상온 상압의 이산화탄소 저장용 탱크를 위한 예냉과정의 비선형 모델링 및 비례-적분 제어 적용 (Nonlinear Modeling and Application of PI Control on Pre-cooling Session of a Carbon Dioxide Storage Tank at Normal Temperature and Pressure)

서지정보

· 발행기관 : 한국화학공학회
· 수록지 정보 : Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) / 52권 / 5호 / 574 ~ 580페이지
· 저자명 : 임유경, 이종민, 이석구, 단승규, 고민수

초록

이산화탄소(CO2) 포집 및 지중저장을 위한 CO2 수송선용 저장탱크는 액체 CO2와 직접적으로 접촉할 경우 발생할수 있는 물리적/열적 탱크 손상을 방지하기 위해 화물 선적 단계 이전에 예냉과정을 거쳐야 한다. 본 연구에서는 예냉을 위해 주입되는 저온 CO2 기체의 탱크 유입량을 계산하기 위해 CO2 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 CO2 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.

영어초록

Storage tanks of Carbon dioxide (CO2) carriers utilized for the purpose of carbon capture and storage(CCS) into subsea strata have to undergo a pre-cooling session before beginning to load cryogenic liquid cargos inorder to prevent physical and thermal deterioration of tanks which may result from cryogenic CO2 contacting tankwalls directly. In this study we propose dynamic model to calculate the tank inflow of CO2 gas injected for precoolingprocess and its dynamic simulation results under proportional-integral control algorithm. We selected two cases inwhich each of them had one controlled variable (CV) as either the tank pressure or the tank temperature and discussedthe results of that decision-making on the pre-cooling process. As a result we demonstrated that the controllinginstability arising from nonlinearity and singularity of the mathematical model could be avoided by choosingtank pressure as CV instead of tank temperature.

참고자료

· 없음