보고서 정보
주관연구기관 |
(주)포스코 POSCO |
연구책임자 |
조민영
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2017-06 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 |
TRKO201800039993 |
과제고유번호 |
1415143781 |
사업명 |
산업소재핵심기술개발 |
DB 구축일자 |
2018-10-20
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키워드 |
수소 함유 가스 취입.CO2 저감량 평가 모델.고로 및 공정 Total CO2.반응 평가법 및 고로 반응 예측.미활용 에너지 평가 모델.
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초록
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핵심기술
수소 함유 가스 고로 취입 시, 고로 및 공정 Total CO2 평가 모델 구축 및 저감량 평가 / 고로공정의 반응 평가법 수립 및 반응
예측 / 제철공정 미활용 배열 회수에 따른 CO2 저감량 평가 모델 구축 및 잠재량 도출
최종목표
고로 기반 제선공정 CO2 저감 방안별 저감량 평가․예측 기초 모델 도출(구축)
: 수소 함유 가스 고로 취입 시나리오별, CO2 저감 가능량 평가
개발내용 및 결과<
핵심기술
수소 함유 가스 고로 취입 시, 고로 및 공정 Total CO2 평가 모델 구축 및 저감량 평가 / 고로공정의 반응 평가법 수립 및 반응
예측 / 제철공정 미활용 배열 회수에 따른 CO2 저감량 평가 모델 구축 및 잠재량 도출
최종목표
고로 기반 제선공정 CO2 저감 방안별 저감량 평가․예측 기초 모델 도출(구축)
: 수소 함유 가스 고로 취입 시나리오별, CO2 저감 가능량 평가
개발내용 및 결과
1. 수소 함유 가스 취입 고로 열/물질 수지 평가 모델 구축
: 노내 탄소 저감량을 비롯, 수소 함유 가스 필요량, 송풍/산소 부화/미분탄 취입 조건, 풍구이론연소온도, 노내 Bosh 가스 조성, 간접/직접 환원 비율, BFG (Blast Furnace Gas, 고로 배가스) 발생량 및 조성 등 평가 가능 → 예상 고로 조업 지수 제공
2. 연원료/부생가스 변화에 따른 공정 Total material flow 평가 모델 구축
: COG (Coke Oven gas) 등 수소 함유 부생가스 고로 취입 시, 제철소 내 부생가스 수급 Balance 변화 (제철소 에너지 및 발전량 부족량 평가)
→ 부생가스 Balance 포함 공정간 Total Material flow 변화 평가
3. 고로 및 공정 Total CO2 저감량 평가 모델 통한 시나리오별 CO2 저감 가능량 도출 및 비용편익 도출 위한 최적화 모델
: 1) 고로 CO2 저감량, 2) 부생가스 포함 공정간 Material flow 변화 및 탄소 입출량 변화 분석을 통한 고로 포함 공정 CO2 저감량, 3) 부생가스 변동에 따른 대체 에너지 (필요) 추가 사용 및 이에 따른 추가 CO2 발생량 등을 모두 고려한 제철공정 Total CO2 발생량 변화를 모두 평가 (# BFG 변동 영향 역시 포함 평가)
→ 수소 함유 가스 고로 취입 시나리오별 (COG, 수소 증폭 개질-COG, LNG) 고로 및 Total CO2 저감 가능량 도출
: 상기 시나리오별 고로 포함 공정 Total material flow 및 Total CO2 저감 가능량을 반영, 기술 개발 적용에 따른 비용-편익 분석 위한 최적화 모델 도출
→ 시나리오별 비용-편익 분석 결과 도출
: 추가적으로, 제철공정 미활용 에너지 회수 위한, 주요 개소 발굴, 잠재량, 회수 방안별 회수 가능량 평가 모델 도출 통한 CO2 저감 가능량 도출
→ 수소 함유 가스 고로 취입 + 미활용 에너지 회수 통한, CO2 저감 가능량 (저감율) 도출
4. 수소 함유 가스 고로 취입 반응 Test / Simulation 수행 (반응 예측)
: 상용 고로 Bosh 수소 농도 대비 부하율 10 % 이상 조건에서의 고로 모사 Test 수행
: 고로 Shaft 거동, 연화, 용융, 적하 거동 모사 테스트 포함한 고로 內 수소 부화 시, 가스 거동, 환원, 용철/슬래그 용융, 코크스 반응성 관련 요소 반응 연구 수행
: 고로 내 반응 해석 위한 전산 모델 기반 구축, 프로세스 시뮬레이션 (BAT 기술 적용 포함), 고반응성 원료 사용 통한 추가적인 CO2 저감 가능성 평가
→ 고로 수소 취입 시 반응 예측 위한, 평가 기반 구축 및 요소/모사 반응 연구 결과 도출 (향후, 기술 개발 영역/방향 제시)
기술개발 배경
고로 기반 제철공정 발생 CO2 저감을 위한 기술 개발 착수에 앞서, 획기적인 CO2 저감을 가능하게 하는 기술 개발 옵션(방향)에 대한 기술적, 경제적 효과에 대한 사전 평가를 위하여, 평가모델 개발이 요구됨. 따라서, 본 과제에서는 1) 수소 부화 시 예상되는 노내 반응의 평가 모델 (평가 기법 등), 2) 예상 노내 반응을 기반으로 하는 기술의 기대 효과 (CO2 저감 가능량 등) 평가 가능 모델, 3) 기술적 효과를 반영한, 비용-편익 평가 (개발적용에 따른) 가능 모델 등의 기초 평가 모델을 구축 (평가 결과 도출). 또한, 선행 기술 (고로 기술, 특허) 분석과 향후 기술 개발 필요 영역과 방향 수립을 위한 이론적/실험적 평가기법 수립 및 선행 연구를 수행
핵심개발 기술의 의의
본 과제에서 개발된 평가 모델은 향후 기술 개발 및 적용에 따른 기술적, 경제적 효과를 평가하기 위하여 개발된 신규 평가 모델로서, 특히, CO2 저감량 평가 모델 등 개발된 평가 모델은 고로 내 예상되는 현상 (이론, 요소/모사반응, 전산해석, 프로세스 시뮬레이션 등 다각적 해석)의 반영과 더불어, 고로 및 일관 제철공정 전체적인 관점에서의 효과 평가가 가능. 또한, 본 과제에서 평가된 모델은 향후 기술 개발 진행 시, 기술의 개발 성과를 반영한 정량적 기대 효과 (기술 적용에 따른 CO2 저감 효과 및 경제적 효과 등) 산출하는데 있어, 표준 평가 기준 모델으로 활용 가능할 것으로 기대됨. (추가적으로 발굴될 수 있는 CO2 저감기술에 대한 평가 기준 모델으로 역시, 기술적 Update 통해 확대 적용 가능)
적용 분야
고로 기반 제철 공정 CO2 저감 기술
(출처 : 최종보고서 초록 4p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 2
- 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
- 기술개발사업 주요 연구성과 ... 8
- 목차 ... 13
- 제 1 장 서론 ... 14
- 제 1 절 과제의 개요 ... 14
- 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 (기술개발 내용 및 방법) ... 18
- 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 18
- 제 2 절 개발 내용 및 개발 범위 ... 20
- 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 27
- 제 4 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 27
- 제 3 장 결과 ... 28
- 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 28
- 1. 연구개발 추진 일정 ... 28
- 2. 연구개발 추진 실적 ... 34
- 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 124
- 1. 연구개발 추진 편성도 ... 124
- 2. 기술개발 추진 체계 (주관 및 참여기관의 역할 및 연계성) ... 126
- 제 3 절 제차보안관리진단표 ... 127
- 제 4 장 사업화 계획 ... 134
- 제 1 절 시장 현황 및 전망 (국내 탄소배출권 거래 시장) ... 134
- 제 2 절 향후 추가 기술 개발 계획 ... 136
- 끝페이지 ... 139
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