• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.764-768
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• 2011

모노에탄올아민(MEA)으로 대표되는 습식 아민을 이용한 이산화탄소 포집 공정은 기술적 신뢰도가 높아 초기 CCS(Carbon Capture & Storage) 시장을 주도할 것으로 전망된다. 다만 흡수제 재생에 에너지 소비가 많은 점이 단점으로 지적 받고 있어 흡수제 재생 에너지 절감을 위한 다양한 공정 개선안이 연구되고 있다. 본 논문에서는 MEA 공정에서 흡수탑으로 유입되는 배가스를 분할 유입하는 공정 개선안을 제안 하고 시뮬레이터를 이용한 공정모사를 통하여 그 효과를 보였다. 배가스를 분할 유입한 결과 흡수탑 하단부에서 냉각효과가 있었고 이로 인해 흡수제 유량이 감소하였다. 배가스 분할 비와 분할 유입 단 높이를 변경하며 최적 분할 조건을 찾았으며 이때 흡수제 유량은 6.4%, 재생 에너지는 5.8% 감소하였다.

• 한국가스학회지
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• 제16권3호
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• pp.35-41
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• 2012

전 세계적으로 주목받는 탄소 포집 및 저장 기술(CCS)은 현재 많은 연구가 이루어져서 대규모 탄소 포집이 가능한 시점에 있다. 이에 대규모 이산화탄소 포집에 적합한 저장 기술 또한 주목을 받고 있는데, 그 중 하나가 이산화탄소 원유 회수증진 공정($CO_2$-EOR)이다. 이는 이산화탄소의 지중저장은 물론 원유 회수를 증가시키므로, 환경적인 측면과 경제적인 측면을 모두 만족시킬 수 있는 방법이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 다공성 매질인 저류층을 통과하는 원유와 이산화탄소 혼합유체의 흐름을 모델링하고, 모델링을 통해 이산화탄소 저장 및 원유 회수 증진의 효과를 보이고자 하였다. 혼합유체를 모델링하기 위해 Darcy-Muskat의 법칙으로부터 확산성, 점도 변화를 추가 고려하여 저류층 내 압력과 포화도를 계산하였고, 수치 해석적 모델링을 위해서 유한체적법(finite volume method)을 이용하였다. 그 결과, 저류층 내 원유와 물, 이산화탄소를 주입했을 경우 각 주입물질별 시간에 따른 압력과 포화도의 변화를 예측할 수 있었고, 이산화탄소 주입 방법이 물을 주입하는 방법보다 원유 회수 측면에서 더 유리한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권1호
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• pp.15-21
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• 2015

본 연구에서는 이산화탄소 해양지중저장을 위한 운송 수단으로 활용될 $CO_2$ 운송선의 타당성조사 결과에 대하여 논한다. 중고 화물선 개조에 의한 $CO_2$ 운송선 확보와 신조에 의한 운송선 확보를 위한 개념 설계를 수행하였고, 이를 토대로 $CO_2$ 운송선의 획득 비용을 추정하였다. 마지막으로 가정한 시나리오에 대한 운용 방안을 검토하여 연간 운송량을 수송할 수 있는 필요 척수와 소요 비용을 함께 추정하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.988-993
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• 2012

이산화탄소 포집 및 저장 기술 중에서 수송 단계를 위한 전처리 과정인 초임계 압축 및 액화 공정에 대해서 압축 방법에 따른 에너지와 그 때의 비용의 평가가 이루어졌다. 이산화탄소를 초임계상까지 직접 압축하는 경우(공정 1-1), 액화 후 펌프로 초임계상을 만드는 경우(공정 1-2), 이산화탄소의 가압 팽창으로 액화하는 경우(공정 2), 다른 냉매를 사용하면서 그 냉매를 가압, 팽창으로 얻는 경우(공정 3-1), 냉매를 흡수 냉각법으로 얻는 경우(공정 3-2), 캐스케이드 방법을 사용한 경우(공정 4)에 대해서 각각 공정 모사되었으며 그 때의 비용이 평가되었다. 비용은 $4~7/ton으로 추정된다.

• 환경정책연구
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• 제13권1호
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• pp.3-23
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• 2014

기후변화 대응의 현실적 방안 중 하나로 추진되고 있는 CCS 내에는 다양한 잠재 위험들이 함께 내재되어 있다. CCS 정책 추진에 있어서 이러한 위험들을 규명하고 각 위험 요소들에 대한 적절한 대응 방안을 수립하는 것은 중요한 부분이다. 위험에 적절히 대응하지 못할 경우 심각한 피해 및 사고가 발생할 수 있으며, 안전에 대한 불안감도 해소되지 못하여 결국 사회적 수용성이 현저히 떨어질 수 있다. 사전예방원칙은 CCS 위험 관리 방안 수립 시 기본 원칙으로 고려될 수 있다. 다만 사전예방원칙에 대해서는 당위성의 측면에서는 쉽게 용인되지만 현실 적용의 어려움 등 그 한계에 대한 지적과 비판도 꾸준히 제기되어 왔음을 주지하여 기존 이론적 논의들을 정리하였다. 그 후, 불확실성이 높고 모호한 위험 요소들에 대한 사전예방원칙의 적용 필요성을 확인하고 사전예방원칙의 한계를 극복하기 위한 적용 전략들을 구체화하였다. CCS를 둘러싼 위험 요소들은 정량화가 가능한 위험 영역뿐 아니라 불확실성이 높고 모호한 위험들도 상당 부분을 차지하고 있다. 따라서 각 위험 범주별로 차별적인 위험 대응이 필요하며 이는 곧 사전예방원칙 적용의 필요성으로 연결된다. 또한 사전예방원칙을 적용한 위험 평가 및 관리는 폭넓은 이해관계자의 참여와 의사소통을 전제로 한 사회적 평가의 형태를 전제하는데 이는 사회적 수용성 증진을 위해서도 매우 유용한 접근법이 될 수 있다.

• 한국세라믹학회지
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• 제50권1호
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• pp.18-24
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• 2013

This study was conducted to recycle fly ash containing an abundance of CaO generated from combustion in a circulating layer as a carbon storage medium. The study utilized XRD, TG-DTA and XRF analyses during the hydration of fly ash and identified calcium substances within fly ash that could be used in a carbonation process. $Ca^{2+}$ ions in the calcium substances were easily converted to hydrates. A carbonation experiment was done, which used the method of $CO_2$ gas injection to produce suspensions by mixing fly ash with distilled water. The results were analyzed using TG-DTA, XRD, and pH meter measurements. The study was able to verify that the reaction was completed at a $CO_2$ flow rate of 300cc/min approximately 30 minutes after an injection into a solution with a solid-liquid ratio of 1 : 10 of fly ash and distilled water. Moreover, the stirring time of the suspensions did not influence the reaction, and the reaction time was found to diminish as the portion of the fly ash became smaller. Thus, this study produced carbon storage fly ash having a $CO_2$ storage rate of about 71% through the utilization of the CaO content contained within fly ash.

• 한국가스학회지
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• 제16권6호
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• pp.55-66
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• 2012

$CO_2$ 감축은 최근 문제되고 있는 온실가스를 감축시킬 수 있는 직접적인 수단이 되고 있으며, 이러한 방법으로는 CCS 기술이 현실적인 대안기술로 부상하고 있다. 특히 전 세계적으로 널리 분포되어 있고 많은 양의 $CO_2$ 를 격리할 수 있는 심부 대염수층을 대상으로 활발한 연구가 진행 중이다. 이에 본 연구에서는 심부 대염수층에 대한 $CO_2$ 지중격리시 예비 타당성 평가 수행을 위하여 인공신경망을 이용한 효율성 평가 모델을 개발하였다. 모델 개발에 앞서 심부 대염수층을 대표할 수 있는 기본 모델을 선정하고 상용시뮬레이터 GEM을 활용하여 민감도 분석을 수행하였으며, 분석 결과를 바탕으로 심부 대염수층에 영향을 미치는 주요 인자 및 영향범위를 선정하였다. 인공신경망 학습을 위한 격리 시나리오 구성 결과 용해트랩과 잔류트랩에 의한 $CO_2$ 격리를 확인할 수 있었으며, 인공신경망 모델 자체 검증 결과 0.99이상의 높은 상관계수를 나타내어 심부 대염수층에서의 $CO_2$ 지중격리 효율성 평가에 활용 가능함을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.285-292
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• 2012

The integrated gasification combined cycle (IGCC) system is well known for its high efficiency compared with that of other coal fueled power generation system. IGCC offers substantial advantages over pulverized coal combustion when carbon capture and storage (CCS) is required. Commercial plants employ different types of quenching system to meet the purpose of the system. Depending on that, the downstream units of IGCC can be modeled using different operating conditions and units. In case with $CO_2$ separation and capture, the gasifier product must be converted to hydrogen-rich syngas using Water Gas Shift (WGS) reaction. In most WGS processes, the water gas shift reactor is the biggest and heaviest component because the reaction is relatively slow compared to the other reactions and is inhibited at higher temperatures by thermodynamics. In this study, tehchno-econimic assessments were found according to the quench types and operating conditions in the WGS system. These results can improve the efficiency and reduce the cost of coal gasification.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권5호
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• pp.574-580
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• 2014

이산화탄소($CO_2$) 포집 및 지중저장을 위한 $CO_2$ 수송선용 저장탱크는 액체 $CO_2$와 직접적으로 접촉할 경우 발생할 수 있는 물리적/열적 탱크 손상을 방지하기 위해 화물 선적 단계 이전에 예냉과정을 거쳐야 한다. 본 연구에서는 예냉을 위해 주입되는 저온 $CO_2$ 기체의 탱크 유입량을 계산하기 위해 $CO_2$ 저장탱크 예냉과정의 수학적 모델 식을 제안하였다. 또한 비례-적분(proportional-integral: PI) 제어를 통해 공정을 제어하는 동적 모사 결과를 제시하였다. 이 때 제어 변수를 탱크 내 온도 또는 압력으로 선정한 두 가지 사례를 모사하였으며 그러한 결정이 $CO_2$ 저장탱크의 예냉과정에 미치는 영향을 해석하였다. 결과적으로 예냉과정의 PI제어에는 탱크 내 온도를 제어하는 것보다 압력을 제어하는 우회적인 방식을 택할 때 수학적 모델의 비선형성과 특이점 발생으로 인한 불안정성을 피할 수 있으므로 더 안정된 결과가 도출됨을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권12호
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• pp.6973-6979
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• 2014

지구온난화 및 기후변화 대응기술로써 세계 각국은 CCS(이산화탄소 포집 및 저장)에 주목하고 있으며 관련 기술개발을 위해 노력하고 있다. CCS는 크게 포집, 수송, 저장 공정으로 이루어져 있으며, 이중 포집공정에서는 이산화탄소 외에 다양한 불순물이 불가피하게 유입될 수 있다. 본 연구에서는 $SO_2$ 및 $NO_2$ 가스와 수분이 포함된 $CO_2$ 스트림이 $CO_2$ 수송관 부식에 미치는 영향을 조사하기 위해 실험을 수행하였다. 시편은 인산염 코팅된 철관이며 내부에 $SO_2$, $NO_2$, $H_2O$ 불순물이 혼합된 $CO_2$ 스트림을 채우고 이를 100바, $29^{\circ}C$의 환경 하에서 부식특성 변화를 관찰하였다. 시편의 부식특성 변화를 관찰하기 위해 SEM촬영 및 EDS 측정 등을 진행하였다. 실험결과 $SO_2$나 $NO_2$가 주입된 모든 시편에서 한계용해도를 초과하지 않는 수분농도 조건 하에서도 부식이 발생하였으므로 불순물 농도를 엄격히 관리할 필요가 있는 것으로 나타났다. 다만 $SO_2$ 및 $NO_2$와 같은 불순물이 존재하지 않는 상황에서는 한계용해도를 고려한 수분제어만으로 부식관리가 가능할 것으로 판단된다. 본 연구결과에 근거하여 고압 $CO_2$ 스트림 내 $SO_2$ 및 $NO_2$의 농도는 각각 175ppm 및 65ppm 미만으로 유지할 것을 제안하는 바이다.