마이크로웨이브 가열 탄소물질 CO₂ 가스화 및 에너지 저장

국문 초록 (Abstract)

최근 들어 공기오염과 기후변화 문제로 인해 재생에너지의 사용이 증가되고 있다. 이러한 에너지는 소위 청정에너지 또는 저탄소에너지로서의 가치가 있으나 에너지 강도와 지속성 문제를 가지고 있다. 특히 재생에너지의 경우 에너지 생산이 연속적이지 못하다는 단점이 있는데 주요 재생에너지의 하나인 태양과 풍력에너지로 에너지를 생산할 경우 낮과 밤 그리고 지형적 요인으로 인해 에너지 생산이 단속적이고 요구되는 시간대와 항상 일치하지 못하는 중대한 지속적 공급 문제를 가지고 있다. 이러한 한계로 인해 현재 재생에너지는 화석에너지의 보조에너지원으로 사용되고 있다. 이러한 문제의 해결책으로 본 연구에서는 온실가스인 이산화탄소를 화학에너지로 저장하는 기술을 개발하고자 탄소 수용체 적용 마이크로웨이브 전환기술에 대한 연구를 수행하였다. 탄소물질의 가스화는 화학에너지 저장문제를 해결하는 매력적인 대체방법이다. 탄화물 가스화에 의한 고정탄소 에너지를 활용하고 이전 가스화에 의해 생성된 생성가스를 연소하여 소모된 에너지를 회복하는 것이다. 재생에너지의 경우 전기와 열이 생산되는데 이는 가스화과정에 사용되어질 수 있다. 특히, 재생에너지의 대부분이 전기에너지로 생산되는데 마이크로웨이브 개질전환 장치를 적용할 경우 마이크로웨이브 파워 전원용으로 바로 사용할 수 있다. 일반적으로 탄소물질은 마이크로웨이브 흡수제로 탁월한 효과가 있다고 알려져 있으며, 마이크로웨이브 가열 가스화에 사용되어질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 탄소 수용체 마이크로웨이브 가열 CO₂가스화 특성을 규명하고 이를 근거로한 화학 에너지 저장 가능성을 확인하고자 하였으며 다음과 같은 결과를 얻었다. 탄소 수용체를 바이오 탄화물로 사용하고 마이크로웨이브 가열 전환기술을 적용하였을 때 이산화탄소 최대 전환율이 96%이었으며 4시간까지 지속적으로 거의 일정하게 안정된 운전이 되었다. 그리고 CO₂가스화 온도를 증가시키고 처리가스 유량과 온도가 감소되고 탄소 수용체를 활성탄 보다 차콜로 하였을 경우 CO₂전환율과 발열량이 증가되었다.