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권인구(Ingoo Kwon),정기진(Gijin Jung),정우현(Woohyun Jung) 한국에너지기후변화학회 2021 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2021 No.5
고온 공전해 시스템은 CO2를 배출하는 사업장에서 다양한 기술을 적용하여 포집된 CO2를 원료로 이용하여 합성가스를 생산할 수 있는 기술이다. CO2 공전해 시스템의 운전은 기존 고체 산화물 연료전지(SOFC)의 가역반응의 원리로 작동된다. 이러한 CO2 공전해 시스템의 주요 구성품으로는 고온 공전해 반응기(SOEC Stack), 개질기, 반응기, 스팀발생기, 열회수용 열교환기등이 있는데, 공급라인과 배출라인이 서로 교차하여 복잡하게 구성되어 있다. 기존에 1차로 구성되었던 Proto-type 공전해 시스템의 처리용량을 증대시키기 위하여 SOEC Stack의 추가 및 Manifold 구성이 필요하였고, 또한 열교환기 중 일부를 개선하여 다시 제작하고 열 손실을 줄이기 위한 Lay-out 설계가 필요하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 CO2 공전해 시스템의 설계를 AUTODESK사의 Inventor 프로그램을 이용하여 3-D 설계를 진행하였는데, 설계 과정에서 열교환기 간의 효과적인 열교환을 위하여 유로 설계를 가능한 짧게 구성하였고, 운전 온도 구배를 고려한 설치 열교환기 배치를 진행하였다. 또한 공간 활용에 있어서 열손실 방지를 위한 단열 공간 확보 및 미활용 공간을 최소화하는 Lay-out 설계를 진행하였다. 마지막으로 구성품의 설치 및 유지보수의 편의성을 고려한 3-D 설계를 진행하여 실제 구성품을 제작하고 설치하기 전에 다른 구성품과의 간섭을 미리 확인할 수 있었으며, 실제 시스템 구축 시 발생할 수 있는 시행착오를 줄일 수 있었다.