초록 ▼

▣ 연구개요
코크스 공정은 실험을 통한 배합탄 성분에 따른 철강 품질 개선 및 제선공정의 소비열량 측정에는 생산성, 경제적 손실, 실험에 따른 외부 요소 개입 등에 의한 생성 품질 변화 등의 이유로 큰 제한이 따름. 따라서 코크스 공정시의 배합탄의 열적거동 및 최적 소비 열량 예측을 통한 품질개선 및 에너지 절감에 대한 이론적/해석적 연구의 필요성이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 철강 코크스 공정시 배합탄의열적 거동 미 최적 소비열량 예측 기술 개발을 하고자 한다.

▣ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는

▣ 연구개요
코크스 공정은 실험을 통한 배합탄 성분에 따른 철강 품질 개선 및 제선공정의 소비열량 측정에는 생산성, 경제적 손실, 실험에 따른 외부 요소 개입 등에 의한 생성 품질 변화 등의 이유로 큰 제한이 따름. 따라서 코크스 공정시의 배합탄의 열적거동 및 최적 소비 열량 예측을 통한 품질개선 및 에너지 절감에 대한 이론적/해석적 연구의 필요성이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 철강 코크스 공정시 배합탄의열적 거동 미 최적 소비열량 예측 기술 개발을 하고자 한다.

▣ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 상업 코크스 오븐 내 배합탄 건류 시의 내부 열적 거동 분석과 최적 소비 열량 예측이 가능한 해석 모델을 개발하는 것에 목적을 두고 있다. 이전 연구자들의 선행 연구들을 기반으로 2차원 코크스 오븐 해석 모델을 개발하여 내부 열전달 현상에 대한 수치해석을 수행하였다. 본 연구를 통해 개발한 해석 모델은 검증을 통하여 신뢰성을 검증하였다. 이후 코크스 오븐 운영시 고려되는 가열실 벽부 온도, 장입된 배합탄의 양, 그리고 수분 함유량 변화에 따른 소비 열량을 계산하여 각 조건별 소비 열량의 변화를 예측하여 각 최적 조건에서의 소비 열량을 도출하였다. 그 결과 코크스 건류시 최적 조건은 벽부 온도 1,050℃에서 5.32Mcal/ton_coal, 수분 7.5%에서 11.08Mcal/ton_coal, 장입량 700kg/ m³일 때 10.68Mcal/ton_coal임을 도출하였다.

▣ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
o 연구 성과
• 코크스 오븐의 가열실 벽면의 온도가 1,000~ 1,200℃ 범위에서 50℃씩 상승할수록 중심부 온도가 1,000℃에 도달 시간은 선형적으로 감소, 소비열량은 증가한다.
• 배합탄의 수분 함유량이 7.5%~9.5%의 범위에서 0.5%씩 증가할수록 코크스로 중심 온도가 1,000℃ 도달하는 시간은 선형적으로 증가하나 소비 열량은 7.5%~8.5%까지 11Mcal/ton_coal로 거의 유사하며, 그 이후 선형적으로 증가한다. 따라서 수분 함유량은 적을수록 생산량 및 총 소비 열량 관점에서 이득이다.
• 배합탄 장입량이 700~800kg/m³의 범위에서 25kg/m³씩 증가할수록 코크스로 중심부 온도가 1,000℃ 도달하는 시간은 선형적으로 증가하며 총 소비 열량도 비례 상승한다.
• 본 연구로부터 코크스로 공정 시 최적 소비 열량 조건은 공정 운용 조건 내에서 벽부 온도 1,050℃, 수분 함유량은 7.5%, 장입량 700kg/m³인 경우 가장 효율적이다.
o 연구 성과의 활용방안
• 실제 산업현장의 코크스로 (포스코/현대제철) 적용을 통한 개발 코드의 현장 활용성 개선
• 산업체의 코크스로 설계 및 최적화 운전 활용을 통한 철강산업의 경쟁력 강화
o 기대효과
• 제철소에서 소비되는 에너지의 17% 이상을 차지하는 코크스로의 효율적 운영을 통한 에너지 절감 뿐만 아니라 온실가스 배출 감소 및 제철소 품질 경쟁력 강화에 기여함.
• 국가 기간산업의 하나인 제철/철강 산업 인력양성을 통하여 국가 경쟁력 강화에 기여함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 13
• 7. 참고문헌 ... 13
• 끝페이지 ... 31