• 설비공학논문집
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• 제22권8호
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• pp.545-552
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• 2010

Research and development efforts to reduce $CO_2$ emission are in progress to cope with global warming. $CO_2$ emission from fossil fuel fired power plants is a major greenhouse gas source and the post-combustion $CO_2$ capture is considered as a short or medium term option to reduce $CO_2$ emissions. In this study, the application of the post-combustion $CO_2$ capture system, which is based on chemical absorption and stripping processes, to typical fossil fuel fired power plants was investigated. A coal fired plant and a natural gas fired combined cycle plant were selected. Performance of the MEA-based $CO_2$ capture system combined with power plants was analyzed and overall plant performance including the energy consumption of the $CO_2$ capture process was investigated.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2014년도 제49회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.333-335
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• 2014

As the user demand for power plants becomes various, design objective becomes complicated. To review the system feasibility, system objective and evaluation criteria need to be newly defined. In this study, engineering design procedure of the multi-purpose power plant, such as barge-mounted combined cycle power plant with $CO_2$ capture, was shown as a previous work for the feasibility review of the system alternatives. For the system design, heat and mass balance for each system configuration was firstly performed. Using the thermal analysis results, conceptual design of system alternatives was carried out. And then, preliminary design of the major equipment was done. The engineering calculation results of this study would be used as the evaluation data for system feasibility review.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제4권1호
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• pp.33-38
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• 2018

This study applied upgrades to the processes of a 10 MW wet amine $CO_2$ capture pilot plant and conducted performance evaluation. The 10 MW $CO_2$ Capture Pilot Plant is a facility that applies 1/50 of the combustion flue gas produced from a 500 MW coal-fired power plant, and is capable of capturing up to 200 tons of $CO_2$. This study aimed to quantitatively measure efficiency improvements of post-combustion $CO_2$ capture facilities resulting from process upgrades to propose reliable data for the first time in Korea. The key components of the process upgrades involve absorber intercooling, lean/rich amine exchanger efficiency improvements, reboiler steam TVR (Thermal Vapor Recompression), and lean amine MVR (Mechanical Vapor Recompression). The components were sequentially applied to test the energy reduction effect of each component. In addition, the performance evaluation was conducted with the absorber $CO_2$ removal efficiency maintained at the performance evaluation standard value proposed by the IEA-GHG ($CO_2$ removal rate: 90%). The absorbent used in the study was the highly efficient KoSol-5 that was developed by KEPCO (Korea Electric Power Corporation). From the performance evaluation results, it was found that the steam consumption (regeneration energy) for the regeneration of the absorbent decreased by $0.38GJ/tonCO_2$ after applying the process upgrades: from $2.93GJ/ton\;CO_2$ to $2.55GJ/tonCO_2$. This study confirmed the excellent performance of the post-combustion wet $CO_2$ capture process developed by KEPCO Research Institute (KEPRI) within KEPCO, and the process upgrades validated in this study are expected to substantially reduce $CO_2$ capture costs when applied in demonstration $CO_2$ capture plants.

• 플랜트 저널
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• 제13권2호
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• pp.34-38
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• 2017

상업규모의 온실가스 저감 기술 중 대표적인 기술 중 하나인 연소 후 습식아민 $CO_2$포집 기술에서 기술의 개발에 중점을 두고 있는 부분이 운영비의 개선 부분이다. 습식아민 $CO_2$ 포집기술에서 사용되는 아민은 대체로 고가의 아민을 사용한다. 고가의 아민을 사용하기 때문에 설비 운영 중 발생하는 흡수제의 손실이 운영비에 영향을 미칠 수 있고 설비의 용량이 커질 수록 운영비는 더욱 커지게 된다. 본 연구에서는 150MW급 석탄화력발전소 배기가스에 아민흡수법 CCS기술을 적용 할 경우 흡수제의 손실이 설비 운영비에 미치는 영향과 물 세정 타워의 설계가 흡수제 손실 절감에 어떠한 영향을 미치는지 살펴 보았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권1호
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• pp.150-162
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• 2020

The proprietary post-combustion CO₂ solvent (KoSol) developed by the Korea Electric Power Research Institute (KEPRI) was applied at the Shanghai Shidongkou CO₂ Capture Pilot Plant (China Huaneng CERI, capacity: 120,000 ton CO₂/yr) of the China Huaneng Group (CHNG) for performance evaluation. The key results of the pilot test and data on the South Korean/Chinese electric power market were used to calculate the predicted cost of CO₂ avoided upon deployment of CO₂ capture technology in commercial-scale coal-fired power plants. Sensitivity analysis was performed for the key factors. It is estimated that, in the case of South Korea, the calculated cost of CO₂ avoided for an 960 MW ultra-supercritical (USC) coal-fired power plant is approximately 35~44 USD/tCO₂ (excluding CO₂ transportation and storage costs). Conversely, applying the same technology to a 1,000 MW USC coal-fired power plant in Shanghai, China, results in a slightly lower cost (32~42 USD/tCO₂). This study confirms the importance of international cooperation that takes into consideration the geographical locations and the performance of CO₂ capture technology for the involved countries in the process of advancing the economic efficiency of large-scale CCS technology aimed to reduce greenhouse gases

• 한국가스학회지
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• 제20권1호
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• pp.1-6
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• 2016

기후변화의 가장 큰 원인 중 하나로 지목되는 이산화탄소의 배출량을 절감하기 위해 제안된 Carbon Capture and Storage (CCS) 전체공정의 에너지 및 비용저감이 시급한 현 시점에서 효율적인 연계공정의 도출이 중요하며 본 연구에서는 연소 후 습식아민 공정을 이용한 포집공정과 압축공정의 간의 연계를 통해 에너지를 저감할 수 있는 방법을 제안한다. 이는 기기적 증기 재압축 시스템 을 적용하여 압축기에 사용되는 전기에너지를 열에너지의 형태로 변환함으로써 포집공정에 필요한 리보일러의 에너지 사용량을 감소시키는 방법이다. 본 공정개선안은 압축기에 필요한 추가적인 투자비용 및 전기에너지를 고려하더라도 고압의 이산화탄소를 생산함과 동시에 전체적인 에너지 사용량을 절감시키는 장점이 있다. 또한 본 연구에서는 실제 Test Bed의 운전 결과를 통한 모델을 활용함으로써 보다 신뢰성 있는 절감 효과를 제안하고자 한다.

• 한국기후변화학회지
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• 제7권2호
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• pp.111-120
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• 2016

In this study, Techno-economic evaluation model for carbon capture & sequestration (CCS) technologies are reviewed. Based on a key parameters of Korea's electricity market, performance data of 10 MW-scale post-combustion $CO_2$ capture pilot plant in Boryong station, the cost of $CO_2$ avoided was evaluated followed by international guideline suggested by IEA CCS costing methods task force. The result showed that Korea's Electricity cost including CAPEX & OPEX of reference power plant is relatively low compared to OECD nations which lead to a lower CCS cost ($33USD\;t/CO_2$). And future work using newly evaluated CAPEX & OPEX data of power plant with/without CCS is recommended.

• 에너지공학
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• 제28권4호
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• pp.13-18
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• 2019

The high energy penalty in amine-based post-combustion CO₂ capture process is hampering its industrial scale application. An advanced process is designed by intensive heat integration within the conventional process to reduce the stripper duty. The study presents the technical feasibility for stripper duty reduction by intensive heat integration in CO₂ capture process. A rigorous rate-based model has been used in Aspen Plus® to simulate conventional and advanced process for a 300 MW coal-based power plant. Several design and operational parameters like split ratio, stripper inter-heater location and flowrate were studied to find the optimum values. The results show that advanced configuration with heat integration can reduces the stripper heat by 14%.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권2호
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• pp.365-370
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• 2012

국내 초임계 석탄화력발전소에 연소 후 $CO_2$ 포집공정을 설치하였을 경우에 예상되는 발전단가와 $CO_2$ 저감비용(Cost of $CO_2$ avoided)을 산출하였다. 본 연구에서 고려된 연소 후 $CO_2$ 포집기술은 이미 상업적으로 적용이 가능하고, 기존의 화력발전에 적용이 용이한 아민 화합물을 이용한 화학 흡수법을 기초로 하였으며, 경제성 평가를 위해 연간 발생하는 비용 및 발전량을 연간 균등화(Levelized)하여 발전단가를 산정하는 수명기간 중 발전단가 분석(LCCA: Life Cycle Cost Analysis) 방식을 활용하여 분석하였다. 경제성 평가에서 가장 중요한 항목 중 하나인 설비 투자비(건설비 등) 및 운영비 산출을 위해, 기존의 $CO_2$ 포집 설비가 없는 기준 석탄화력발전소의 건설비는 IEA(국제에너지기구)에서 제시하는 국내 초임계석탄화력 발전소(순출력 767 MW급)의 데이터를 활용하였으며, 석탄화력발전소에 $CO_2$ 포집설비가 추가된 경우에도 IEA에서 제시하는 기준 석탄화력발전소와 $CO_2$ 포집설비 설치 후의 OECD 평균 순공사비(Overnight cost) 증감분을 참조하여 계산하였다. 상기 데이터를 이용하여 기존 석탄화력발전소 및 $CO_2$ 포집 설비 설치 후의 발전단가 및 $CO_2$ 포집비용을 분석한 결과 $CO_2$ 포집설비 설치 후 발전 효율은 기존 초임계 석탄화력발전소의 발전효율 41%에서 31.6%로 약 9.4%가 저하되었으며, 발전단가는 기존의 45.5 USD/MWh에서 73.9 USD/MWh로 약 62%가 증가되었고 $CO_2$ 포집비용은 41.3 USD/$tCO_2$로 산출되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권2호
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• pp.244-249
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• 2011

연소 후 $CO_{2}$ 포집기술이 적용된 500 MWe 석탄화력발전소의 경제성평가를 수행하고 $CO_{2}$ 저감비용(Cost of $CO_{2}$ avoided)을 산출하였다. 본 연구에서 고려된 $CO_{2}$ 포집기술은 이미 상업적으로 적용이 가능하고, 기존의 화력발전에 적용이 용이한 화학 흡수법을 기초로 하였으며 투자비용 산출을 위해 IEA Greenhouse Gas R&D Programme에서 제시하는 데이터를 활용하였다. 또한 $CO_{2}$ 포집공정 중 가장 많은 발전효율 저하를 가져오는 재열기(리보일러)에 투입되는 열에너지(재생에너지)를 대상으로 민감도분석을 수행하고 각각의 경우에서의 $CO_{2}$ 저감비용을 산출하였다. 분석결과 $CO_{2}$ 포집공정에 적용될 흡수제로 MEA(모노에탄올아민)가 사용되고 재생탑에서 필요한 재생에너지가 3.31 GJ/ton$CO_{2}$ 인 경우 발전효율은 $CO_{2}$ 포집설비 설치 전의 41.0에서 31.6%로 9.4% 감소하고 이때의 $CO_{2}$ 저감비용은 43.3 $/ton$CO_{2}$ 로 산출되었다. 그러나, 흡수제 재생에너지를 변수로 한 민감도분석에서 재생에너지가 2.0 GJ/ton$CO_{2}$로 낮아질 경우 $CO_{2}$ 저감비용은 36.7 $/ton$CO_{2}$까지 낮아질 것으로 분석되었다.