• Journal of the KSME
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• v.53 no.6
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• pp.26-30
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• 2013

지구온난화의 주범인 이산화탄소의 포집저장기술(CCS) 중 포집기술에 집중하여 기술하였다. 이산화탄소 포집기술은 연소 후 포집, 연소 전 포집, 순산소 연소 포집기술로 분류되는데, 그 중에서도 연소 후 포집기술은 기존발생원에 적용하기 가장 용이한 기술로 판단되고 있다. 따라서 이 글에서는 연소 후 포집기술에 적용되는 다양한 기술 중 건식 고체 흡착제의 종류 및 건식 고체 흡착제를 이용한 연소 후 이산화탄소 포집기술 개발의 현황에 대하여 기술하였다.

• Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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• v.8 no.2
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• pp.153-160
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• 2020

In this study, the optimum ratio of soil-cement was derived to utilize carbon capture minerals(CCM) as soil-cement for deep mixing method, quality characteristics of soil-cement mixed with carbon capture minerals were evaluated. The CCM is generated in the form of a slurry, and as a result of evaluating water content, it was found to be about 50%. Accordingly, the water content of CCM was removed in the unit water of Soil-cement mix. As a result of field mixing of soil-cement using CCM on field soil, it showed that the design allowable bearing capacity was satisfied by showing 3.0MPa or more as of 28 days of age. As a result of the hazard verification of carbon capture minerals, 0.055mg/L of Cu was detected, but satisfies the acceptance criteria, and no other harmful substances were eluted.

• Journal of the KSME
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• v.53 no.6
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• pp.41-45
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• 2013

이 글에서는 화력발전소 배가스 중의 이산화탄소를 포집하는 기술 중 하나인 건식 포집 기술에 대해 소개하고, 한국이산화탄소포집및처리연구개발센터의 과제 중 하나로 수행 중인 에너지 교환형 다단 유동층 $CO_2$ 포집기술에 대하여 소개하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.11a
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• pp.151.2-151.2
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• 2010

본 연구는 하이드로퀴논(HQ)을 이용하여 매립가스로부터 이산화탄소를 선택적으로 분리하고 유기 크러스레이트 형태로 분리 및 저장에 적용하기 위한 연구로써 하이드로퀴논을 다양한 객체가스와 반응시키면서 열역학적 안정영역을 파악하고 분광학적 방법을 이용하여 미세구조 변화를 분석하고자 하였다. 먼저 ${\alpha}$-HQ를 고압(4MPa)의 이산화탄소와 반응시켜 이산화탄소가 포집된 ${\beta}$-HQ를 합성하였고, 동공 내에 존재하는 이산화탄소를 제거하여 동공을 유지하는 empty ${\beta}$-HQ를 만들었다. 온도를 증가시키면서 XRD 패턴을 측정한 결과 298 K 에서 378 K 사이에서 ${\beta}$-HQ 시료는 서서히 empty ${\beta}$-HQ 의 구조로 전환되었으며 378 K 이상의 온도에서 ${\alpha}$-HQ 구조로 급격히 전환되었다. 또한 생성된 empty ${\beta}$-HQ 동공에 이산화탄소가 포집, 해리되는데 있어서 온도의 영향을 확인하기 위해 298K과 343K의 온도에서 실시간 라만분광법으로 측정하였다. 그 결과 298K에서 약 200분의 시간이 지난 후 이산화탄소는 하이드로퀴논 동공 내로 포집되어 안정화되었으며 압력해방 후에는 빠져나가지 않고 동공 내에 존재함을 확인하였다. 그러나 343K에서는 급격히 포집되어 30분 이내 안정화되었고, 압력해방 후 동공 내에 존재하지 못하고 빠져나가는 것을 확인하였다. Empty ${\beta}$-HQ의 이산화탄소 선택도를 관찰하기 위해 이산화탄소와 메탄, 수소, 질소의 조성이 각각 30%, 30%, 20%, 20%인 혼합가스와 반응시킨 후 가스 크로마토그래프 분석을 실시한 결과, empty ${\beta}$-HQ내 포집된 가스 중 이산화탄소의 조성이 약 80% 이상으로 나타나 높은 선택도를 나타냄을 관찰하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.590-593
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• 2007

물을 함유한 공극 크기 6, 30, 100 nm의 실리카겔에 이산화탄소 및 메탄을 반응시켜 온도$0{\sim}4$ $^{\circ}C$, 압력 $15{\sim}40$ bar 의 범위에서 가스 하이드레이트 생성속도를 측정하였다. 공극 크기가 작아짐에 따라 특정 온도에서의 평형압력이 높아지는 열역학적 특성을 감안하여 통일한 압력차 (평형압력과 실험압력의 차)를 얻을 수 있도록 조건을 설정하였다. 이산화탄소의 경우 통일 온도에서 하이드레이트 생성속도는 일반적으로 압력이 높아짐에 따라 가속되는 것을 알 수 있었다. 단위 물 당 포집되는 이산화탄소의 양은 최대 1.0을 넘지 못하였다. 또한 하이드레이트 생성을 위해 필요한 유도시간 (induction time)이 2내지 8시간 수준으로 매우 길었다. 공업적인 하이드레이트 이용을 위해서는 빠른 생성속도가 필요한 만큼 유도시간을 단축, 없애기 위해 계면활성제로 황산 도데실 나트륨 (sodium dodecyl sulphate)이 첨가된 수용액을 이용하였다. 계면활성제가 포함된 수용액에서의 하이드레이트 생성은 유도시간이 사라져 매우 빠르게 바뀌었고, 포집되는 이산화탄소도 15% 정도 증가되었다. 메탄의 경우에는 공극 크기가 작아질수록 하이드레이트 생성속도 및 가스 포집도가 저하되는 결과를 보였다. 이산화탄소의 경우와는 다르게 유도시간이 나타나지 않았으며 비교적 높은 가스 포집도를 얻기 위해서는 평형압력과 실험압력의 차이가 최소 2.0MPa 이상이어야 했다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2010.11a
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• pp.491-494
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• 2010

지구온난화의 주범인 온실가스 중 이산화탄소 농도 증가에 따라 현재 전 세계적으로 사회적, 환경적, 경제적으로 피해가 나타나고 있다. 그래서 CCS연구를 적용하여 이산화탄소를 포집하는 연구가 활발하게 진행 되고 있으나 분리, 수송, 저장 등의 추가적인 비용이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문은 생체촉매효소를 이용하여 이산화탄소를 포집하는 연구를 하였다. 반응온도, pH, 이산화탄소 농도 등의 변수를 이용한 생체촉매효소의 활성평가, 반응속도, 광물화의 특성에 관하여 연구하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.110.2-110.2
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• 2010

현재 상용가능한 연소전 $CO_2$ 포집 기술은 습식 스크러빙 방식으로 고온의 합성가스를 상온 수준으로 온도를 낮춘 후 $CO_2$를 포집해야 하고 포집된 $CO_2$의 압력이 낮아 재압축하여 저장소로 보내야 함에 따라 큰 폭의 열효율 손실이 불가피하다. 고온 고압에서 이산화탄소를 포집할수 있는 고체 흡수제를 이용할 경우 이산화탄소 포집 치 저장 추가에 따른 시스템 효율 저하를 최소화할 수 있다. 고체 $CO_2$ 흡수제는 서로 연결된 두 개의 유동층 반응기를 순환하면서 흡수탑에서는 합성가스 중의 $CO_2$를 흡수하고 재생탑에서는 고온의 수증기와 접촉하여 흡수된 $CO_2$를 다시 배출함으로써 재생된다. 따라서 건식 재생 $CO_2$ 흡수제는 유동층 공정에 응용가능한 물성과 함께 높은 $CO_2$ 흡수능과 빠른 반응성이 요구된다. 본 연구에서는 유동층 공정에 적합한 물성을 가진 연소전 $CO_2$ 포집용 고체 흡수제를 분무건조법으로 제조하였으며, 모사 합성가스를 이용하여 열중량분석기와 기포유동층반응기를 이용하여 $200^{\circ}C$ 흡수, $400^{\circ}C$ 재생, 압력 20 bar 조건으로 반응성을 측정하였다. 개발된 고체 $CO_2$ 흡수제는 열중량분석기에서는 반응 후 10-13 wt%의 무게증가를 나타내었고 기포유동층반응기에서는 8-10 wt%의 $CO_2$ 흡수능을 보여주었다. 특히 수증기의 함량이 10% 이상에서 높은 흡수능을 나타내어 수증기가 반응에 크게 작용하고 있음을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.61 no.3
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• pp.368-377
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• 2023

Natural Gas Combined Cycle(NGCC) recently receives lots of attention as an attractive form of power plants by virtue of its low carbon emission compared with coal-fired power plant. Nevertheless, it also needs carbon capture process since it is difficult to completely suppress carbon emission even for the NGCC. A simulation study has been performed to optimize operating condition of a carbon capture process using MEA considering low partial pressure of carbon dioxide in NGCC emission gas. For accurate optimization, overall process model including both NGCC and the carbon capture process has been built with a simulation software. Then, optimization in which various performance indices such as carbon dioxide absorption rate, solvent regeneration rate and power loss in the NGCC are simultaneously reflected has been done. Especially, it is noticeable that this study focuses on not only the amount of energy consumption but also the absorption and regeneration performance of carbon capture process. The best result considering all the performance indices has been achieved when the reboiler temperature is 120 ℃ and the reason has been analyzed.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.2
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• pp.165-172
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• 2014

Experiments were conducted to identify basic characteristics of $CO_2$ capture using a spray tower with a single nozzle. Results were evaluated in terms of $CO_2$ saturation which is the main determining factor of regeneration energy, and capture efficiency under various operating conditions. Changes in the capture efficiency under various conditions are well expressed as a monotone increasing function of the relative solvent $(NH_3):CO_2$ flow rate. Although changes in $CO_2$ saturation are also well described as a function of the $NH_3/CO_2$ flow rate ratio, these are expressed as a monotone decreasing function, in contrast with the increasing function of $CO_2$ efficiency. In recent research on the relationship between $CO_2$ saturation and capture efficiency, $CO_2$ saturation was found to decrease when capture efficiency increased. In conclusion, the results show that the amount of solvent used for achieving high capture efficiencies is excessive, as is the amount of regeneration energy needed.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2011.05a
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• pp.314-316
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• 2011

지구온난화에 가장 큰 원인인 이산화탄소를 제거하기 위한 많은 공정들이 연구 개발되고 있다. 이러한 공정 중 아민과 암모니아로 대표되는 흡수공정이 가장 빠르게 상용화 될 것으로 예측되고 있다. 그러나 이러한 공정은 흡수제 손실, 열화, 높은 재생에너지 등 여러 문제점으로 인하여 많은 장치비와 높은 운영비가 소요되므로 경제적인 새로운 공정 개발이 필요하다. 현재 연구되는 있는 혁신적인 많은 이산화탄소 포집 기술 중 효소를 이용한 생물학적 공정이 기술개발에 많은 기간을 필요로 하나 기술이 개발될 경우 가장 비용효과적인 기술로 인식되고 있다. 본 논문에서는 효소를 이용한 이산화탄소 포집기술 개발의 장단점에 대하여 기술하였다.