I. 제목
초 청정연료 생산 및 활용 기술 개발
II. 연구개발의 목적 및 중요성
본 연구의 목적은 해외 석탄 자원 중에서 역청탄과 유사한 매장량과 세계적인 분포도를 갖고 있는 저등급 석탄(갈탄과 아역청탄)을 대상으로 용매추출 기술을 이용하여 회분 200 ppm이하의 초 청정석탄을 제조하는 것이다. 고유가 시대가 예상되는 지금 시점에서 산업용 에너지로 사용되는 1200만 TOE의 산업용 중유를 대체하기 위한 기술을 개발하는 것은 매우 중요하다. 특히 온실가스가 새로운 국제적인 환경이슈로 등장하면서 연소설비의 고효율를 통한 이산화탄소 저감기술 개발 역시 중요하다. 본 연구결과 만들어진 초청정석탄은 회분이 없고 발열량이 높아 연소효율을 증가시켜 최소 10%의 이산화탄소 저감효율을 얻을 것으로 기대하고 있다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
석탄의 용매추출 실험에서 각 영향인자의 영향을 고찰하였다. 갈탄, 준역청탄, 역청탄 등 3가지 종류의 석탄을 선정하여 용매추출실험을 수행하였다 사용된 용매는 NMP, 1-MN, LCO등이며 이 외에 여러가지 특성을 갖는 용매들을 선정하여 가능성을 시험하였다. 온도, 압력, 추출시간, 용매와 석탄 비(ratio) 등 용매추출 영향 인자들을 변화시켜 실험하였다. 석탄 구조 파괴를 돕기 위하여 음파의 영향 역시 고찰하였다. 용매 중에 Na, K 등 알칼리 금속이온 제거를 위하여 지올라이트계 및 아연계 금속이온교환체를 실험하여 후보군을 선정하였다. 200kg/batch 규모의 bench 규모 실험장치를 설치하였으며 이로부터 기초연구결과를 확인하였다. 일본과의 교류 확대를 위하여 일본의 연구개발 기관과의 연구협력을 추진하였다.
IV. 연구개발 결과 및 활용에 대한 건의
본 연구 결과는 초 청정석탄 제조를 위해 다양한 종류의 석탄을 대상으로 용매 추출하여 회분이 없는 초 청정석탄을 제조한 기초연구결과이다. 총 3 단계로 진행될 연구에서 1단계의 2차년도 연구결과이며 용매 추출에 대한 기초적인 부분, 즉 lab 규모의 장치에서 추출 영향인자 실험, 선진국의 개발현황 분석을 통한 국내 기술 개발 추진체계의 확립, 그리고 지금까지 확보된 경제성 분석결과를 토대로 한 향후 기술개발 추진방향등을 수립하였다. 기초실험을 위한 실험실 구축에서부터 각종 분석기자재 구축 등, 실험을 위한 기본적인 설비구축을 하였으며 각 영향인자들의 변화 실험결과 용매의 종류와 석탄 탄종에 따라 회분 100~2,000ppm, 수율 40~80%의 결과를 얻을 수 있었다. 발열량은 40% 정도 증가하였다. 추출실험결과를 토대로 200kg/batch의 bench 규모 실험장치를 설치하여 기초연구결과를 확인하였다. 지금까지 구축한 실험설비와 분석장비들, 그리고 실험결과들은 향후 진행될 파일럿 규모 연구의 기초자료로 활용될 것이다.