보유기술

· 기술설명

수소를 에너지원으로 사용하기 위한 수소 생산 및 충전 시설에 대한 안전성 확보 기술로 대표적인 수소 생산 시설인 수전해 설비 및 개질기와 모빌리티 충전을 위한 수소 충전소의 정량적 위험성 평가 기술임. 정량적 위험성 평가는 HAZOP, HAZID 등을 수행하여 위험요소를 식별하는 과정임, 위험요소를 기반으로 사고 시나리오를 도출하는 과정, 시나리오별 사고 위험 빈도를 도출하는 과정과 사고 영향을 평가하는 과정으로 수행하며 이를 HyRAM, Safeti 등과 같은 전문 시뮬레이터를 이용하여 평가 결과를 도출함. 상기 과정으로 도출된 위험성 평가 결과를 토대로 대상 수소설비의 안전성을 평가하고 안전을 위한 개선 가이드라인을 제시하여 최종적으로 수소 설비의 안전성을 확보하고자 함.

플랜트공정개발센터 저비용/고효율/고순도 황화수소(H2S) 정제 기술

· 기술설명

황화수소(H2S) 정제기술은 가스상에 함유된 H2S를 제거하는 기술인데, 본 센터에서 보유한 기술의 경우 산화반응에 의해 H2S를 황 원소로 직접 분해하여 제거하는 기술로서, 일반적인 Claus(황 회수)나 황산 제조 공정과 같은 별도의 후처리 설비가 필요 없어 건설비를 크게 낮출 수 있다는 장점을 가짐. 또한 용매 재생을 위해 별도의 에너지가 필요하지 않으며, H2S 제거 효율은 99.9% 이상인 기술로 초청정 저비용·저에너지소비·고효율로 H2S를 제거할 수 있음. 현재 본 센터에서는 pilot급(250 Nm3/hr) 및 demo급(2,000 Nm3/hr) 규모의 H2S 제거기술을 보유하고 있음.

플랜트공정개발센터 저탄소 연료전환 연소 기술

· 기술설명

본 센터에서는 일반적인 가스연료인 메탄에 비해 7배 빠른 연소속도를 가진 청정 수소를 보일러 등에서 연료로 사용하기 위하여 수소의 연료전환 연소속도를 제어하는 기술 개발을 수행 중이며, 다음과 같은 요소기술들을 확보하고 있음. - 연소속도 제어를 위한 다단식 부분예혼합 기술. - 화염분산을 위한 Slit flame 화염형상 제어기술. - GHG(NOx, CO2) 저감을 위한 완전예혼합 표면연소기술. - 공기비례제어식(PGARC) venturi mixer 설계기술 - 연소중간생성물(OH-)을 활용한 비색성 화염가시화 기술.

플랜트공정개발센터 CO2 공전해를 통한 온실가스 저감 및 활용 기술

· 기술설명

◦ 본 기술은 CO2 포집 기술을 적용하여 포집된 CO2를 직접 이용하는 기술로서, 발전소, 제철(철강)소 및 시멘트사 등의 폐열, 신재생에너지 발전 전력이나 발전소 주파수 조정 등에서 생산되는 잉여 전력 등을 활용하여, H2O와 함께 공전해 (Co-electrolysis)시켜 CO, H2 기반의 합성가스를 생산하는 기술임. ◦ 수소시대를 위한 Bridging기술로 CO2를 고부가가치 탄화수소연료(Green Fuel)로 전환하여 활용하는 탈탄소화 기술이라 할 수 있음. ◦ P-to-G 기술로 ESS시스템으로의 활용이 가능한 기술임. -합성가스를 액상 연료로 전환하는 경우 에너지밀도 30~40 MJ/L로 저장 가능(고압수소 ~4.5 MJ/L, 액체수소 ~8.5 MJ/L) -액상 연료는 에너지충전율이 ~700MJ/min 정도로 높으므로 빠른 이송 및 활용 가능(수소 ~100 MJ/min, 리튬계 이차전지 ~150 MJ/8hrs)

플랜트공정개발센터 휘발성 유기화합물 처리 및 에너지화 기술

· 기술설명

휘발성 유기화합물(VOC) 처리 및 에너지화 기술은 석유정제공정, 화학공정, 도장공정, 필름제조 및 인쇄공정 등 다양한 공정에서 배출되는 휘발성 유기화합물을 흡착, 산화, 응축 등의 방법을 이용하여 고효율로 처리하고 기술임. 그리고 산화처리 과정에서 발생하는 폐열은 상변환 물질을 이용하여 회수/저장하는 기술과 흡착필터가 적용된 농축 및 응축 시스템을 이용한 고효율 액상 회수 기술 등을 융합시킴으로써 고효율 에너지화가 가능함. 본 센터에서는 2008년부터 휘발성 유기화합물 처리 기술개발 연구를 시작하였고, 2010년도에 휘발성 유기화합물 농축 및 응축을 통한 재활용 시스템 개발연구를 통해 액상 회수 시스템 기술을 확보하였음. 이를 바탕으로 현재는 다양한 휘발성 유기화합물 제거를 위한 흡착필터 국산화 및 재생 장비 개발 연구를 수행하고 있음.

플랜트공정개발센터 가스화를 통한 합성가스 제조 플랜트 기술

· 기술설명

가스화 플랜트 기술은 석탄, 석유코크스, 바이오매스 등과 같은 연료원을 고온/고압의 가스화 반응을 거쳐 일산화탄소(CO)와 수소(H2)가 주 성분인 합성가스를 제조하는 플랜트 기술로, 저급자원을 고효율 발전, 합성연료 제조 등의 청정 에너지원으로 활용하기 위한 에너지전환 기술이라 할 수 있음. 본 센터에서는 1993년부터 진행한 2 톤/일 규모의 Pilot급 시스템에 대한 국산화 요소기술 개발 연구를 시작으로, scale-up 단계를 거쳐 20 톤/일급 시스템에 대한 공정설계 및 운전최적화를 통한 안정적인 연속운전 기술을 보유하고 있으며, 현재는 저급연료의 가스화를 통한 수소생산 실용화 기술개발 연구를 수행하고 있음.

플랜트공정개발센터 가스화연료전지 발전 초고순도 정제 기술

· 기술설명

○ 본 연구팀에서는 기 축적된 합성가스 정제기술을 기반으로 IGFC의 핵심 요소기술인 합성가스 초고순도 정제기술에 대한 연구를 수행 ○ 석탄 합성가스에 포함된 H2S, COS, 미세분진 등의 오염물질뿐만 아니라 NH3, HF, HCl, HBr, HCN, Hg 등 다양한 오염가스의 제거를 위한 초고순도 정제 기술 보유○ IGFC 시스템의 효율을 높이고 경제성을 확보하기 위하여, 에너지 소모가 적고 건설비와 운영비가 적은 설비 및 공정 개발과 개발 공정의 최적화를 위한 엔지니어링 기술 보유

플랜트공정개발센터 에너지환경 플랜트 공정 평가/진단/최적화 기술

· 기술설명

○ 본 연구팀에서는 에너지·환경 플랜트에 대한 성능 평가·분석·설계 등을 위하여 전산모사를 이용한 공정 해석, 평가 및 최적화 기술을 보유 ○ 이러한 기술을 활용하여 최적 가스화 조건에 대한 해석 및 분석, 가스화 공정 및 합성가스 공정에 대한 해석 및 평가, IGCC 플랜트에 대한 공정 해석, DME 제조공정에 대한 해석 및 설계, CO2 포집공정에 대한 해석 등 다양한 분야의 기술개발을 추진 ○ 또한 에너지·환경 플랜트에 대한 전산모사를 통해 단위공정별 효율분석 및 설계 주요 인자를 도출하고 대상 플랜트에 대한 주요 설계 인자를 도출하는 기술을 확보

플랜트공정개발센터 1 톤/일급 첨가제 최소화한 유화제품 제조설비(캐비테이션법 이용)

· 기술설명

○ 캐비테이션법을 이용하여 물과 연료를 혼합할 경우 미립자 상태에서 용이하게 혼합되어 기존기술에 비해 첨가제를 덜 소비하면서도 안정적으로 유화상태를 유지할 수 있고 설비비와 유지비 저감이 가능 ○ 캐베테이션을 유도하는 설비가 단순하면서도 손쉽게 적용할 수 있어 설비를 구축할 경우 저비용으로 효과적인 제조설비 구축이 가능 ○ 이러한 캐비테이션법을 이용하여 석탄 및 석유코크스를 슬러리화하는데 적용하여 물과 고체 연료가 용이하게 혼합되어 기존기술에 비해 슬러리의 점도는 낮아지고 보존기간은 늘어나는 결과를 얻음

플랜트공정개발센터 상압-20 bar, 10-2,000 Nm3/h급 가스상 분진제거설비

· 기술설명

○ 석탄, 석유코크스, 중질잔사유, 바이오매스 등 저급 연료 가스화 반응으로 생산된 고온의 합성가스에는 CO, H2, CH4 등 연료가스뿐만 아니라 비산재, 미연탄소 등의 고체상 물질이 함유되어 있음 ○ 합성가스에 함유된 고체상 물질을 제거한 후 IGCC(가스화 복합발전), IGFC(가스화 연료전지발전) 등의 발전용 연료로 사용하거나 SNG(합성천연가스), FT 합성유, DME(디메틸에테르)와 같은 연료 및 원료로 전환시켜 다양하게 활용 가능. ○ 분진제거기술의 경우 고온(300℃)·고압(20 bar) 조건에서 캔들필터를 이용하여 합성가스에 함유된 비산재를 제거하는 기술로, 본 연구팀에서는 국산 금속필터를 이용하여 비산재를 99.7% 이상 제거하는 설비를 개발 ○ 본 연구팀에서는 pilot급(250 Nm3/hr) 규모 분진제거설비에 대한 기술개발을 완료하고 demo급(2,000 Nm3/hr) 규모 공정에 대한 기술개발을 진행

플랜트공정개발센터 상압-20 bar, 10-2,000 Nm3/h급 저비용/고효율/고순도 H2S 세정설비

· 기술설명

○ 석탄, 석유코크스, 중질잔사유, 바이오매스 등 저급 연료 가스화 반응으로 생산된 고온의 합성가스에는 CO, H2, CH4 등 연료가스뿐만 아니라 H2S, COS 등의 산성가스가 함유되어 있음 ○ 합성가스에 함유된 산성가스를 제거한 후 IGCC(가스화 복합발전), IGFC(가스화 연료전지발전) 등의 발전용 연료로 사용하거나 SNG(합성천연가스), FT 합성유, DME(디메틸에테르)와 같은 연료 및 원료로 전환시켜 다양하게 활용 가능. ○ H2S 세정기술은 가스상에 함유된 H2S를 제거하는 기술로, 본 연구팀에서 개발한 기술의 경우 산화반응에 의해 H2S를 황 원소로 직접 분해하여 제거하는 기술로, Claus(황 회수) 공정과 같은 별도의 후처리설비가 필요 없어 건설비를 크게 낮출 수 있음 ○ 또한 용매 재생에 별도의 에너지가 필요 없고, H2S 제거 효율은 99.9% 이상인 기술로 초청정 저비용·저에너지소비·고효율 설비를 개발 ○ 본 연구팀에서는 pilot급(250 Nm3/hr) 규모 H2S 세정설비에 대한 기술개발을 완료하고 demo급(2,000 Nm3/hr) 규모 공정에 대한 기술개발을 진행

플랜트공정개발센터 연속식 고압 분체 주입 기술

· 기술설명

일반적으로 가스 또는 액체의 경우 상압에서 컴프레셔 또는 펌프 등을 이용하여 고압으로 연속적인 공급이 가능하지만 분체의 경우에는 아직까지 세계적으로 상용화된 설비가 없어 배치식 록호퍼 시스템을 적용하고 있는 상황인데, 본 기술은 고압호스, 압착롤러, 체인 등으로 구성되는 고압 분체 주입장치를 이용하여 미분탄 등과 같은 분체를 상압 조건에서 연속적으로 고압 반응기에 주입할 수 있는 기술임.

플랜트공정개발센터 미세먼지 및 중금속(Hg) 동시 제거용 Hybrid PTFE 멤브레인 필터 기술

· 기술설명

석탄화력 발전소 및 연소시설 배출가스 중에는 미세먼지와 함께 미량의 가스상 중금속이 포함되어 있는데, Hybrid PTFE 멤브레인 필터는 PTFE 멤브레인 필터에 흡착제를 코팅함으로써 필터 표면에서 미세먼지를 제거함과 동시에 가스상의 중금속(Hg) 성분을 흡착하여 제거할 수 있는 필터임. 그리고 이러한 필터 제작 관련하여 고강도 지지체용 Fiber 부직포와 Media 제조 기술, 필터 표면개질 및 중금속 제거용 흡착제 코팅 기술, Microscopic pore 구조의 멤브레인 적용 기술 등의 요소기술을 확보하였음.

플랜트공정개발센터 내부식성 금속필터 기술

· 기술설명

내부식성 금속필터는 기존 가스화 플랜트에 적용중인 세라믹필터와 금속필터 각각의 단점들(세라믹필터: 깨지기 쉬움, 금속필터: 부식성 가스에 취약)을 보완함으로써 고온/고압 합성가스 조건에서 장시간 안정적인 운전이 가능하도록 국산화 개발한 필터임. 이러한 내부식성 금속필터는 5겹 압착/소결 금속필터에 세라믹 코팅을 통해 제작되는데, 성능시험 결과 합성가스 중에 포함된 분진 99.7% 이상의 제거효율을 달성하였으며 상용 IGCC 플랜트 slip-stream 연계 시험을 통해 안정적인 운전특성도 확보하였음.

플랜트공정개발센터 휘발성유기화합물(VOCs) 농축 및 처리 기술

· 기술설명

유기용제 사용 사업장을 중심으로 다양한 제품 생산 공정에서 저농도로 배출되는 VOCs 가스를 흡착제가 구비된 농축장치를 이용하여 고농도로 농축시킨 후, rotary 방식의 축열식 산화시스템을 연계하여 99% 이상 제거함과 동시에 발생되는 폐열은 회수하여 생산 공정에서 재활용할 수 있도록 하는 VOCs의 일체형 고효율 농축 및 처리 기술을 보유하고 있음. 이외에도 다양한 생선공정에서 배출되는 VOCs를 고농도로 농축 후 열교환을 통한 저온의 응축공정을 거쳐 회수하는 저온 응축 처리 분야에서도 자체적인 기술력을 보유하고 있음.

플랜트공정개발센터 석탄가스화 공정설계 및 운전최적화 기술

· 기술설명

석탄가스화 기술은 저급연료인 석탄을 이용하여 고온/고압의 가스화 반응을 거쳐 일산화탄소(CO)와 수소(H2)가 주 성분인 합성가스를 제조하는 기술로, 화석연료인 석탄을 고효율 발전, 합성연료 제조 등의 청정 에너지원으로 활용하기 위한 차세대 에너지전환 기술이라 할 수 있음. 플랜트공정개발센터에서는 2 톤/일 규모의 Pilot급 시스템에 대한 국산화 요소기술 개발 연구를 시작으로 현재는 20 톤/일급 시스템에 대한 공정설계 및 운전최적화를 통한 안정적인 연속운전 기술을 보유하고 있음.

고등기술연구원

연구부서

보유기술

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