• 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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• 제57권2호
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• pp.253-258
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• 2019

연소 후 이산화탄소 포집용 고속 유동층 공정에서 사용되는 흡수제를 대량생산할 때, 흡수제 강도를 위해 여러 가지 물질을 사용한다. 본 연구에서는 흡수제 설계시 사용하는 물질 중 하나인 Micro-cell C (MCC)를 사용하여 $K_2CO_3$ 기반 건식 흡수제(KMC)를 제조하였고, 흡수 및 재생 특성을 평가하였다. 흡수반응은 $60^{\circ}C$에서 실험하였고, 재생반응은 $200^{\circ}C$에서 실험하였다. KMC 흡수제의 연속실험 결과, 1 cycle임에도 불구하고 이론흡수능(95.4 mg $CO_2/g$ sorbent)의 약 22%인 21.6 mg $CO_2/g$ sorbent의 낮은 흡수능을 나타내었고, 5 cycle에서는 13.7 mg $CO_2/g$ sorbent의 낮은 흡수능을 나타내었다. XRD 및 TG 분석결과, MCC에 함유된 Ca계 성분으로 인해 제조 및 흡수 과정에서 부반응 물질인 $K_2Ca(CO_3)_2$ 구조가 생성됨에 따라 흡수제가 비활성화된 것을 확인하였다. 또한 흡수제 비활성화 문제를 해결하기 위해, MCC를 $850^{\circ}C$에서 먼저 소성하는 과정을 추가하여 흡수제(KM8)를 제조하였다. KM8 흡수제는 1 cycle에서 95.2 mg $CO_2/g$ sorbent의 높은 흡수능을 나타낼 뿐만 아니라 5 cycle 동안 우수한 재생성을 나타내었다. 따라서 소성단계를 추가함으로써 부반응 원인물질 제거방법을 통해 흡수제의 비활성화를 해결할 수 있음을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권1호
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• pp.83-94
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• 2016

Performance of absorbent for post-combustion $CO_2$ capture was measured and discussed. Fully saturated fresh absorbent (P2-15F) and absorbents sampled from absorption and regeneration reactor of continuous $CO_2$ capture process, P2-15A, P2-15R, respectively, were used as representative absorbents. Small scale fluidized bed reactor (0.05 m I.D., 0.8 m high) which can measure exhaust gas concentration and weight change simultaneously was used to analyze regeneration characteristics for those absorbents. Exhausted moles of $CO_2$ and $H_2O$ were measured with increasing temperature. $H_2O/CO$ ratio and working capacity were determined and discussed to confirm reason of reactivity decay after continuous operation. Moreover, possibility of side reaction was checked based on the $H_2O/CO_2$ mole ratio. Finally, suitable regeneration temperature range was confirmed based on the trend of working capacity with temperature.

• 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%.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.153.2-153.2
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• 2010

화력발전 분야에서 $CO_2$ 분리는 크게 연소전 탈탄소화(pre-combustion capture)와 연소후 포획(post-combustion capture)으로 나누어진다, 연소후 포획은 연료를 연소한 후 발생하는 $CO_2$와 $N_2$가스에서 $CO_2$를 분리하는 기술로 흡수나, 흡착, 막분리 등을 주로 이용한다, 연소전 탈탄소화는 연소 전에 $CO_2$가 발생되지 않도록 하는 기술로써, 부분 산화나 개질 및 수성가스 변위반응 등이 포함되며 생성된 $H_2$와 $CO_2$를 분리하여 수소를 생산하는 기술($CO_2/H_2$분리가 핵심)이다. 우리나라는 대부분 연소후 포획 위주로 많은 연구가 진행되어 왔다, 하지만 최근 고유가 시장이 형성되면서 석탄화력 발전 및 복합가스발전(IGCC)에 필요한 연소전 탈탄소화($H_2/CO_2$ 가스로부터 $CO_2$ 회수) 연구에 산업적 관심이 급상승되고 있다. 특히, 연소전 탈탄소화 과정에서는 높은 자체압력(약 2.5 - 5.0MPa)과 비교적 높은 농도의 $CO_2$(약 40%의)가 발생되기 때문에, 연소전 탈탄소화는 가스하이드레이트 형성/분해 원리가 가장 잘 적용될 수 있는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 가스 하이드레이트 형성원리를 이용하여 정온 정압 조건에서 $CO_2/H_2$ 하이드레이트를 제조하였으며 특히, 하이드레이트 형성 촉진제인 THF(Tetrahydrofuran)와 TBAB(Tetra-n-butyl ammonium bromide)를 첨가하여 각각 0.5, 1, 3mol% 농도에 따른 상평형 및 속도론 실험을 수행 하였다. 또한 라만 분석을 통하여 $CO_2$ 회수 분리에 대한 연구도 병행하였다. 이러한 연구는 연소전 탈탄소화 기술에서의 $CO_2$ 회수 분리에 대한 핵심 연구임과 동시에 탄소배출권 규제에 실질적인 기여를 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.21-27
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• 2016

온실가스로 인한 지구 온난화는 전 세계적인 주요 문제로 인식되고 있으며, 많은 나라들은 $CO_2$ 배출 감축을 위한 많은 노력을 하고 있다. 연소 후, 연소 전, 순산소 연소의 다양한 $CO_2$ 포집 기술들이 개발되고 있으며, 그 중 본 연구에서는 연소 전 $CO_2$ 포집 기술로서 수성가스전환반응기와 기체분리막의 융합 시스템을 고찰하였다. CO 전환율을 높이기 위해 고온 수성가스반응과 저온 수성가스반응이 결합된 2단 WGS 반응기를 사용하였고, 비다공성 Pd/Cu 분리막을 이용하여 수소를 선택적으로 분리하여 $CO_2$를 농축하였다. 연소 전 $CO_2$ 포집에서의 활용을 고려하여 65% CO, 30 % $H_2$, 5% $CO_2$의 기체 혼합물에 대한 하이브리드 시스템의 성능을 CO 전환율과 수소 분리의 측면에서 평가하였다. 공급기체유량 1000ml/min에서 수성가스 전환반응의 운전조건으로 온도는 $200-400^{\circ}C$, 압력은 0-20bar, S/C 비는 2.5-5의 영역에서 성능을 평가하였다. 2단 수성가스전환반응기에서 CO의 전환율은 최고 99.5%이었으며, Pd/Cu 분리막을 통하여 $CO_2$를 83%로 농축시켰다.

• 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.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제6권3호
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• pp.297-303
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• 2020

The reaction of carbon dioxide with the amine-based absorbents which have various substituents in the molecule was described. In the case of MEA which is a representative primary amine, the absorption reaction was proceeded very fast while the regeneration reaction was took place slowly due to the strong bond strength between the absorbent and carbon dioxide. The more substituents on N atom of the absorbent, the slower the absorption reaction between carbon dioxide and the absorbent, which in turn causes faster the regeneration rate from the reaction intermediate, carbamate.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권1호
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• pp.103-108
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• 2016

Carbon Capture and Storage technologies are recognized as key solution to meet greenhouse gas emission standards to avoid climate change. Although MEA (monoethanolamine) is an effective amine solvent in $CO_2$ capture process, the application is limited by high energy consumption, i.e., reduction of 10% of efficiency of coal-fired power plants. Therefore the development of new solvent and improvement of $CO_2$ capture process are positively necessary. In this study, improvement of $CO_2$ capture process was investigated and applied to Test Bed for reducing energy consumption. Previously reported technologies were examined and prospective methods were determined by simulation. Among the prospective methods, four applicable methods were selected for applying to 0.1 MW Test Bed, such as change of packing material in absorption column, installing the Intercooling System to absorption column, installing Rich Amine Heater and remodeling of Amines Heat Exchanger. After the improvement construction of 0.1 MW Test Bed, the effects of each suggested method were evaluated by experimental results.

• 대한환경공학회지
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• 제39권11호
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• pp.607-612
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• 2017

연소후 아민 $CO_2$ 포집공정에서 탄산수화 효소의 첨가에 따른 다양한 아민 흡수제의 $CO_2$ 흡수에 미치는 영향과 반응열을 평가하였다. 30 wt%의 MEA, AMP, DMEA, MDEA 수용액에 소의 적혈구에서 추출한 탄산무수화 효소 250 mg/L 첨가한 후 흡수속도를 분석한 결과, 모든 흡수제에서 $CO_2$ 흡수속도가 증가하였다. 특히, 1차아민인 MEA와 입체장애아민인 AMP보다는 3차아민인 DMEA와 MDEA에서 속도증진 효과가 컸다. 반응열량계를 이용하여 탄산무수화 효소 첨가후 흡수제(MEA, DMEA, MDEA)와 $CO_2$ 사이의 화학 반응 시 발생하는 반응열을 측정한 결과 효소 촉매의 첨가로 모든 흡수제의 반응열량이 낮아짐을 확인할 수 있었다. 특히, 연소후 아민 흡수제를 이용하는 이산화탄소 포집공정에 탈기 성능이 우수한 3차 아민 계열의 흡수제가 탄산무수화 효소 촉매 적용에 유리한 흡수제이며 이중 MDEA에서 효과가 가장 큼을 알 수 있었다.