[부산대 레포트] 탄소 포집 공정

소개

부산대학교 3학년 1학기 화공생명공학실험 기말고사 대체레포트입니다.

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목차

I. 서론

II. 본론
1. 순산소 연소기술(Oxy-Fuel Combustion)

2. 연소 전 기술(Pre-combustion)

3. 연소 후 기술(Post-combustion)
3.1. 흡수법(Absorption)
3.2. 흡착법(Adsorption)
3.3. 막분리법(Membrane)

4. 현재 연구개발 중인 탄소 포집 방법
4.1. CLC 공정(Chemical Looping Combustion)
4.2. FC 기술(Fuel cell Conversion)
4.3. DAC 기술(Direct Air Capture)

III. 결론 및 고찰

IV. 참고문헌

본문내용

최근 이산화탄소로 대표되는 온실가스 감축에 전 세계적인 관심과 노력이 집중되고 있는 가운데 한국 정부도 2020년까지 BAU(Business As Usual) 대비 온실가스 30% 감축을 목표로 다양한 기후 변화 대응기술 확보에 힘쓰고 있다. 이러한 흐름 속에서 CCS(Carbon Capture and Storage) 기술은 기술적 완성도와 경제성 및 기존 발전 설비들과의 부합성이 높아 중, 단기적 이산화탄소 대량 처리에 적합한 기술로 평가받고 있다. CCS 기술은 화력발전소 및 제철소 등에서 발생한 대량의 이산화탄소를 물리, 화학적 방법으로 포집한 후 파이프 라인과 선박으로 저장소까지 수송하여 안정적으로 저장하는 일련의 기술이다. Figure1에서 볼 수 있듯이 CCS 기술은 2050년 이산화 탄소 전체 감축 목표량 중 약 19%를 담당할 것으로 예측하고 있으며 특히 이산화탄소 대량 발생 분야인 발전 부문에서만 전체 감축 목표량의 약 10%를 담당할 것으로 예측되고 있다.
CCS 기술은 발전소와 같은 대규모 화석 연료 시스템에서 생성되는 CO2의 배출을 줄이기 위한 기술이자 유망한 접근 방식으로 알려져 있으며 기후 변화를 막기 위해서는 산업 공정을 포함한 시멘트 및 철강 제조, 석유 화학 플랜트와 같은 모든 점 배출원으로부터 CO2 포집뿐만 아니라 모든 형태의 운송과 같은 분산 배출원도 포함되어야 한다.[8] 또한 대기 중에서 직접 CO2 포집도 고려해야 할 것이다.
이러한 CCS 기술은 CO2 배출원으로부터 CO2를 포집하는 포집기술과 포집한 CO2를 땅속 또는 해양에 저장하는 저장 기술로 구분할 수 있다. 비용은 연료의 종류와 적용, 국가 상황, 환경 규제 등에 따라 다르지만 일반적으로 포집 기술 비용이 전체 CCS 비용의 약 70-80%를 차지한다.[1] CO2 포집기술에는 연료를 공기 대신 산소(O2)만으로 연소시키는 순산소 연소기술, 연료를 연소하기 전 미리 연료를 반응 처리하여 CO2와 H2로 전환 후 CO2/H2 혼합가스를 분리 또는 연소하여 배가스 중 CO2만을 용이하게 포집할 수 있는 연소 전 기술, 화력발전소의 배가스와 같은 화석연료가 연소 후 발생되는 가스 혼합물로부터 CO2를 포집하는 연소 후 기술 등으로 구분할 수 있다. 본 보고서에서는 위와 같은 여러가지 탄소 포집기술에 대해 소개하고 비교 분석해보고자 한다.

참고자료

· Lee, J. G. (2015). 멤브레인을 이용한 이산화탄소 포집기술의 특허정보분석과 기술전략. In Proceedings of the Korea Technology Innovation Society Conference (pp. 526-539). Korea Technology Innovation Society.
· 서성일. (2011). 석탄 화력발전소에서 순산소 연소를 통한 이산화탄소 회수 기술. NICE. 29권 5호.
· Gkotsis, P., Peleka, E., & Zouboulis, A. (2023). Membrane-Based Technologies for Post-Combustion CO2 Capture from Flue Gases: Recent Progress in Commonly Employed Membrane Materials. Membranes, 13(12), 898.
· 우대식, 남성찬, 정순관, & 윤여일. (2012). MEA 흡수제를 이용한 이산화탄소 포집 공정 모사. 한국산학기술학회 논문지, 13(1), 431-438.
· Karimi, M., Shirzad, M., Silva, J. A., & Rodrigues, A. E. (2023). Carbon dioxide separation and capture by adsorption: a review. Environmental Chemistry Letters, 21(4), 2041-2084.
· 최형철, 문흥만, 조정호.(2018). 순산소 연소를 위한 초저온 공기분리장치의 최적공정 설계 연구. 화학공학. 제56권 제5호.
· Yadav, S., & Mondal, S. S. (2022). A review on the progress and prospects of oxy-fuel carbon capture and sequestration (CCS) technology. Fuel, 308, 122057.
· 정재흠, 임영섭, 정영수, 이웅, 양시엽. (2011). 모노에탄올아민(MEA)을 이용한 이산화탄소 포집공정: 배가스 분할 유입을 통한 흡수제 재생 에너지 저감 연구. 화학공학. 제49권 제6호