초록 ▼

1세부과제 : 에너지기술 선진화 및 성과창출형 국제협력 플랫폼 구축
IV. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
• 에너지기술 선진화 및 성과창출형 국제협력 플랫폼 구축
- 2011년도 이후 구축해온 글로벌 네트워크를 기반으로 파트너십을 더욱 공고히 하고 실질적 성과창출(경쟁성과제 수주,공동연구 등)을 실현할 수 있도록 지속적인 관심 및 지원 필요

2세부과제 : 생물학적 바이오가스 업그레이딩 기술개발
IV. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
- 수소 및 부생가스를 이용하여 ex-/in_situ

1세부과제 : 에너지기술 선진화 및 성과창출형 국제협력 플랫폼 구축
IV. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
• 에너지기술 선진화 및 성과창출형 국제협력 플랫폼 구축
- 2011년도 이후 구축해온 글로벌 네트워크를 기반으로 파트너십을 더욱 공고히 하고 실질적 성과창출(경쟁성과제 수주,공동연구 등)을 실현할 수 있도록 지속적인 관심 및 지원 필요

2세부과제 : 생물학적 바이오가스 업그레이딩 기술개발
IV. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
- 수소 및 부생가스를 이용하여 ex-/in_situ 바이오가스 업그레이딩 목표 달성
- Ex-situ 기술에 의한 바이오가스 업그레이딩은 Continuous Stir Type Reactor(CSTR), Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor(UASBr),Membrane Bio-reactor (MBR), Fluidized Bed Bioreactor (FBR)를 이용하여 기술개발함
- 수소이용 ex-situ 바이오가스 업그레이딩 반응기, UASBr, 60일간 안정적으로 메탄을 생산 할수 있었으며, 메탄 생산 속도 및 수소 전환율, 메탄 분압은 평균 메탄 생산속도 1.90 m³ CH₄/m³/d 수소 전환율 91.5%, 메탄 분압 90.3%
- UASB 반응기는 2개월 이상 운전시 반응기 내 그레뉼층에 가스 channeling으로 가스 용해도가 감소하여 장기적인 운전이 불가능
- UASB 반응기를 대치할 FBR을 이용한 결과, 반응기의 높이/폭 비율을 낮추고 그레뉼의 간헐적인 교반으로 반응기 성능 개선됨
- 대전시 하수처리장 바이오가스 이용하여 수소를 공급하여 ex-situ 방법에 의한 바이오가스 업그레이딩 경우,메탄생산 속도 1.30 m³/m³/d, 메탄 분압 90% 이상으로 장기간 가동할 수 있었슴
- 부생가스 이용 ex-situ 바이오가스 업그레이딩 생물막 반응기 (membrane bioreactor, MBR)7.0 g COD/L/d ( 합성부생가스 9.5 L/L/d)로 부하에서 메탄 생산속도는 평균 2.05 m³ CH₄/m³/d 이었고,메탄 분압은 90.1 %
- 바이오가스 업그레이딩 반응조 내 미생물 분석결과
① H₂/CO₂를 공급하는 ex-situ UASB 생물 반응조
hydrogenotrophic methanogen, Methanococcus sp.과 Methanobacterium sp. 및 acetoclastic methanogen 인 Methanothrix sp. 그리고 아세트산과 수소 모두 이용 가능한 Methanosarcina sp.로 대부분의 미생물로 구성됨
② 부생가스(수소/C0/C0₂)를 공급하는 ex-situ 멤브레인 생물반응조(MBR)
수소 및 CO 이용 메탄생산균인 Methanobrevibacter sp., 그리고 아세트산 이용 메탄생산균(acetoclastic methanogen)인 Methanosaeta sp.이 발견되어,기질로 주입되는 CO, 수소를 분해하는데 적합한 미생물 군집이 적응함
- 기존의 물리/화학적 업그레이딩 기술에 비해 경제적이며,특히 바이오가스 생산 규모가 작은 국내에서는 업그레이딩에 대한 비용의 비중이 증대하기 때문에 생물학적 업그레이딩 기술 개발가치가 높을 것으로 기대되는데 본 기술 개발의 결과 실 바이오가스나 매립지가스의 전처리 후 대용량의 생물학적 바이오 가스 업그레이딩 시설가동이 가능할 것으로 기대됨
- 국내 수도권매립지 바이오가스 (50 MW 매립가스 발전시설, 연간 251만 Gcal 생산,2017) 업그레이딩에 적용 가능
- 바이오가스 이용 분야 산업 활성화 (바이오가스 충전소, 바이오가스 차량 개발, 도시가스 이용 생산 설비 업체 등)
- 부생가스 생산 및 이용 분야 산업 활성화 (합성석유 생산, 저등급석탄 고품위화, 화학 제품 생산 등)
- 가스 발효기술 활성화로 산업 원료물질 생산 적용기술에 활용

3세부과제 : 제11차 한-중 청정 에너지 워크샵
IV. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
제 11차 한-중 청정에너지 워크샵의 발표 논문 수는 구두발표 115편，포스터발표 64편 등 총 논문 179편으로 집계되었다. ①CCT(Clean Coal Technology), ②Low-Rank Coal Utilization,③Oxy—Fuel Combustion and Gasification, ④CCUS(Carbon Capture Utilization and Storage),⑤Co-Removal for Multi-Pollutant,⑥Control for PM2.5，Hg and Other Heavy Metals,⑦Advanced Waste to Energy Technology,⑧Renewable Energy Utilization Technology, ➈Ultra-Low Emission Technologies for CFB & PC boilers 분야에서 양국의 주제발표와 패널토의가 진행되었다. 아울러 이번 워크샵 기간동안 중국 국가 전력 산업 CFB 기술 서비스 네트워크에 의해 조직된 Ultra-Low Emission Technology of CFB Boiler 포럼 동시 진행되었으며，조직위원회에서 선택된 논문들은 KJChE(영문한국화공학회지 )에 special issue로 게재되었다.

4세부과제 : 초목계 바이오매스 건조/반탄화 기술의 아세안 국가 확산을 위한 기술 협력
IV. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
아세안 지역은 2035년까지 680GW의 전력 수요가 발생 할 것으로 예상되고 있으며 이중 40% 이상은 석탄에 의존할 전망이다. 따라서 석탄 의존도를 낮추기 위해서 바이오매스 에너지화 기술을 아세안 지역에 확산할 필요가 있다. 이를 위해 에너지기술연구원이 개발한 COMB 기술을 소개하였다. 또한 인도네시아 Pekalongan 지역의 Petungkriyono 산림개발 사업에 에너지화 기술을 접목하고자 사업타당성 평가를 수행한 결과 500톤/일 기준 약 50 억원의 투자로 3년이내 투자회수가 가능한 것으로 판단되었다. 특히 도서지역에는 바이오 매스 반탄화，가스화 기술과 함께 해양온도차 발전을 융합하여 적용하는 것이 바람직한 덧으로 판단되었다.

5세부과제 : 중국발 미세먼지 저감을 위한 KIER-ITPE 기술협력 기반 구축
IV. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
○ 한국과 중국의 경우，석탄과 바이오매스의 생산(수입，수출) 및 소비구조가 다르기 때문에 해당 자원지도 조사를 통한 자료를 확보하였으며，중국의 관련 정책들을 분석 및 검토하여 추후 안정적인 하이브리드석탄의 도입을 위한 교두보로 활용할 전략이다.
○ 또한，중국 진출을 위한 관련 유관기업(절강대외 관련대학 및 공공기관，기업 등)과의 교류를 통해 하이브리드석탄을 우수성을 소개하였으며，해당 기관들의 긍정적인 반응과 향후 사업화를 .위한 핵심기술(하이브리드석탄 및 바이오매스 이용)의 MoU(KIER-절강대 연구팀)를 체결하였다.
○ 한-중 기술협력을 위한 국제공동과제 제안서를 확보하였으며，사업화 프로세스 및 전략，중국 현지 파트너 구성 등을 통해 향후 전략적으로 활용이 가능할 수 있도록 하였다.
○ 하이브리드석탄의 중국 내 도입을 위한 경제성 평가의 경우 중국 현지 저등급석탄 및 바이오매스를 적용，하이브리드석탄 생산 공정을 운영하여 생산된 하이브리드석탄을 한국， 일본，인도 등으로 수출하여 수익을 창출하는 구조로，100만톤/년 규모의 단위 공장 당 그 기술가치가 USD 56 mil.，내부수익률이 29%，투자비 회수기간은 6년으로 평가되 고 있다.
○ 본 연구결과를 토대로 한-중 공통현안인 미세먼지 감축을 위한 하이브리드석탄의 중국 내 도입은 막대한 양의 저급탄을 소비하는 중국 제철소나 발전소 입장에서 대기오염 개선을 위해 충분한 검토가 가능한 사항이며，향후 기술교류를 통한 안정적인 보급이 가능할 것이라 기대된다.

6세부과제 : 무회분 고체연료 적용 직접분사탄소연료엔진(DICE) 구현을 위한 KIER-CSIRO 국제공동 R&D 기획사업
IV. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
KIER는 무회분탄 (ash-free coal, AFC) 제조 기술과 석탄/biomass 건조/반탄화 기술인 COMB을 바탕으로 국제협력 사업 과제 기획을 진행하고 있음.
CSIRO와 AFC/DICE와 COMB/bio-DICE project의 공동 연구 개발을 위한 협력에 합의하였음.
현재 각자 자국의 funding을 위한 준비 진행하고 있으며，또한 국제적 funding，일예로 world bank funding을 위해 협력하고 있음.
호주에서는 석탄의 탄소 재료로의 이용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있음. AFC는 회분 제거에 의해 탄소 재료의 특성을 극대화할 수 있는 원료로 탄소 재료 분야에 긍정적으로 적용 가능함. 이에 대한 공동연구 기획 진행중임.
호주 Victoria 주에서는 여전히 BC가 주 경제의 중요한 부분이나 BC drying 개발 사업은 어려움. 대신 기후변화 대응을 위해 biomass의 upgrading 등의 사업은 추진되고 있음.
COMB을 이용한 석탄 건조는 연소용 보다는 연료 생산 등 conversion 관련 pre-drying 용으로 적용 가능성이 더 큼. COMB 기술에 대해서는 큰 관심을 보였으며 구체적인 사업성과 비용 문제 등에 대한 추가적인 준비 필요함

Abstract ▼

1. Establishment of KIER International Cooperation Platform for Productive Outcome and Advances in Energy Technology
Ⅳ. Result and Recommendations
• Establishment of KIER International Cooperation Platform for Productive Outcome and Advances in Energy Technology
- Continuous support is of n

1. Establishment of KIER International Cooperation Platform for Productive Outcome and Advances in Energy Technology
Ⅳ. Result and Recommendations
• Establishment of KIER International Cooperation Platform for Productive Outcome and Advances in Energy Technology
- Continuous support is of necessity for competitive projects winning and joint R&D through undergirding int'l partnerships and networks established during the last 6years.

2. Development of biological biogas upgrading technology (Korean-Danish Green Technology Collaboration Project)
Ⅳ. Result and Recommendations
- Successful technology of ex-/in-situ biogas upgrading technology was developed using hydrogen and steel company off-gas
- Ex-situ biogas upgrading technology was examined using Continuous Stir Type Reactor (CSTR), Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (UASBr), Membrane Bio-reactor (MBR),and Fluidized Bed Bioreactor(FBR)
- UASBr which is developed for ex-situ biogas upgrading reactor, operated more than 60 days in stable condition and exhibited CH₄ production rate, H₂ conversion yield, and partial pressure, 1.90 m³ CH₄/m³/d, 91.5%, and 90.3% respectively
- UASB reactor was efficient to upgrade the biogas but gas channeling in the granular layer, which reduced the gas solubility, was observed during the long time operation
- To improve the problems of gas channeling in the UASB reacter, FBR with the reduced H/D ratio was developed.
- Long term operation of biogas upgrading using ex-situ FBR, showed that CH₄ production rate and CH₄ content were 1.30 m³ CH₄/m³/d and >90% respectively.
- MBR which is developed for ex-situ biogas upgrading reactor using syngas showed CH₄ production rate of 2.05 m³ CH₄/m³/d and 90% partial pressure under loading rate of 7.0 g COD/L/d ( syngas 9.5 L/L/d)
— Microbial analysis data showed that ① hydrogenotrophic methanogen such as Methanococcus sp. and Methanobacterium sp. and acetoclastic methanogen, Methanothrix sp. was dominant with the supply H₂/CO₂ to the ex—situ UASBr and ② Methanobrevibacter sp. and some of acetoclastic methanogens, Methanosaeta sp. at the optimum culture condition was dominant with the supply of syngas (H₂/CO/CO₂) to ex-situ MBR
- Possible to apply for the Sudokwon landfill biogas upgrading facility (50 MW landfill gas to electicity generator, annually 2,510,000 Gcal production, 2017)
- Activation of biogas utilization companies (biogas station, biogas vehicles, gas supply company etc)
- Activation of syngas production and utilization industries
- Fermentation technology to produce the industrial feed-stock

3. The 11^th Korea-China Clean Energy Workshop
IV. Result
In overall, 179 papers (115 oral presentation, 64 poster presentation) were presented at 11^th Korea-China Clean Energy Workshop. Presentations and panel discussions were held in various technical fields, such as ①CCT(Clean Coal Technology),②Low—Rank Coal Utilization,③Oxy—Fuel Combustion and Gasification, ④CCUS(Carbon Capture Utilization and Storage),⑤Co-Removal for Multi-Pollutant,⑥Control for PM2.5，Hg and Other Heavy Metals,⑦Advanced Waste to Energy Technology,⑧Renewable Energy Utilization Technology, ➈Ultra-Low Emission Technologies for CFB & PC boilers. During the workshop, the Ultra-Low Emission Technology of CFB Boiler Forum organized by CFB Technical Service Network of China National Power Industry was concurrently held. Selected papers by the Organizing Committee were published as a special issue in KJChE (Korean Chemical Engineering Society).

4. Technical Collaboration for Deployment of Drying/Torref action Technology of Herbaceous/Woody Biomass at ASEAN Countries
Ⅳ. Result and Recommendations
Needs for electricity in ASEAN region is expected to be increased to about 600GW until 2035，and about 40% or more will be depended on coal. In order to decrease dependency on coal, it is needed to use and increase biomass energy utilization in the same area. The COMB technology developed at KIER is promising technology for this purpose, so we introduced this technology to ASEAN countries.
Especially we evaluate business model for forestation in Petungkriyono site at Pekalongann regency in Indonesia for the application of biomass energy technology to this area. Results showed that it has economic feasibility in the case of 500ton/day installation at the price of USD4million，with recovery rate will be within 3 years. In the case of islands, results showed that it is more feasible to converse COMB/OTEC in Indonesia because they have 18,000 islands.

6. KIER-CSIRO International joint R & D planning for implementing Direct Injection Carbon Engine (DICE) combined with ash-free coal
Ⅳ. Result and Recommendations
KIER is planning international cooperation projects based on ash-free coal (AFC), coal and biomass drying and torrefaction technology (COMB).
KIER/CSIRO agreed to cooperate on AFC/DICE & COMB/bio—DICE project for joint R&D
At present, each party is preparing for its own funding, and also cooperating on international funding like world bank funding
In Australia, research is being actively conducted for the use of coal as a carbon material. AFC is a raw material that can maximize the characteristics of carbon materials by removing ash, and can be positively applied to carbon materials. A joint research project is underway
In Victoria, Australian brown coal (BC) is still an important part of the state’s economy, but BC drying is not popular nowadays. Instead, projects such as upgrading biomass are being pursued to cope with climate change
Coal drying using COMB is more applicable to conversion-related pre-drying such as fuel production than combustion. Further preparation for specific business and cost issues is needed for COMB technology

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 3목차 ... 5I 에너지기술 선진화 및 성과창출형 국제협력 플랫폼 구축 ... 7 요약문 ... 9 SUMMARY ... 10 CONTENTS ... 12 목차 ... 14 그림목차 ... 16 표목차 ... 18 제 1 장 서론 ... 19 제 2 장 KIER 국제협력 추진 배경 및 전략 ... 21 제 3 장 글로벌 파트너십 강화를 통한 전략적 국제협력 활성화 ... 28 제 4 장 기대효과 및 결론 ... 64 참 고 문 헌 ... 66 부 록 ... 67II 생물학적 바이오가스 업그레이딩 기술개발 ... 1015 요 약 문 ... 1017 SUMMARY ... 1020 CONTENTS ... 1023 목차 ... 1024 그림목차 ... 1025 표목차 ... 1026 제 1 장 서론 ... 1027 제 2 장 국내외 정책 및 기술 동향 ... 1031 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 1037 제 4 장 기대효과 및 결론 ... 1065 참 고 문 헌 ... 1066III 제11차 한-중 에너지 워크샵 ... 1069 요 약 문 ... 1071 SUMMARY ... 1073 CONTENTS ... 1075 목차 ... 1076 그림목차 ... 1077 표목차 ... 1078 제 1 장 서론 ... 1079 제 2 장 한-중 청정에너지 워크샵 추진 내용 ... 1082 제 3 장 결론 ... 1100IV 초목계 바이오매스 건조/반탄화 기술의 아세안 국가 확산을 위한 기술 협력 ... 1101 요 약 문 ... 1103 SUMMARY ... 1105 CONTENTS ... 1107 목차 ... 1108 그림목차 ... 1109 표목차 ... 1110 제 1 장 서론 ... 1111 제 2 장 인도네시아 협력 현황 ... 1113 제 3 장 인도네시아 Pekalongan 지역 Petungkriyono 살림개발사업 분석 ... 1120 제 4 장 인도네시아 바이오매스 에너지화기술 적용 사업성 평가 ... 1139 제 5 장 결 론 ... 1151V 중국발 미세먼지 저감을 위한 KIER-ITPE 기술협력 기반 구축 ... 1153 요 약 문 ... 1155 목차 ... 1157 그림목차 ... 1159 표목차 ... 1161 제 1 장 서론 ... 1163 제 2 장 중국 현황 ... 1178 제 3 장 하이브리드석탄의 중국 진출 ... 1195 제 4 장 결론 ... 1207 참고자료1 - 중국 해외출장 보고서 ... 1209VI 무회분 고체연료 적용 직접분사탄소연료엔진 (DICE) 구현을 위한 KIRE-CSIRO 국제공동 R&D 기획사업 ... 1273 요 약 문 ... 1275 SUMMARY ... 1277 CONTENTS ... 1279 목차 ... 1281 그림목차 ... 1283 제 1 장 일반현황 ... 1285 제 2 장 과제의 목표 및 내용 ... 1286 제 3 장 추진 전력 ... 1288 제 4 장 연구 추진 내용 ... 1290 제 5 장 국제협력 사업 진행 요약 및 향후 계획 ... 1325끝페이지 ... 1325