초록

본 연구기획은 폐기물로부터 전력과 합성 천연가스를 동시에 생산할 수 있는 폐기물의 지능형 에너지화 기술을 대상으로 하고 있다. 지능형 에너지화 기술은 「지능형 복합에너지 그리드」에 포함되어 그리드 내부에서의 전력 및 천연가스의 수요에 따라 전력과 천연가스 생산량을 자율적으로 조절할 수 있는 기술이며, 본 연구를 통하여 개발되는 폐기물의 지능형 에너지화 시스템을 구성하는 핵심 요소기술은 ① 폐기물 간접가스화, ② 합성가스 직접메탄화, ③ 합성가스 연료전지 발전, ④ 중고온 스팀 전기분해 등의 기술이다.

Abstract ▼

This project is conducting the technologies of integrated energy using wastes which can simultaneously produce both of electric powder and natural gas from wastes. The primary technology is that the electric powder and the production of natural gas can be controlled according to the demand of them i

This project is conducting the technologies of integrated energy using wastes which can simultaneously produce both of electric powder and natural gas from wastes. The primary technology is that the electric powder and the production of natural gas can be controlled according to the demand of them in grid within integrated smart energy grid. The core technologies of the integrated smart energy grid developed through this project consist of ① Development of indirect gasifier using a bubbling fluidized bed, ② Direct methanation for synthesis gas ③ Development of fuel cell using synthesis gas ④ Technology for steam electric analysis under midium and high temperature.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 10
• CONTENTS ... 14
• 목차 ... 20
• 그림목차 ... 24
• 표목차 ... 32
• 제1장 서론 ... 34
• 제1절 연구의 필요성 ... 34
• 제2절 연구 목표 ... 39
• 제2장 이중 유동층 반응기 제작 및 직접메탄화 촉매개발 ... 42
• 제1절 이중유동층 반응기 제작 ... 42
• 1. 기본개념 ... 42
• 2. 설계 및 제작 ... 43
• 가. 설계 ... 43
• 나. Cold Mode 반응기 제작 ... 47
• 다. 전산모사 ... 47
• 라. 반응기 제작 ... 90
• 제2절 직접 메탄화 촉매 개발 ... 92
• 1. 합성가스 직접 메탄화 기술 ... 92
• 2. 합성가스 직접 메탄화 기술 실험 ... 98
• 가. Mo에 기초한 촉매의 합성 ... 98
• 나. 촉매 메탄화 반응 ... 99
• 다. 제조된 촉매의 분석 ... 100
• 3. 결과 및 토의 ... 102
• 가. 촉매 특성 평가 ... 102
• 나. 담지 (Supported Mo/Activated Charcoal(AC) 촉매 ... 105
• 다. 메탄화 반응 효율 ... 108
• 라. 메탄화 반응촉매 합성 ... 112
• 제3장 유동층 가스화기 연계 기술 개발 ... 126
• 제1절 유동층 가스화 ... 126
• 제2절 연구목표 및 내용 ... 138
• 제3절 실험 장치 ... 139
• 1. 열천칭 반응기 ... 139
• 제4절 결과 및 고찰 ... 143
• 1. 국내 바이오매스 자원량 ... 143
• 2. 열화학적 전환 특성 ... 147
• 3. 유동층 가스화 설계 및 기초 특성 ... 153
• 제4장 고온 타르/먼지 제거기술 개발 ... 160
• 제1절 기술의 개요 및 방법 ... 160
• 1. 타르/먼지제거 기술의 개요 ... 160
• 2. 타르/먼지제거 방법 ... 162
• 가. 기계적 방법 ... 162
• 나. 열분해 ... 163
• 다. 촉매분해 ... 164
• 라. 플라즈마법 ... 164
• 제2절 국내.외 관련 기술 동향 ... 165
• 1. 해외 현황 ... 165
• 가. 용융탄산염을 이용한 가스정제 시스템 ... 165
• 나. 응축열교환기를 이용한 가스정제 시스템 ... 166
• 다. 고온 촉매필터를 이용한 타르제거 시스템 ... 167
• 2. 국내 현황 ... 168
• 제3절 세라믹필터의 설계.제작 및 기초실험 ... 169
• 1. 세라믹필터의 선정 ... 169
• 가. 세라믹필터의 일반적 특성 ... 169
• 나. 세라믹필터의 재질 선정 ... 170
• 2. 세라믹필터의 설계 및 제작 ... 170
• 가. 세라믹필터의 설계 ... 170
• 나. 세라믹필터의 제작 ... 171
• 3. 세라믹필터의 기초시험 ... 172
• 가. 기초 실험장치 제작 ... 172
• 나. 세라믹필터의 특성실험 ... 173
• 제4절 고속회전장치 이용 고점도 유체의 탈착 기초연구 ... 175
• 1. 기초연구 개요 ... 175
• 2. 액막 불안정성 및 고점도 유체의 탈착성능 해석 ... 176
• 3. 회전체 위에 부착된 고점도 유체의 탈착시험 ... 180
• 제5절 Pilot급 세라믹필터 시스템의 설계 및 제작 ... 183
• 1. Pilot급 세라믹필터 시스템의 설계 및 제작 ... 183
• 2. 타르 포집방법 ... 186
• 제5장 고체산화물 연료전지(SOFC) 발전 시스템 기술 ... 188
• 제1절 고체산화물 연료전지 개요 ... 188
• 제2절 고체산화물 연료전지의 단위전지 해석 및 설계 ... 192
• 1. 고체산화물 연료전지의 작동원리 ... 192
• 2. 고체산화물 연료전지의 단위전지 Cell Frame 설계 및 해석 ... 193
• 가. SOFC 단위전지 Cell Frame Drawing ... 193
• 나. SOFC 단위전지 Cell Frame 열유동 및 성능 해석 ... 194
• 제3절 고체산화물 연료전지의 단위전지 실험 및 평가 ... 202
• 1. 고체산화물 연료전지의 실험 준비 ... 202
• 2. SOFC 단위전지 실험 및 분석 ... 205
• 제4절 고체산화물 연료전지의 스택 모듈 설계 및 제작 ... 208
• 1. 고체산화물 연료전지 스택 개념 설계 ... 208
• 2. 고체산화물 연료전지 스택의 Heat & Mass Balance ... 210
• 가. 분리판 유동 해석 ... 210
• 나. Vessel 내부 유동 해석 ... 212
• 다. 전기화학반응을 포함한 SOFC Stack 열유동 및 성능 해석 ... 214
• 3. Short Stack 설계 및 제작 ... 220
• 가. Short Stack 3D 설계 도면 ... 220
• 나. Short Stack 제작 ... 220
• 제5절 고체산화물 연료전지 시스템 설계 및 제작 ... 223
• 1. 고체산화물 연료전지 시스템 설계/해석 ... 223
• 가. ATR 모델 ... 223
• 나. SOFC Stack 모델 ... 224
• 다. 통합형 열교환기와 후연소기 모델 ... 225
• 라. 성능해석을 위한 효율 ... 226
• 마. 해석 조건 ... 227
• 바. 해석 결과 ... 228
• 2. 1kW SOFC Simulator system 제작 및 실험 ... 229
• 가. simulator 시스템 공정도 ... 229
• 나. 1kW 급 simulator 시스템 실험 ... 230
• 다. 실험결과 ... 231
• 제6장 중온용 수증기 전기분해 소재 및 스택 개발 ... 233
• 제1절 중온 수전해용 고성능 단위 셀, 스택 및 시스템 개발 ... 234
• 1. 수전해 단위셀 제작 ... 234
• 가. 압출성형 지지체 제조 ... 235
• 나. 압출지지체 표면에 전해질, 연결재, 전극 코팅 및 열처리 ... 238
• 2. 수전해 스택 설계 및 제작 ... 243
• 3. 수전해 시스템 설계 및 제작 ... 245
• 제2절 수증기 전기분해용 단위셀 특성평가 및 성능평가 ... 248
• 1. 압출성형 지지체 특성평가 ... 248
• 2. 단위셀 특성평가 ... 251
• 3. Button cell 성능평가 ... 257
• 제7장 결론 ... 261
• 참고문헌 ... 263
• 서지정보양식 ... 266
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 267
• 끝페이지 ... 268