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시스템 개선을 진행한 고온 공전해 시스템의 시운전 특성
정기진(Kijin Jeong),권인구(Ingoo Kwon),정우현(Woohyun Jung) 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.5
정부 정책에 따른 CO2 배출저감 목표를 달성하기 위해 CO2의 활용에 대한 많은 연구가 진행되고 있으며 포집된 CO2를 적극 활용하는 기술개발이 필요하다. CO2 활용을 위한 기술 중 하나인 고체 산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cells, SOFCs)를 이용하여 고온 조건에서 CO2를 분해하는 고온 공전해(Co-electrolysis)기술이 주목받고 있다. 이러한 고온 공전해 기술은 전기에너지를 화학에너지로 전환하는 기술이며 그 원리를 살펴보면 전기에너지가 공급되면 공전해 스택(Stack)의 연료극 측으로 공급되는 H2O와 CO2가 환원되며 산소 이온(O<SUP>2-</SUP>)이 생성되고, 생산된 산소이온은 고체산화물 전해질을 통해 공기극 측으로 흐르게 된다. 이러한 고온 공전해 기술은 복잡한 공정 없이 연료극으로 공급된 H2O와 CO2가 합성가스(CO와 H2)로 전환되고, 이때 합성가스의 CO와 H2 비율을 조절하기에 매우 용이한 장점이 있다. 특히 신재생에너지에서 생산되는 전기에너지를 활용하여 생산된 합성가스를 청정 연료(Green Fuel)로 전환하여 활용하는 경우 보다 적극적인 탄소 중립 대응이 가능한 기술이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 기존에 개발하였던 Proto-type의 공전해 시스템에서 주요 열교환기를 개선하여 새롭게 구성하였고, 공전해 스택의 용량을 증설하면서 Manifold 구성을 새롭게 진행하였다. 새롭게 구성한 열교환기의 성능 확인과 안정적인 공전해 시스템의 운전조건 확보를 위하여 실제 가스를 공급하면서 시운전을 진행하였고, 이를 통해 새롭게 구성된 공전해 시스템의 안정적인 예열 및 냉각 운전이 가능한 것을 확인하였다.