and spent total 13.9 billion $ 2009. It is natural that the utilization of biogas can be a good substitute for LNG to meet increasing energy demand. However only about 20% of biogas ...

Korea is the second largest LNG importing country in the world followed by Japan. It imported 33.6 million TOE of LNG and spent total 13.9 billion $ 2009. It is natural that the utilization of biogas can be a good substitute for LNG to meet increasing energy demand. However only about 20% of biogas produced in Korea has been used as electric generation and sold to others. Furthermore those kind of utilization methods were not so efficient and economical. In this respect it is needed to develop technology and system for purifying biogas and concentrating methane to extend biogas utilization to vehicle fuel and city gas supply which is suitable for Korean situation. The purpose of this paper was to develop optimum technology and system for purifying biogas and concentrating methane on the base of biomass for city gas grid injection. This paper was intend to analyze biogas to give proper system compose, make case study and scenarios analysis to design system, develop comparison tool which evaluate each case and system, and finally develop total system of bionatural gas production. We have studied and examined biogas compositions from different biomass and city gas quality standard which is our target quality to compose biogas purifying system. The major comparing factors and scenarios of purifying and upgrading steps have been developed and the case study have been done. The tool with which we can evaluate cases have been developed also based on discounted cash flow method. We have analyzed several systems at many-sided with this tool and developed optical system. Among biogas upgrading and methane concentrating systems, membrane system was best in our example. With comparing different stage cases of membrane, optical membrane system have been projected. As result of this paper we could develop first bionatural gas manufacturing plant in Asia using membrane and prove its performance and efficiency with comparing real operation data.