초록 ▼

핵심기술
고수분의 저등급석탄을 고열량탄으로 생산 및 자연발화를 방지할 수 있는 건조•안정화 통합공정 개발
최종목표
수분 25~40 %의 중수분 저등급 석탄(발열량 4,500 kcal/kg 이하)을 대상으로 유중슬러리 건조 기술을 이용한 건조⋅안정화 통합공정 개발
개발내용 및 결과
유중슬러리 건조 방식에 있어 석탄과 중질유분이 혼합된 용매용액을 가열 없이 혼합하고 고액분리를 실시해 건조하는 저비용 고효율의 통합공정 개발 및 용매유를 사용하지 않고 중질유를 석탄 표면에 코팅하는 기술 개발 및 건조를 통해 수분

핵심기술
고수분의 저등급석탄을 고열량탄으로 생산 및 자연발화를 방지할 수 있는 건조•안정화 통합공정 개발
최종목표
수분 25~40 %의 중수분 저등급 석탄(발열량 4,500 kcal/kg 이하)을 대상으로 유중슬러리 건조 기술을 이용한 건조⋅안정화 통합공정 개발
개발내용 및 결과
유중슬러리 건조 방식에 있어 석탄과 중질유분이 혼합된 용매용액을 가열 없이 혼합하고 고액분리를 실시해 건조하는 저비용 고효율의 통합공정 개발 및 용매유를 사용하지 않고 중질유를 석탄 표면에 코팅하는 기술 개발 및 건조를 통해 수분 재흡착 방지 및 자연발화를 효과적으로 저감할 수 있는 저등급석탄의 건조∙안정화 통합공정 신기술 개발함
기술개발배경
중국의 급격한 성장으로 인해 2008년 초 석탄의 가격이 최고 $180/톤 까지 급상승하였고, 국내 발전사들은 가격이 저렴한 저 등급석탄의 활용이 급증하였음. 또한 2008년 이후 저열량탄의 사용이 증가하여 2010년에는 국 유입 석탄의 50% 이상이 5700kcal/kg 이하로 수입되고 있어 발전효율 저하 및 이산화탄소 배출이 증가하고 있어 열량이 낮은 저등급석탄에 대한 고품위화 기술이 중요 기술로 인식되고 있음.
핵심개발기술의 의의
기존 유중슬러리 건조 방식과 다르게 용매유를 사용하지 않고 중질유를 석탄 표면에 효과적으로 코팅시켜 수분 재흡착 및 자연발화를 저감할 수 있는 건조∙안정화 통합공정 신기술을 개발하였고, 사업 종료후 해외 탄광부지에 실증 플랜트를 구축하여 기술을 확보하고 본 기술에 대한 수출을 추진하고자 함.
적용분야
본 과제에서 개발되는 저등급석탄 건조∙안정화 통합공정 플랜트는 저등급석탄 탄광이 있는 인도네시아, 호주, 중국 등에 적용될 예정이며, 고품위화탄의 활용은 국내 5개 발전사 및 열병합 발전사, 또한 해외 발전사업을 추진하는 포스코건설, 두산중공업에도 적용 가능함. 석탄자원의 청정이용 측면에서 추진중인 CTL(Coal to Liquid), BCL(Brown Coal Liquefaction), IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle) 등의 전처리 공정 기술로 활용

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구 성과 ... 6
• 목차 ... 15
• 그림 차례 ... 19
• 표 차례 ... 22
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 23
• 제 1 절 과제의 개요(개발기술의 중요성 및 필요성) ... 23
• 1. 기술적 측면 ... 23
• 2. 산업 경제적 측면 ... 26
• 3. 정책적 측면 ... 28
• 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 29
• 1. 국외의 기술 개발 현황 ... 29
• 가. 건조·안정화 기술개발 현황 ... 29
• 나. 유중 슬러리 건조 기술의 개발 현황 ... 30
• 2. 국내의 기술 개발 현황 ... 45
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 49
• 1. 기술적 측면 ... 49
• 2. 산업·경제적 측면 ... 49
• 3. 정책적 측면 ... 49
• 4. 활용방안 ... 50
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 51
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 51
• 1. 최종목표 ... 51
• 2. 연차별 개발기술의 평가방법 및 정량적 목표 ... 52
• 가. 연차별 평가 착안점 및 기술 ... 52
• 나. 정량적 목표 ... 52
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 52
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 53
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 57
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 58
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 59
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 59
• 1. 최종 결과 ... 59
• 2. 1차년도 연구개발 결과 ... 60
• 가. 연구개발 추진 일정 ... 60
• 나. 연구개발 추진 실적 ... 61
• 1) 실험실 규모의 석탄 건조·안정화 실험 ... 61
• 2) 유중 건조법에 의한 석탄 건조 실험 연구 ... 64
• 3) BSU 규모의 실험설비 설계 및 제작 ... 65
• 4) 저등급석탄의 발전 연료탄용 탈회기술 개발 ... 67
• 5) 저등급석탄의 특성 해석을 통한 건조·안정화 메커니즘 개발및 통합모델 구축 ... 67
• 6) 유중증발 건조기술을 이용한 저급 석탄 고품위화 건조공정 개발 ... 68
• 7) 석탄 슬러리 제조를 위한 파분쇄 공정 및 탈수증진 전처리 공정 개발 연구 ... 68
• 다. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 69
• 1) 유형 성과 ... 69
• 2) 무형 성과 ... 70
• 3. 2차년도 연구개발 결과 ... 71
• 가. 연구개발 추진 일정 ... 71
• 나. 연구개발 추진 실적 ... 72
• 1) 실험실 규모의 석탄 건조·안정화 실험 ... 72
• 2) 건조 석탄의 자연발화 특성 실험 ... 75
• 3) 유중슬러리 건조 공정의 전산 모사 ... 76
• 4) BSU 규모의 실험설비 개발 ... 77
• 5) Pilot 실험설비 개발 ... 81
• 6) 유중 건조법에 의한 석탄 건조 실험 연구 ... 83
• 7) 유중 슬러리 건조 공정에 대한 에비 경제성 검토 ... 85
• 8) 저등급석탄의 발전 연료탄용 탈회기술 개발 ... 86
• 9) 저등급석탄의 특성 해석을 통한 건조?안정화 메커니즘 개발 및 통합모델 구축 ... 87
• 10) 유중증발 건조기술을 이용한 저급 석탄 고품위화 건조공정 개발 ... 87
• 11) 석탄 슬러리 제조를 위한 파분쇄 공정 및 탈수증진 전처리 공정 개발 연구 ... 88
• 다. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 89
• 1) 유형 성과 ... 89
• 2) 무형 성과 ... 91
• 4. 3차년도 연구개발 결과 ... 92
• 가. 연구개발 추진 일정 ... 92
• 나. 연구개발 추진 실적(주관 및 위탁기관 포함 내용 요약하여 첨부) ... 93
• 1) 실험실 규모의 석탄 건조·안정화 실험 ... 93
• 2) 건조 석탄의 자연발화 특성 실험 ... 95
• 3) 유중 슬러리 건조 공정의 전산 모사 ... 96
• 4) Pilot 규모의 실험설비 개발 ... 97
• 5) 유중 건조법에 의한 석탄 건조 실험 연구 ... 101
• 6) 저등급석탄의 발전 연료탄용 탈회기술 개발 ... 102
• 7) 저등급석탄의 특성 해석을 통한 건조?안정화 메커니즘 개발 및 통합모델 구축 ... 103
• 8) 유중증발 건조기술을 이용한 저급 석탄 고품위화 건조공정 개발 ... 104
• 9) 석탄 슬러리 제조를 위한 파분쇄 공정 및 탈수증진 전처리 공정 개발 연구 ... 104
• 다. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 106
• 1) 유형 성과 ... 106
• 2) 무형 성과 ... 107
• 5. 4차년도 연구개발 결과 ... 108
• 가. 연구개발 추진 일정(계획서 추진일정표 참고) ... 108
• 나. 연구개발 추진 실적(주관 및 위탁기관 포함 내용 요약하여 첨부) ... 109
• 1) 건조 석탄의 자연발화 특성 실험 ... 109
• 2) 중질유 직접 코팅 방식에 의한 건조·안정화 실험 ... 109
• 3) 저등급석탄 건조·안정화 공정의 전산 모사 ... 113
• 4) Pilot 실험설비 개발 ... 114
• 5) 저등급석탄 건조·안정화 공정의 예비 경제성 검토 ... 123
• 6) 저등급석탄 상용플랜트 기본설계 ... 125
• 7) 석탄 기반 고체연료 고품위화 기술의 기술가치평가 분석 ... 129
• 8) 저등급석탄의 발전 연료탄용 탈회기술 개발 ... 131
• 다. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 132
• 1) 유형 성과 ... 132
• 2) 무형 성과 ... 133
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 134
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망(당초 기술개발 시작 시점의 조사와 변화된 것 위주로 기술) ... 135
• 1. 연구개발 사업성과의 사업화 가능성 ... 135
• 2. 시장규모 ... 136
• 3. 사업화 계획 및 무역수지 개선 효과 ... 137
• 제 4 절 고용 창출 효과 ... 138
• 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 139
• 부록 1. 중수분(25~40%) 저등급석탄의 건조∙안정화 통합공정 개발 ... 141
• 부록 2. 저등급 석탄의 발전 연료탄용 탈회기술 개발 ... 527
• 부록 3. 저등급 석탄의 특성 해석을 통한 건조·안정화 메커니즘 개발 및 통합 모델 구축 ... 694
• 부록 4. 유중증발 건조기술을 이용한 저급 석탄 고품위화 건조공정 개발 ... 750
• 부록 5. 석탄 슬러리 제조를 위한 파분쇄 공정 개발 연구 ... 828