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2021 글로벌 CCUS 기술개발 동향 (IEA 온실가스 R&D 프로그램 활동)
백점인(Jeom-In Baek),전명훈,장영신(Young-Shin Jang),Uisik Kim 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.11
IEAGHG(IEA Greenhouse R&D Programme)는 국제에너지기구(IEA) 산하 에너지연구·기술위원회의 화석연료분야 실행합의를 위한 6개 기술분과 중의 하나이다. 이 프로그램의 목적은 전력, 석유 및 가스, 산업에서 화석연료 사용으로 발생되는 온실가스를 줄이기 위한 감축기술에 대해 조사하고 평가하는 것이다. 2021년 IEAGHG는 계속되는 COVID-19에도 불구하고 글로벌 온실가스 감축을 유도하기 위한 다양한 국제협력 프로그램 활동을 수행하였다. 2021년에 현재까지 발간된 CCUS 관련 기술연구보고서 및 Review 보고서는 총 6편이고 기타 다수의 보고서 발간을 준비하고 있다. 또한 기후변화 관련 각종 국제기구 활동을 통해 CCUS 역할 강화 및 확산을 위한 노력을 기울이고 있다. 2021년 발간한 기술조사 보고 서로는 Carbon Capture and Utilisation as a Contribution to National Climate Change Mitigation Goals: Japan Case Study, Biorefineries with CCS, Exporting CO2 for Offshore Storage: The London Protocol’s Export Amendment and Associated Guidelines and Guidance, Towards improved guidelines for cost evaluation of CCS와 Risk Management Network, Monitoring Network 온라인 미팅 결과보고서가 있다. Carbon Capture and Utilisation as a Contribution to National Climate Change Mitigation Goals: Japan Case Study 보고서에는 일본의 탄소감축 정책에 따른 CCU 기술의 감축기여를 모델링을 통해 분석하였다. Biorefineries with CCS에서는 바이오연료로부터 에탄올, Bio-oil, F-T Liquids, 수소 생산에 따른 CCS 적용 기술별 CO2배출과 감축비용을 분석하였다. 2021년 신규 기술조사분석 주제로 총 9개가 선정되었으며 산업부문 CCS기술 적용에 따른 CO₂ 이외 오염물질 배출 감축효과 분석, CCUS의 공공수용성 고찰 등이 포함되었다. 본 연구에서는 IEAGHG 활동을 통해 입수된 이러한 보고서 및 국제기구에서의 글로벌 온실가스감축 관련 동향을 소개하고자 한다.
백점인(Baek, Jeom-In),이중범(Lee, Joong-Beom),김지웅(Kim, Ji-Woong),엄태형(Eom, Tae-Hyoung),류정호(Ryu, Jeong-Ho),전원식(Jeon, Won-Sik),류청걸(Ryu, Chong-Kul) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
석탄가스화복합발전(IGCC) 시스템에서 합성가스 중에 포함된 황화수소(H₂S)는 후단의 가스 터빈과 같은 장치의 부식을 방지하고, 합성가스를 이용하는 연료전지 등의 연계 공정에서 요구하는 수준에 맞추어 정제되어야 한다. 본 연구에서는 H₂S 정제공정 추가에 따른 IGCC 시스템의 효율저하를 최소화하기 위하여 고온고압에서 사용가능한 탈황제를 분무건조법을 이용하여 제조하고 제조된 탈황제에 대해 물성 및 황 흡수능 시험을 실시하였다. 형상, 내마모도, 평균입자크기, 충진밀도와 함께 제조된 탈황제가 적용되는 유동층 공정에 적합한 강도를 보유하는지 여부를 미국표준시험방법에 의하여 측정하였다. 황 흡수능은 열중량분석기를 반응기로 사용하여 모사 합성 가스 분위기에서 측정하였다. 분무건조 성형된 탈황제의 일부가 구형이 아닌 타원형 또는 도넛 형태를 나타내고 있어 형상 개선을 위한 제조방법 개선이 필요한 것으로 나타났다. 제조된 탈황제는 기공도가 65% 이상으로 macropore가 기공부피의 대부분을, mesopore가 비표면적의 대부분을 제공하고 있었다. 소성온도를 650 ?C에서 750 ?C로 증가시킴에 따라 대체로 강도가 감소하는 경향을 나타내었다. 열중량분석기로 측정된 황 흡수능은 약 10 wt%로 나타났다. 제조된 탈황제 중 일부는 유동층 공정에 적합한 물성을 보유하고 있었으며 반응성 또한 기존에 개발된 탈황제에 버금가는 성능을 나타내어 향후 공정 적용이 가능할 것으로 분석되었다.
석탄 합성가스 정제용 탈황제의 흡수/재생 온도 변화에 따른 황흡수 특성
백점인(Baek, Jeom-In),류정호(Ryu, Jungho),이중범(Lee, Joong Beom),엄태형(Eom, Tae-Hyoung),이기선(Lee, Kisun),위영호(Wi, Yong-Ho),류청걸(Ryu, Chong Kul) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
고체 흡수제를 이용한 석탄합성가스 중의 황제거 기술은 습식 스크러빙 방식에 비해 고온에서 운전가능하므로 석탄가스화복합발전의 효율 향상을 가져올 수 있다. 고체탈황제는 서로 연결된 두 개의 유동층 반응기를 순환하면서 흡수탑에서는 합성가스 중의 H₂S로부터 황을 흡수하고 재생탑에서는 공기 중의 산소와 흡수된 황이 반응하여 SO₂를 배출하고 재생된다. 따라서 고체 황 흡수제는 유동층 공정에 응용가능한 물성과 함께 높은 황흡수능과 빠른 반응성이 요구된다. 본 연구에서는 기존 개발된 고체 탈황제가 가졌던 소성시 수축 현상, 낮은 내마모도 등을 개선하기 위해 지지체 조성을 변경하여 개발한 분무성형 탈황제의 흡수 재생 온도에 따른 황흡수 특성 변화를 조사하였다. H₂S 1 vol. %를 함유한 모사 합성가스를 이용하여 흡수온도 450, 500?C, 재생온도 500, 550, 600, 650?C에서 황 흡수능을 열중량분석기를 이용하여 측정하였다. 개발된 흡수제는 유동층 공정 적용에 적합한 훌륭한 물성(형상, 밀도, 강도 등)과 함께 500?C 흡수와 650?C 재생을 기준으로 10 wt% 이상의 높은 황흡수능을 보여주었다. 흡수온도 변화는 황 흡수능 변화에 큰 영향을 미치지 않았으나, 재생온도가 600?C 이하인 경우 황흡수능이 5 wt% 이하로 크게 떨어져 재생온도를 650?C 이상 유지시키는 것이 중요함을 알 수 있었다.
연소전 CO<sub>2</sub> 포집용 분무건조 고체 흡수제의 물성 및 CO<sub>2</sub> 흡수 특성
백점인(Baek, Jeom-In),류정호(Ryu, Jungho),이중범(Lee, Joong Beom),엄태형(Eom, Tae-Hyoung),김지웅(Kim, Ji-Woong),전원식(Jeon, Eon-Sik),류청걸(Ryu, Chong Kul) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
현재 상용가능한 연소전 CO₂ 포집 기술은 습식 스크러빙 방식으로 고온의 합성가스를 상온 수준으로 온도를 낮춘 후 CO₂를 포집해야 하고 포집된 CO₂의 압력이 낮아 재압축하여 저장소로 보내야 함에 따라 큰 폭의 열효율 손실이 불가피하다. 고온 고압에서 이산화탄소를 포집할수 있는 고체 흡수제를 이용할 경우 이산화탄소 포집 치 저장 추가에 따른 시스템 효율 저하를 최소화할 수 있다. 고체 CO₂ 흡수제는 서로 연결된 두 개의 유동층 반응기를 순환하면서 흡수탑에서는 합성가스 중의 CO₂를 흡수하고 재생탑에서는 고온의 수증기와 접촉하여 흡수된 CO₂를 다시 배출함으로써 재생된다. 따라서 건식 재생 CO₂ 흡수제는 유동층 공정에 응용가능한 물성과 함께 높은 CO₂ 흡수능과 빠른 반응성이 요구된다. 본 연구에서는 유동층 공정에 적합한 물성을 가진 연소전 CO₂ 포집용 고체 흡수제를 분무건조법으로 제조하였으며, 모사 합성가스를 이용하여 열중량분석기와 기포유동층반응기를 이용하여 200?C 흡수, 400?C 재생, 압력 20 bar 조건으로 반응성을 측정하였다. 개발된 고체 CO₂ 흡수제는 열중량분석기에서는 반응 후 10-13 wt%의 무게증가를 나타내었고 기포유동층반응기에서는 8-10 wt%의 CO₂ 흡수능을 보여주었다. 특히 수증기의 함량이 10% 이상에서 높은 흡수능을 나타내어 수증기가 반응에 크게 작용하고 있음을 알 수 있었다.