바이오매스 연소로 설계 (화공양론 설계프로젝트)

소개

최근 국제 원유가격이 고공행진을 계속하고 있다. 5월 21일 기준으로 미국 서부 텍사스산 중질유 가격이 사상최고치인 배럴당 133달러를 넘어섰다. 우리나라의 원유 도입량의 대부분을 차지하는 중동산 두바이유도 123달러를 넘어 지난 1년 사이 2배 넘게 인상된 셈이다. 이는 중국과 인도의 경제성장에 따른 원유의 수요증가에서 유가상승의 원인을 찾을 수 있을 것 이다. 따라서 3차 오일쇼크가 오지 않을까 하는 우려의 목소리가 커지고 있다. 장기적으로 보았을 때 원유가격은 계속 상승할 수 밖에 없으므로 대책이 필요한 실정이다. 이번 설계에서는 가스 연료에 관련된 정보를 조사하고 분석하여 가스 연료로 부터 열량을 회수하기 위한 연소공정에 대해 설계해 보도록 한다.

목차

1. 설계목표
2. 에너지에 관련된 자료 조사 및 분석
3. 가스연소로 설계
4. 설계 평가
5. 참고문헌

본문내용

1. 설계목표
최근 국제 원유가격이 고공행진을 계속하고 있다. 5월 21일 기준으로 미국 서부 텍사스산 중질유 가격이 사상최고치인 배럴당 133달러를 넘어섰다. 우리나라의 원유 도입량의 대부분을 차지하는 중동산 두바이유도 123달러를 넘어 지난 1년 사이 2배 넘게 인상된 셈이다. 이는 중국과 인도의 경제성장에 따른 원유의 수요증가에서 유가상승의 원인을 찾을 수 있을 것 이다. 따라서 3차 오일쇼크가 오지 않을까 하는 우려의 목소리가 커지고 있다. 장기적으로 보았을 때 원유가격은 계속 상승할 수 밖에 없으므로 대책이 필요한 실정이다. 이번 설계에서는 가스 연료에 관련된 정보를 조사하고 분석하여 가스 연료로 부터 열량을 회수하기 위한 연소공정에 대해 설계해 보도록 한다.

2. 에너지에 관련된 자료 조사 및 분석
과거에서 현재까지의 에너지별 사용량의 변화를 다음 그래프에서 나타내었다.

산업사회가 진행되면서 석탄의 사용량이 증가하다가 1900년을 지나면서 원유의 사용량이 급속도로 증가하였다. 이를 1950년부터 앞으로의 미래까지의 변화를 예측해보면 다음과 같다.

미래에도 원유의 사용량은 줄어들지 않고 계속 증가 할 것이며 다른 에너지 또한 사용량이 증가할 것이라고 예측할 수 있다.
각각의 에너지 매장량, 생산량, 사용량을 연도별 국가별로 조사하였다.

천연가스 이외에 가스연료로 사용 가능 한 것 들은 다음과 같다

1) 하이드레이트
가스는 기체 상태로 존재하지만 만약 온도를 영하로 내리고 압력을 수십 기압까지 높이면 물은 얼게 되고 기체는 물 입자가 만든 격자형의 우리 속에 갇히게 된다. 이것을 가스 하이드레이트(Gas Hydrate: 기체수화물)라고 하는데, 그 속에 갇힌 가스가 메탄(Methane, CH4)일 경우 메탄 하이드레이트라고 부른다. 메탄 하이드레이트는 오늘날 과학자들이 21세기의 신에너지 자원으로 주목하고 있는 물질이다. 그 첫 번째 이유는 막대한 매장량이다. 현재까지 알려진 바로는 천연가스 매장량의 약 100배인 10조 톤이 넘을 것으로 예측하고 있는데 이는 현재 세계에서 사용되고 있는 에너지량의 200~500년분에 해당하는 엄청난 양이다. 두 번째 이유는 메탄 하이드레이트의 ‘깨끗함’이다. 메탄을 주성분으로 하는 천연가스는 태워도 온실효과를 일으키는 이산화탄소의 발생량이 석탄, 석유에 절반에도 못미치기 때문에 청정에너지라 불리울 수 있다.

참고자료

· Annual Energy Review 2006 - Energy Information Asministration
· International Energy Annual 2001 - Energy Information Asministration
· 대체에너지 - 한국에너지기술연구소
· 석탄과 바이오매스의 혼합연료 연소 - 이시훈
· 바이오매스의 열분해 및 가스화를 통한 수소생산 - 이승재 (한국에너지기술연구원)
· 바이오매스 및 폐기물 에너지 기술 - 박돈희, 박순철
· 석탄 바이오매스 혼합연소를 위한 바이오매스 전환가스의 발열량 제어 - 안성율 외 3명
· 바이오매스에 의한 열에너지 보급 지원방안 - 에너지경제연구원
· 저발열량 합성가스의 가스엔진 내 연소 특성에 대한 해석 - 이찬, 조상목
· Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering - David M. Himmelblau