초록 ▼

세부과제 Ⅰ : 저급탄 이용 소규모 에너지전환용 핵심 요소기술 개발
Ⅱ. 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
- 저급탄의 효율적인 이용기술 보유로 매장량이 풍부한 저급탄 에너지자원 확보에 유리한 거점
- 고효율-중소형 에너지 수요의 증가에 따라 공급기술의 개발과 관련 기술 산업육성 필요
- 에너지원의 공급량이 변동해도 경제적으로 액화할 수 있는 다채널 컴팩트 핵심기술
- 석유 대체용 청정연료 생산으로 국가 에너지 안보 확보와 에너지 저장을 위한 컴팩트 액화 기술개발과 기술 수출
- 컴팩트

세부과제 Ⅰ : 저급탄 이용 소규모 에너지전환용 핵심 요소기술 개발
Ⅱ. 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
- 저급탄의 효율적인 이용기술 보유로 매장량이 풍부한 저급탄 에너지자원 확보에 유리한 거점
- 고효율-중소형 에너지 수요의 증가에 따라 공급기술의 개발과 관련 기술 산업육성 필요
- 에너지원의 공급량이 변동해도 경제적으로 액화할 수 있는 다채널 컴팩트 핵심기술
- 석유 대체용 청정연료 생산으로 국가 에너지 안보 확보와 에너지 저장을 위한 컴팩트 액화 기술개발과 기술 수출
- 컴팩트 액화 기술에서 필요한 촉매 장기 안정성, 운전중 성능 저하 및 반응기 내구성을 개선해야 사항이 많음
- 에너지기술개발 로드맵에 부응하는 차세대 가스화기술로 촉매 유동층 가스화, 석탄에 따른 촉매 B확보, 소규모이며 효율적인 에너지 전환기술 확보 필요
- KIER의 전략기술 중 하나인 청정석탄기술 확보와 에너지 안보에 기여
- 중소규모 분산된 에너지 자원을 확보하기 위한 로컬 에너지 개발로서, 석탄가스의 공급량 변화에 동하여 최적 운전이 가능한 다채널 컴팩트 액화 기술

세부과제 Ⅱ : 저급탄 열분해에 의한 친환경적 연료생산 및 고부가가치화 기술 개발
Ⅳ. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
○ 본 연구에서는 저등급 석탄의 고부가가치를 위해 pilot 규모(150kg/h)의 성형코크스 제조공정을 구축하여 저급탄을 이용한 원가절감형 성형코크스 제조를 목표로, 설비구조변경 및 추가설치 등 운전에 대한 장애요인 해결을 통해 설비의 운전 최적화 실험을 수행하였다.
○ 기존 연구에서는 주물용 성형코크스를 제조하는데 다량의 코크스 분탄을 불활성 배합재를 사용한 반면, 본 연구에서는 고가의 코크스 분탄 대신에 저급탄을 열분해 함으로써 회수된 char를 이용하고자 하였다.
○ 성형코크스의 바인더로서 고상피치 10wt.%와 액상피치 5wt.%를 혼합하여 사용한 경우 성형강도 측면에서 가장 양호한 것으로 확인되었는데, 고상피치가 함께 혼합되어 갈라지는 현상을 방지하는 역할을 하게 되어 최적의 성형강도를 부여하는 것으로 확인되었다.
○ 본 연구를 통해 최종적으로 생산된 성형코크스를 분석한 결과 휘발분은 5.23∼6.11wt.%, 고정탄소 83.34∼86.34%, 회분 7.34∼10.04%, 발열량 7,130∼7,460kcal/kg으로, 상용 성형코크스 제품의 휘발분 5.04%, 고정탄소 83.69%, 회분 7.44%, 발열량7,280kcal/kg 등과 비교하여 유사한 특징을 갖는 것으로 확인되었다.
○ 저급탄 종류에 따른 Softening temperature 측정한 결과 회분내 SiO₂/Al₂O₃가 커질수록 고온에서의 용융온도가 낮아짐을 확인하였으며, 최대팽창률은 강점결탄인 Caking#1(26.38%), Caking#2(21.9%)가 가장 높았으며 Non-caking coal인 Peabody (1.63%), Berau(1.89%)가 가장 낮은 결과를 보였다.
○ 본 과제를 통해 도출된 연구개발 결과를 기반으로 향후 실용화를 위한 상용급 성형코크스 생산플랜트 건설의 기초자료로 제공될 수 있을 뿐만 아니라 사업성 있는 저급탄 고부가가치화 기술로 인도네시아나 몽골과 같이 자원부국이면서 개도국에 기술이전 함으로써 우리나라의 전략적 자원외교를 위한 초석을 마련할 수 있는 계기가 될 것이다.

세부과제 Ⅲ : 고성능 Fischer-Tropsch 촉매 제조를 위한 원천핵심기술 개발 (II)
Ⅱ. 과제의 목표 및 내용
1. 배경 및 필요성
■ 국내·외 기술개발 현황
• [남아프리카공화국, Sasol] 석탄간접액화 및 천연가스액화용 FT1) 합성기술
- 현 수준: 세계 유일의 상용급 공정 보유(20,000 배럴/일)
• [네덜란드, Utrecht 대학] HTFT2)용 Fe계 촉매기술
- 현 수준: 세계최고수준 HTFT용 Fe계 촉매(Science 게재, 335 (2012) 835-838)
• [한국에너지기술연구원] 석탄간접액화용 FT 합성기술
- 현 수준: 파일럿급 LTFT3) 공정(15 배럴/일) 및 상용급 생산가능 Fe계 촉매기술
※ 1) FT: Fischer-Tropsch, 2) HTFT: High-Temperature Fischer-Tropsch, 3) LTFT: Low-Temperature Fischer-Tropsch
■ 기술개발의 필요성
• 단기간에 파일럿급 공정을 확보한 KIER FT 합성기술의 상용화를 달성하기 위해서는 세계최고 수준으로 촉매성능의 향상이 필요하며, FT 촉매의 원천핵심기술은 통합적 기술이전 단계에서 기술가치의 척도로 작용할 수 있기 때문에 반드시 본 연구원의 주요사업으로 개발해야 함.
• 현재 본 연구진은 저예산으로 단기간에 세계최고수준의 FT 촉매기술을 개발/확보할 수 있는 상태에 있으며, 상용급 대량생산에서 발생할 수 있는 애로사항을 대부분 해결해 놓았기 때문에 원천기술만 확보하면 단기간에 FT 촉매의 상용화가 가능함.

Abstract ▼

Ⅱ : Development of eco-friendly fuel and higher value-added technology by low rank coal pyrolysis
Ⅳ. Result and Recommendations
○ In this study, a formed-cokes pilot plant (150kg/h) was equipped to make higher value-added and cost saving fuel using low-rank coal, and also the process optimizat

Ⅱ : Development of eco-friendly fuel and higher value-added technology by low rank coal pyrolysis
Ⅳ. Result and Recommendations
○ In this study, a formed-cokes pilot plant (150kg/h) was equipped to make higher value-added and cost saving fuel using low-rank coal, and also the process optimization was conducted via retrofit and trouble shooting for the respect units.
○ Wheres inert compounding ingredient such as mass of coking coal powder was blended to produce formed-cokes in the conventional approaches, char coal obtained from low-rank coal pyrolysis was utilized instead of costly coking coal powder in the present study.
○ The solid phase coal tar pitch attributes to appropriate strength to prevent crack on the surface of formed cokes; coal mixture with solid phase coal tar pitch of 10 wt.% and liquid phase one of 5 wt.% as a binder was a optimum condition in compressive strength aspect.
○ The trial manufactured cokes exhibited volatile matters range between 5.23-6.11wt.%, fixed carbon 83.34-86.34%, ash 7.34-10.04%, and calorific value 7,130-7,460kcal/kg and similar characteristics comparing with commercial formed-cokes from Samchully Cokes as well.
○ The results of softening temperature by coal types showed that ash melting point at high temperature decreases by an increase of SiO₂/Al₂O₃ in ash compositions, and also expansion coefficient of Caking#1 (26.38%) and Caking#2 (21.9%) exhibited the highest ratio while non-caking coals such as Peabody (1.63%) and Berau (1.89%) showed the lowest ratio.
○ The results induced from the present study can produce the baseline data for a commercial formed-cokes production plant, and then a foundation for strategic resource diplomacy can be established by a remarkable technology transfer to abroad (a natural-resource rich and simultaneously developing countries such as Indonesia or Mongolia) through low-rank coal utilization technology with a feasible business model.