Journal of the Korean Institute of Gas (한국가스학회지)

The Korean Institute of GAS (한국가스학회)
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Analysis of CO2 Emission and Effective CO2 Capture Technology in the Hydrogen Production Process

수소생산 공정에서의 CO2 배출처 및 유효포집기술 분석

  • 우경택 (한국가스공사 가스연구원) ;
  • 김봉규 (한국가스공사 가스연구원) ;
  • 소영석 (한국가스공사 가스연구원) ;
  • 백문석 (한국가스공사 전략재무처 CCUS애자일) ;
  • 박승수 (한국가스공사 가스연구원) ;
  • 정혜진 (한국가스공사 전략재무처 CCUS애자일)
  • Received : 2023.04.25
  • Accepted : 2023.09.05
  • Published : 2023.09.30
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Abstract

Energy consumption is increased by rapid industrialization. As a result, climate change is accelerating due to the increase in CO2 concentration in the atmosphere. Therefore, a shift in the energy paradigm is required. Hydrogen is in the spotlight as a part of that. Currently 95% of hydrogen is fossil fuel-based reforming hydrogen which is accompanied by CO2 emissions. This is called gray hydrogen, if the CO2 is captured and emission of CO2 is reduced, it can be converted into blue hydrogen. There are 3 technologies to capture CO2: absorption, adsorption and membrane technology. In order to select CO2 capture technology, the analysis of the exhaust gas should be carried out. The concentration of CO2 in the flue gas from the hydrogen production process is higher than 20%if water is removed as well as the emission scale is classified as small and medium. So, the application of the membrane technology is more advantageous than the absorption. In addition, if LNG cold energy can be used for low temperature CO2 capture system, the CO2/N2 selectivity of the membrane is higher than room temperature CO2 capture and enabling an efficient CO2 capture process. In this study, we will analyze the flue gas from hydrogen production process and discuss suitable CO2 capture technology for it.

급격한 산업화에 따른 에너지 사용량의 증가로 대기 중 이산화탄소(CO2)의 농도가 증가하여 기후변화가 가속화되고 있다. 여기에 대응하기 위해 에너지 패러다임 전환이 필요하고, 그 일환으로 수소(H2)가 주목받고 있다. 하지만 현재 대부분(95%)의 수소가 화석연료 기반의 추출수소로 생성되며, 많은 양의 CO2를 배출하고 있다. 이를 그레이수소라 하는데 여기에 CO2포집·이용·저장(CCUS)기술을 적용하여 CO2 배출량을 줄이면 블루수소가 된다. 상용 CO2 포집기술로는 습식법, 건식법, 분리막법이 있는데 각자 장단점을 가지고 있어 배가스 특성분석이 선행되어야 한다. 수소생산기지에서 배출되는 CO2는 수분제거 시 20%를 상회하고 배출량은 중소규모로 분류되어 습식법 보다 분리막법의 적용이 유리할 것으로 판단된다. 또한, LNG 냉열을 사용할 수 있다면 분리막의 포집성능(선택도)이 향상되어 효율적인 CO2 포집 공정 구현이 가능하다. 본 연구에서는 수소생산기지에서 배출되는 배가스를 분석하고 여기에 적합한 CO2 포집기술에 대한 논의가 이뤄질 것이다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 한국가스공사 가스연구원에서 수행 중인 자체과제(과제명: LNG 냉열활용 수소생산기지 연계 CO2 포집 및 액화 통합공정 개발)와 한국가스공사 전략재무처 CCUS 애자일 활동에서 도출된 결과이다.

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