습도의 영향을 고려한 DAC의 열역학적 최소 에너지 비교와 분석

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 직접공기포집(Direct Air Capture, DAC) 공정에서 습도를 명시적으로 고려하여 열역학적 최소 에너지를 비교·분석한다. 실제 대기 조건에서 존재하는 습도는 흡착·분리 공정의 열역학적 거동과 최소 에너지 요구량에 중요한 영향을 미치지만, 기존 DAC 에너지 분석에서는 습도를 단순화하거나 부차적인 변수로 취급하기도 한다.
이에 본 연구에서는 습도의 영향을 명시적으로 고려한 DAC 공정의 열역학적 최소 에너지를 정식화하고, 기존의 DAC 공정과 습도를 고려한 DAC 공정에 대한 최소 에너지 요구량을 비교·분석한다. 또한 상대습도와 온도 변화에 따른 최소 에너지의 변화를 정량적으로 평가함으로써, 향후 DAC 및 유사 분리 공정의 에너지 효율적 공정 설계를 위한 지침을 제시한다.
더 나아가, 습도를 고려한 서로 다른 DAC 공정 구성에 대한 상대습도와 온도 변화에 따른 최소 에너지를 비교·분석함으로써, 실제 대기 조건에서 습도가 최소 에너지에 영향을 미칠 뿐만 아니라 공정 설계 및 운전 전략 선택에 있어서도 구조적인 제약과 기회를 동시에 제공하는 핵심 설계 변수임을 보인다. 이를 통해 DAC 기술의 에너지 효율 향상을 위해 습도를 명시적으로 고려한 습도-인지(humidity-aware) 공정 설계가 필수적임을 시사한다.