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[국내논문] 석탄가스화를 위한 중국산 저급 석탄의 광물학적 및 건조 특성
Mineralogical and Drying Characteristics of Chinese Low Rank Coal for Coal Gasification 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.23 no.3, 2010년, pp.199 - 209  

박종력 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) ,  김병곤 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) ,  전호석 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) ,  김상배 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) ,  박석환 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) ,  이재령 (강원대학교 에너지자원공학과)

초록
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석탄가스화는 청정석탄이용기술의 한 분야로 최근 국제 유가의 급격한 변동과 더불어 매우 각광을 받고 있는 기술이다. 본 연구에서는 중국 내몽고 지역의 저급석탄을 출발물질로 가스화를 위한 광학적 특성, X선 분광특성, X선 회절특성, 광물학적 특성, 건조특성 등을 분석하였다. 분석결과 석탄의 등급은 slagging성과 fouling성이 매우 낮으며 착화온도가 $250^{\circ}C$ 정도인 brown coal인 것으로 조사되었고, 석영, 능철석, 점토광물 등이 주요 불순물로 혼재하는 것을 알 수 있었다. 또한 초기 수분이 28%로 매우 높기 때문에 이를 쉽게 건조하기 위한 방법으로 열풍건조와 마이크로웨이브 건조기술을 적용하여 비교한 결과, 마이크로웨이브를 이용한 건조가 좀 더 효과적인 것을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Coal gasification technology in the sector of domestic clean coal technologies is being into the limelight since recent dramatic rise of international oil price. In this study, we used a low rank coal from Inner Mongolia, China as a starting material for gasification. Various properties including op...

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문제 정의

  • 본 연구에서는 중국 내몽고 지역의 저등급 석탄을 석탄가스화기술에 적용하기 위하여 불순물 등에 대한 광물학적 특성과 건조특성을 분석하고, 각각의 특성들이 석탄의 가스화 공정에서 반응효율 및 가스화기 내구성에 미칠 영향에 대하여 평가하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
중국 지역의 저급 석탄에 포함된 불순물에는 어떤것들이 있을까? 이는 inertinite의 경우 산화조건에서 탄화가 진행될 경우 주로 나타나며 반응성이 매우 낮은 불활성 물질인 것으로 알려져 있기 때문이다. 또한 불순물과 석탄회 분석을 시행한 결과 주요 불순물로 능철석, 석영, 점토광물 등이 확인되었고, slagging성과 fouling성은 매우 낮아 고온의 가스화 및 연소반응기 내에서도 안정할 것으로 판단되었다.
저등급 석탄이 가진 문제점은? 국내의 경우도 최근 들어 에너지 관련 기업들을 중심으로 저등급 석탄의 가스화 기술을 상용화하기 위한 연구를 수행되고 있다. 그러나 저등급 석탄의 경우 탄화정도가 낮아 가스화 반응성은 우수하지만 수분, 회분, 유황 등의 불순물을 다량 함유하고 있어 이를 경제적으로 선별하기 위한 석탄 전처리 기술이 반드시 선행되어야 할 것이다. 2007년 기준 국내 발전용 및 제철용 석탄 사용량은 연간 약 8,100만톤 정도였으며, 국내 수입가격은 유가가 급상승함에 따라 2006년 $53/톤에서 2007년 $129/톤으로 증가하여 발전 분야에서만 총 5조원의 추가 비용이 소비되었으며, 결국 국내 석탄 소비량은 지속적으로 증가할 것이며, 석유 매장량의 감소정도에 따라 석탄 수입에 따른 비용은 급격히 증가할 것이다.
석탄가스화 복합발전이 상용화될 시, 이산화탄소 배출량은 어떻게 변화할까? 청정석탄활용기술이 발전함에 따라 2020년 경에는 50% 이상의 효율을 갖는 석탄가스화 복합발전(IGCC, Integrated Gasification Combinded Cycle) 기술이 상용화될 것으로 예상되고 있으며, 이 경우 이산화탄소 배출량이 현재 기술수준에 비하여 28%까지 감소시킬 수 있다(이강봉, 2009). 또한 석탄의 액화기술 발달과 석탄화학 기술이 발달함에 따라 연료전지 및 수소회수 등 다양한 활용기술이 상용화를 눈 앞에 두고 있다(JCOAL, 2007).
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참고문헌 (28)

  1. 박종력, 김병곤, 전호석, 최홍일 (2010) 청정석탄개발 및 활용기술에 대한 특허정보 분석. 한국지구시스템공학회지, 47, 214-221. 

  2. 이강봉 (2009) 석탄은 과연 석유를 대체할 수 있는가. 사이언스타임즈, http://www.sciencetimes.co.kr/article.do?atidx0000030118, 2월 11일. 

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  8. Du, G., Zhuang, X., Querol, X., Izquierdo, M., Alastuey, A., Moreno, T., and Font, O. (2009) Ge distribution in the Wulantuga high-germanium coal deposit in the Shengli Coalfield, Inner Mongolia, Northeastern China. International Journal of Coal Geology, 78, 16-26. 

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  27. Winegartner, E.C. (ed.) (1974) Coal Fouling and Slagging Parameters. ASME research Committee on Corrosion and Deposits from Combustion Gases, ASME Pub. 

  28. Zhuang, X, Querol, X., Alastuey, A., Juan, R., Plana, F., Lopez-Soler, A., Du, G., and Martynov, V.V. (2006) Geochemistry and mineralogy of the Cretaceous Wulantuga high-germanium coal deposit in Shengli Coal Field, Inner Mongolia, Northeastern China. International Journal of Coal Geology, 66, 119-136. 

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