화학적 매체순환 연소에 사용되는 산소전달입자의 소성온도 변화에 따른 물성 변화 연구

국문 초록 (Abstract)

Chemical Looping Combustion(CLC) 기술은 연소 과정에서 금속산화물을 사용하여 간접적인 순산소 연소를 구현할 수 있는 기술이며, 이를 통해 NOx와 같은 대기오염 물질의 형성을 억제하고, 배출가스로 순수하게 물과 CO₂ 만을 얻어 고비용의 추가공정 없이 CO₂를 포집 할 수 있는 기술이다. 이를 위하여 본 기술에 사용되는 산소전달 입자는 연료 반응기에서 쉽게 산소를 제공하고, 공기 반응기에서는 다시 산소를 받아들여 초기의 상태로 돌아가 사이클을 순환해야하며, 순환과정 후 입자의 변화가 적어야 좋은 산소전달 입자로 사용될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 산화상태를 가질 수 있는 Mn계열의 금속산화물로 사용하고자 하였으며, 이들의 구조적 안정성 및 수명의 향상을 위하여 Mg을 1:1 비율로 도입된 산소전달 입자를 설계하였다. 또한 산소전달 입자의 소성 온도에 따라서 입자의 물리화학적 특성이 미세하게 변화되는 것을 확인하였으며, 결정 내 존재하는 산소전달의 활성종을 찾고 그것의 산화상태와 산소전달 능력의 상관관계를 확인하기 위하여 1000 ℃ ~ 1300 ℃ 까지 소성온도를 달리하여, 4개의 산소전달 입자를 합성하였다. 입자의 산소전달 성능을 비교하기 위하여 TGA 테스트를 진행하였으며, 초기 입자와 반응후 입자를 XRD, XPS 등을 통하여 비교 분석하였다.