초록 ▼

핵심기술
○ 고발열량폐기물 및 슬러지 혼합 가스화 기술
○ 합성가스의 H₂/CO 생산비 제어기술
○ 합성가스 재순환 및 공급 기술
○ 합성가스 순산소 연소 기술
최종목표
고발열량 폐기물 및 슬러지 혼합폐기물 가스화를 통한 합성가스 생산 기술, 합성가스의 공정내 재순환 이용기술 및 합성가스의 H₂/CO 생산비율 제어기술개발
- 3톤/일급 폐기물 가스화 설비에서의 고 발열량 폐기물 및 슬러지 최적 혼합 운전조건 도출
- 3톤/일급 합성가스 재순환시스템 및

핵심기술
○ 고발열량폐기물 및 슬러지 혼합 가스화 기술
○ 합성가스의 H₂/CO 생산비 제어기술
○ 합성가스 재순환 및 공급 기술
○ 합성가스 순산소 연소 기술
최종목표
고발열량 폐기물 및 슬러지 혼합폐기물 가스화를 통한 합성가스 생산 기술, 합성가스의 공정내 재순환 이용기술 및 합성가스의 H₂/CO 생산비율 제어기술개발
- 3톤/일급 폐기물 가스화 설비에서의 고 발열량 폐기물 및 슬러지 최적 혼합 운전조건 도출
- 3톤/일급 합성가스 재순환시스템 및 합성가스 버너 개발
- 합성가스내의 H₂/CO 생산비율 제어 기술 개발(35 Nm³/hr급)
- 실증플랜트 기본설계 (30톤/일급이상 scale up 설계)
개발내용 및 결과
○고발열량 폐기물 및 하수슬러지 선정 및 특성분석
○폐기물 가스화 플랜트를 이용하여 고발열량 폐기물과 탈수슬러지의 혼합 가스화 특성 파악을 통한 scale up 설계
○3톤/일급 가스화 합성가스를 이용하여 35 Nm³/hr급 합성 가스 재순환 및 공급장치 개발을 통한 30톤/일급 scale up 설계 기술개발
○3톤/일급 적용용 합성가스 버너 개발(설계, 제작, 성능시험 및 개선)을 통합 30톤/일급 scale up 설계 기술 개발
- 15,000 kcal/hr 합성가스 버너 시제품 개발
○고발열량 폐기물/슬러지 혼합 가스화 생산 및 연계 운전완료
- 3톤/일급 가스화 운전을 통한 슬러지 혼합 운전 기술 확보
- 합성가스 재순환 시스템 연계 운전
- 합성가스 재순환 버너 연계 운전
- 35 Nm³/hr급 합성가스의 H₂/CO 생산비 제어시스템 연계 운전
○합성가스 H₂/CO 생산비 제어시스템 개발 및 감염성폐기물, 난분해성 액상폐기물, 석탄 가스화 합성가스에의 적용성능 평가 완료
○3톤/일급 및 30톤/일급 폐기물 가스화 시스템에 대한 전산 simulation 수행을 통한 설계
○폐기물 가스화 시스템, 합성가스 공급시스템 및 생산비 제어시스템에 대한 운전 자료의 database 프로그램 개발
○30톤/일급 실증플랜트 폐기물 가스화시스템, 합성가스 재순한 및 공급시스템, 합성가스 H₂/CO 생산비 제어시스템 및 합성가스 버너의 실증플랜트 기본설계 완료
○30톤/일급 시스템에 대한 건설비 및 운영비 분석
기술개발배경
○ 기술적 측면
․ 폐기물 감량화 및 자원화의 현실적 대안으로서의 가스화․용융 기술
․ 국내에서 대량 발생되는 슬러지의 경우, 건조 공정없이 에너지원으로서 활용이 어려우므로 고발열량 폐기물과 슬러지의 혼합 가스화를 통해 전처리 없이 에너지가 가능한 기술 확보 필요
․ 폐기물 가스화를 통해 발생한 합성가스의 시스템 내 재순환을 통한 연료로의 이용
․ 고발열량 폐기물 및 슬러지의 가스화를 통해 발생한 합성가스의 CO, H₂비 제어를 통한 합성가스 활용의 유연성 확보
○ 산업․경제적 측면
․ 고유가 시대로 초산, 암모니아, SNG, 수소 등과 같은 원료 및 연료의 생산을 위한 대체 시료로서 폐기물이 주요 대상으로 부각되고 있음에 따라 기술의 개발 확보가 필요함
․ 폐기물 가스화 용융 기술은 고온의 반응으로 인해 경제성시 다소 떨어지므로 에너지 효율 향상을 통한 경제성 확보를 위해서 합성가스 재순환 연소 기술의 확보 필요
․ 혼합 가스화를 통한 저급 슬러지의 재생에너지 이용으로 슬러지 처리 비용 절감
․ 합성가스 내의 H₂/CO 비 제어를 통한 폐기물 화학적 에너지의 고효율 이용 가능
○ 정책적 측면
․ 폐기물 및 슬러지로부터 고부가가치 에너지로 활용
․ 폐기물 및 슬러지 처리 정책상의 사회 문제 해결
․ 이산화탄소 배출문제 대응
핵심개발기술의 의의
○본 연구의 핵심기술인 혼합폐기물 가스화 기술, 합성가스 재순환 및 공급기술, 합성가스 연소기술 및 H₂/CO 제어기술에 대한 국산 고유 모델 개발함.
○국내 자체 기술확보로 수입대체 및 수출 가능성을 확보함.
○고발열량 폐기물 및 슬러지의 혼합 가스화 기술은 기존 보유한 폐기물 가스화 기술을 업그레이트 한 설계 기술을 개발하였음.
○합성가스를 연료로 한 합성가스 버너시스템 개발은 신규 모델로 개발하였으며, 가스화 공정내 에너지 절감 및 산업 공정에서 합성가스의 직접 가스연료로 사용이 가능한 버너 개발 국산화함.
○저비용 합성가스 공급 시스템과 합성가스 생산비 제어시스템의 요소 기술을 모듈화 하여 개발함에 따라 국내․외 가스화 시스템에의 요소기술의 보급 가능성이 높음.
적용분야
○국내․외 폐기물 가스화 플랜트 및 석탄, 바이오매스 등 가스화 플랜트에 개발 핵심기술 적용
○국내 화학원료(수소, 암모니아, 초산 등) 및 연료가스 생산 공정에의 적용
○의료폐기물, 사업장폐기물 등을 기존의 가스화 시스템 공정에의 에너지 효율 향상 기술 및 고부가가치 원료 생산 기술로 요소기술 적용
○개발된 수성가스전환반응(WGSR)을 이용하여 H₂/CO의 생산비 제어 요소 기술의 단위 모듈로써 사업화 적용
○합성가스의 H₂/CO의 생산비를 제어를 통해 폐기물의 화학적 에너지의 고효율․고부가가치 이용이 가능하며, 최종 사용자의 수요를 만족시킬 수 있는 다양한 product로 적용 및 생산 가능
○개발 요소기술의 설계 엔지니어링으로 활용

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 보고서 초록 ... 4
• 연구개발사업 주요 연구성과 ... 14
• 목차 ... 18
• 표목차 ... 20
• 그림목차 ... 26
• 제1장 서론 ... 35
• 제1절 기술개발의 중요성 및 필요성 ... 35
• 1. 기술적 측면 ... 35
• 2. 산업·경제적측면 ... 40
• 3. 정책적 측면 ... 44
• 제2절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 46
• 1. 국내 관련 기술의 현황 ... 46
• 2. 국내외 특허 출원동향 ... 52
• 제3절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 54
• 1. 기술적측면 ... 54
• 2. 산업·경제적측면 ... 55
• 3. 정책적측면 ... 55
• 제2장 기술개발 내용 및 방법 ... 57
• 제1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 57
• 1. 최종목표 ... 57
• 2. 연차별 개발기술의 평가방법 및 정량적 목표 ... 57
• 제2절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 58
• 1. 1차년도 ... 58
• 2. 2차년도 ... 59
• 3. 개발 시스템 구성도 ... 59
• 제3장 결과 및 사업화 계획 ... 60
• 제1절 연구개발 최종 결과 ... 60
• 1. 고발열량 폐기물 및 슬러지의 혼합 가스화 특성 ... 60
• 2. 합성가스 재순환 시스템 개발 ... 79
• 3. 합성가스 재순환 버너 개발 ... 95
• 4. 합성가스 재순환 시스템 개발합성가스내의 H2/CO 생산비율 제어 기술 개발 ... 139
• 5. 경제성분석 ... 212
• 6. 운전결과 database 프로그램 ... 215
• 7. 30톤/일급 플랜트 기본설계 ... 250
• 제2절 연구개발 추진 체계 ... 283
• 1. 연구개발 추진 체계도 ... 283
• 2. 연구개발 추진 방법 ... 284
• 제3절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 285
• 1. 시장 현황 ... 285
• 2. 사업화 전망 ... 285
• 참고문헌 ... 287