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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정진도
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 호서대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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2020년부터 2034년까지 전력수급 안정을 위하여 수립된 제9차 전력수급기본계획은 이전 계획들과는 달리 환경영향평가법에 따른 전략환경영향평가 절차가 새롭게 들어가 있으며, 이번 계획에서 가장 큰 변화는 신재생에너지가 2020년 19.3GW에서 2034년까지 77.8GW로 4배 이상 증가하도록 계획되었고, 전체 발전에서의 비중 또한 15.1%에서 40.3%로 높아지게 한다는 것이다.
지구 온난화의 원인물질인 이산화탄소 배출량을 줄이기 위해서는 태양광과 풍력을 위주로 발전설비를 구성하는 것이 이상적이지만 태양광이나 풍력은 상황에 따라 발전량 격차가 심각하게 벌어지는 간헐성이 발생한다. 이에 대비하기 위한 설비는 양수발전과 ESS가 있으나 용량의 한계 때문에 공급중단 기간이 길어지면 전력공급에 문제가 발생한다. 따라서 화력발전소와 원자력발전소를 대체하는 신재생에너지의 일정부분은 바이오매스 발전소가 담당하게 될 것으로 보이며, 지속적으로 바이오매스 발전소는 증가될 것으로 판단된다. 아울러 미이용 산림바이오매스 혼소에 대한 가중치 상향으로 발전 공기업을 중심으로 국산 우드펠릿이나 우드칩을 사용하는 발전소도 늘어나고 있는 추세이다.
바이오매스 고형연료인 우드펠릿이나 우드칩을 사용하는 발전소 연료저장고는 폐쇄된 공간에서 연료의 하역, 적재, 이송 작업을 진행하기 때문에 다량의 고농도 비산먼지가 발생하며, 이로 인한 현장근무자의 건강이상과 시계불량에 따른 안전사고 및 설비사고 유발, 비산먼지의 외부 배출을 통해 주변 환경을 오염시키는 위험에 노출되어 있다.
본 연구는 바이오매스 비산먼지 특성분석과 집진에 영향을 미치는 요인에 대한 연구를 통해 집진기술을 개발하고, 이를 적용한 Pilot Plant를 제작하여 가동 중인 발전소 현장에 설치한 후 실증실험을 통해 침상형 비산먼지에 대한 효과적인 집진기술을 확보하는 방식으로 진행되었다. 비산먼지 특성연구를 통해 일반적인 필터백으로는 제대로 집진이 되지 않는 원인을 밝히고, 집진에 적합한 여과효율 99.94% 이상인 PTFE 멤브레인 필터백을 개발하였으며, 제진효율을 높이기 위해 저장고 천정에 가벽을 설치하여 내부의 유속을 빠르게 하였고, 집진기 공기유입구를 측면으로 설치하였으며, 유입된 함진공기를 분산시키는 분산판 설치와 같은 효과적인 비산먼지 집진기술을 연구하였다. 이러한 연구결과를 바탕으로 제작한 Pilot Plant를 발전소 현장에서 실증실험한 결과 92.95%의 비산먼지 제거율을 나타내었다.
본 연구결과를 다량의 고농도 비산먼지가 발생하는 바이오매스 발전소 및 제철공장, 시멘트공장, 바이오매스 우드칩 공급 및 수요업체와 같은 현장에 적용하면 비산먼지로 인한 근로 및 보건, 안전 문제를 방지하고 환경오염을 저감할 수 있을 것으로 판단된다.
지구 온난화의 원인물질인 이산화탄소 배출량을 줄이기 위해서는 태양광과 풍력을 위주로 발전설비를 구성하는 것이 이상적이지만 태양광이나 풍력은 상황에 따라 발전량 격차가 심각하게 벌어지는 간헐성이 발생한다. 이에 대비하기 위한 설비는 양수발전과 ESS가 있으나 용량의 한계 때문에 공급중단 기간이 길어지면 전력공급에 문제가 발생한다. 따라서 화력발전소와 원자력발전소를 대체하는 신재생에너지의 일정부분은 바이오매스 발전소가 담당하게 될 것으로 보이며, 지속적으로 바이오매스 발전소는 증가될 것으로 판단된다. 아울러 미이용 산림바이오매스 혼소에 대한 가중치 상향으로 발전 공기업을 중심으로 국산 우드펠릿이나 우드칩을 사용하는 발전소도 늘어나고 있는 추세이다.
바이오매스 고형연료인 우드펠릿이나 우드칩을 사용하는 발전소 연료저장고는 폐쇄된 공간에서 연료의 하역, 적재, 이송 작업을 진행하기 때문에 다량의 고농도 비산먼지가 발생하며, 이로 인한 현장근무자의 건강이상과 시계불량에 따른 안전사고 및 설비사고 유발, 비산먼지의 외부 배출을 통해 주변 환경을 오염시키는 위험에 노출되어 있다.
본 연구는 바이오매스 비산먼지 특성분석과 집진에 영향을 미치는 요인에 대한 연구를 통해 집진기술을 개발하고, 이를 적용한 Pilot Plant를 제작하여 가동 중인 발전소 현장에 설치한 후 실증실험을 통해 침상형 비산먼지에 대한 효과적인 집진기술을 확보하는 방식으로 진행되었다. 비산먼지 특성연구를 통해 일반적인 필터백으로는 제대로 집진이 되지 않는 원인을 밝히고, 집진에 적합한 여과효율 99.94% 이상인 PTFE 멤브레인 필터백을 개발하였으며, 제진효율을 높이기 위해 저장고 천정에 가벽을 설치하여 내부의 유속을 빠르게 하였고, 집진기 공기유입구를 측면으로 설치하였으며, 유입된 함진공기를 분산시키는 분산판 설치와 같은 효과적인 비산먼지 집진기술을 연구하였다. 이러한 연구결과를 바탕으로 제작한 Pilot Plant를 발전소 현장에서 실증실험한 결과 92.95%의 비산먼지 제거율을 나타내었다.
본 연구결과를 다량의 고농도 비산먼지가 발생하는 바이오매스 발전소 및 제철공장, 시멘트공장, 바이오매스 우드칩 공급 및 수요업체와 같은 현장에 적용하면 비산먼지로 인한 근로 및 보건, 안전 문제를 방지하고 환경오염을 저감할 수 있을 것으로 판단된다.
목차
Ⅰ. 서 론1. 연구배경2. 연구목적 및 필요성3. 연구내용Ⅱ. 이론적 배경 및 자료 조사1. 여과집진기 원리 및 구조가. 집진원리나. 여과원리다. 여과집진기 분류라. 여과집진기 구조2. 비산먼지 특성 및 바이오매스 저장고 현황가. 침상형 비산먼지 특성나. 바이오매스 저장고 현황Ⅲ. 실험장치 및 방법1. 저장고 내부환경 분석가. 먼지 입도 분석나. 먼지 발생빈도 산정다. 먼지 포집량 산정라. Pilot 실험범위 및 집진기 설치위치 확정2. 바이오매스 비산먼지 집진필터가. 침상형 비산먼지 집진필터나. 분석장치 및 방법다. 실험용 PTFE 멤브레인라. PTFE 멤브레인 필터매체마. PTFE 멤브레인 필터백3. 전산유체역학을 활용한 Pilot Plant 설계가. 유체유동의 이론적 배경나. 실증 저장고 실내구조 변경다. Pilot 집진기 유입구 위치 선정4. Pilot Plant 실험장치 구성가. 집진기 구성나. 실증 저장고 상부 차단막다. 집진기 유입구Ⅳ. 실험결과 및 고찰1. PTFE 멤브레인 필터백 성능2. Pilot Plant 비산먼지 제거효율3. 배출농도와 풍량 및 차압4. Pilot Plant 내부먼지Ⅴ. 결 론참고문헌ABSTRACT감사의 글
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