• 대한기계학회논문집B
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• 제33권12호
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• pp.968-976
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• 2009

As the global warming becomes a serious environmental problem, studies of reducing $CO_2$ emission in power generation area are in progress all over the world. One of the carbon capture and storage(CCS) technologies is known as oxy-fuel combustion power generation system. In the oxy-fuel combustion system, the exhaust gas is mainly composed of $CO_2$ and $H_2O$. Thus, high-purity $CO_2$ can be obtained after a proper $H_2O$ removal process. In this paper, an oxy-fuel combustion cycle that recovers the waste heat of a high-temperature fuel cell is analyzed thermodynamically. Variations of characteristics of $CO_2$ and $H_2O$ mixture which is extracted from the condenser and power consumption required to obtain highly-pure $CO_2$ gas were examined according to the variation of the condensing pressure. The influence of the number of compression stages on the power consumption of the $CO_2$ capture process was analyzed, and the overall system performance was also investigated.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제1권1호
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• pp.115-120
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• 2015

$K_2CO_3$-based dry regenerable sorbents were prepared by spray-drying techniques to improve mass produced $K_2CO_3-Al_2O_3$ sorbents (KEP-CO2P, hereafter), and then tested for their $CO_2$ sorption capacity by a $2,000Nm^3/h$ (0.5 MWe) $CO_2$ capture pilot plant built for Unit 3 of the Hadong thermal power station in 2010. Each of the sample sorbents contained 35 wt.% $K_2CO_3$ as the active materials with various support materials such as $TiO_2$, MgO, Zeolite 13X, $Al_2O_3$, $SiO_2$ and hydrotalcite (HTC). Their physical properties and reactivity were tested to evaluate their applicability to a fluidized-bed or fast transport-bed $CO_2$ capture process. The $CO_2$ sorption capacity and percentage utilization of $K_2CO_3$-MgO based sorbent, Sorb-KM2, was $8.6g-CO_2/100g$-sorbents and 90%, respectively, along with good mechanical strength for fluidized-bed application. Sorbs-KM2 and KT were almost completely regenerated at $140^{\circ}C$. No degradation of Sorb-KM by $SO_2$ added as a pollutant in flue gas was observed during a cycle test.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제11권1호
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• pp.13-18
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• 2021

It is widely accepted that the prevention of global warming requires significant reductions in greenhouse gases, particularly CO₂ emissions. Although fossil fuel-based power plants account for the majority of CO₂ emissions, it is urgent to reduce CO₂ emissions in industries that emit large amounts of CO₂ such as steel, petrochemical, and oil refining. This paper examines the current status of CO₂ emission in the domestic oil refining industry and CO₂ emission sources in each unit process in the oil refining industry. Focusing on the previously developed CO₂ capture process, cases and applicability of greenhouse gas reduction in FCC and hydrogen manufacturing processes, which are major processes constituting the oil refining industry, are reviewed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권2호
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• pp.244-249
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• 2011

연소 후 $CO_{2}$ 포집기술이 적용된 500 MWe 석탄화력발전소의 경제성평가를 수행하고 $CO_{2}$ 저감비용(Cost of $CO_{2}$ avoided)을 산출하였다. 본 연구에서 고려된 $CO_{2}$ 포집기술은 이미 상업적으로 적용이 가능하고, 기존의 화력발전에 적용이 용이한 화학 흡수법을 기초로 하였으며 투자비용 산출을 위해 IEA Greenhouse Gas R&D Programme에서 제시하는 데이터를 활용하였다. 또한 $CO_{2}$ 포집공정 중 가장 많은 발전효율 저하를 가져오는 재열기(리보일러)에 투입되는 열에너지(재생에너지)를 대상으로 민감도분석을 수행하고 각각의 경우에서의 $CO_{2}$ 저감비용을 산출하였다. 분석결과 $CO_{2}$ 포집공정에 적용될 흡수제로 MEA(모노에탄올아민)가 사용되고 재생탑에서 필요한 재생에너지가 3.31 GJ/ton$CO_{2}$ 인 경우 발전효율은 $CO_{2}$ 포집설비 설치 전의 41.0에서 31.6%로 9.4% 감소하고 이때의 $CO_{2}$ 저감비용은 43.3 $/ton$CO_{2}$ 로 산출되었다. 그러나, 흡수제 재생에너지를 변수로 한 민감도분석에서 재생에너지가 2.0 GJ/ton$CO_{2}$로 낮아질 경우 $CO_{2}$ 저감비용은 36.7 $/ton$CO_{2}$까지 낮아질 것으로 분석되었다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권2호
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• pp.143-165
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• 2016

COP21에서 채택된 파리협정에서 명시한 지구 대기온도 $2^{\circ}C$ 이하 상승억제 목표를 달성하기 위해서는 현재 각 당사국이 제출한 감축 목표치로만은 부족한 상황이다. 이에 따라 향후 감축목표를 상향하기 위한 작업이 이루어질 것이다. $CO_2$ 배출량을 줄이기 위한 여러 수단 중 이산화탄소 포집 및 저장(CCS: Carbon Capture and Storage)은 필수 옵션으로 현재 전세계에서 대규모 실증이 진행되고 있다. 실증 단계에 있는 1세대 기술의 경우 높은 포집비용 및 발전원가 상승으로 정책적 뒷받침 없이는 시장보급이 어려운 실정이다. 이에 비용을 저감하기 위한 2세대, 3세대 혁신 포집기술들이 개발되고 있으며 2세대 기술들은 파일럿 규모로, 3세대 기술들은 벤치규모로 연구되고 있다. 본 리뷰 논문에서는 전세계 대규모 CCS 실증 사업 현황을 살펴보고, 2세대, 3세대 포집기술에 대해 연소전, 연소후, 신연소기술로 구분하고 습식 포집기술, 건식 포집기술, 분리막 기술, 산소연소기술의 세부 기술개발 내용에 대한 현재까지의 기술개발 결과를 요약정리하였다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권4호
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• pp.517-523
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• 2016

'15년 12월 유엔기후변화협약 당사국총회(COP21)의 "파리 협정"을 통해 신기후체제가 출범되었다. 본 협정의 핵심은 지구 평균기온 상승을 산업화 이전 대비 $2^{\circ}C$ 목표를 넘어, $1.5^{\circ}C$로 제한하기 위한 노력에 합의 되었다는 데 있으며 이에 따라 우리나라에서도 온실가스 감출을 위한 대책 마련이 시급한 상황이다. IEA 에너지기술전망에 따르면 '12년 기준 전세계 $CO_2$ 배출량의 2/3가 에너지 분야에서 발생하여 청정에너지기술 개발이 핵심이며, 단기적으로 에너지원 대체, 에너지효율개선 기술 도입이 최선, 장기적으로는 CCS(Carbon Capture & Storage) 등의 기술도입이 필수적인 상황이다. 이와 함께 최근에는 온실가스 저감을 위한 방안으로 $CO_2$ 활용(CCU, Carbon Capture & Utilization) 기술개발도 부각 되고 있다. CCU 기술은 우리나라와 같이 포집된 $CO_2$의 저장을 위한 EOR 사업이나 대규모 저장소 확보에 어려움이 있는 상황에서 종래 CCS의 기술적 대안이 될 수 있다. 뿐만 아니라 CCU 기술은 $CO_2$ 전환 물질의 산업적 활용을 통해 종래 제기된 고비용의 $CO_2$ 저감 비용을 줄일 수 있다. 이에 국제적으로 다수의 $CO_2$ 활용기술이 상업생산을 위한 실증단계에 진입하고 있으며, 국내에서도 $CO_2$ 자원화/광물화를 포함한 다양한 $CO_2$ 활용기술의 개발 및 사업화 노력이 필요하다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권2호
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• pp.140-146
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• 2010

이산화탄소 포집기술 중 건식흡수제를 이용한 연소 후 이산화탄소 포집기술에 대하여 최신기술개발 현황에 대하여 자세히 기술하였다. $CO_2$ 포집에 있어서 건식흡수제 이용 기술의 장점으로는 조업온도의 폭이 크고, 에너지손실이 적으며, 폐수발생이 없고, 부식성이 적으며, 고체폐기물의 상대적인 천연성을 들 수 있다. 현재 한국과 미국에서는 건식흡수제의 성능 개선과 더불어 실제 연소배가스로부터 $CO_2$ 포집을 위한 공정 개발을 통해 포집비용을 줄이려는 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 건식흡수제는 가격이 싼 알칼리금속 계열의 화학흡수제, 아민을 실리카 지지체에 고정시킨 흡수제, 아민을 실리카 지지체에 공유결합시킨 흡수제, 기공성의 탄소에 아민의 기능성을 첨가시킨 흡수제, 아민고정 고분자지지체 흡수제, 금속유기구조체등의 연구가 이루어지고 있다. 포집비용을 대폭 줄이기 위하여 소재에 있어서도 혁신적인 성능 개선이 필요한 시점이다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권1호
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• pp.103-108
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• 2016

Carbon Capture and Storage technologies are recognized as key solution to meet greenhouse gas emission standards to avoid climate change. Although MEA (monoethanolamine) is an effective amine solvent in $CO_2$ capture process, the application is limited by high energy consumption, i.e., reduction of 10% of efficiency of coal-fired power plants. Therefore the development of new solvent and improvement of $CO_2$ capture process are positively necessary. In this study, improvement of $CO_2$ capture process was investigated and applied to Test Bed for reducing energy consumption. Previously reported technologies were examined and prospective methods were determined by simulation. Among the prospective methods, four applicable methods were selected for applying to 0.1 MW Test Bed, such as change of packing material in absorption column, installing the Intercooling System to absorption column, installing Rich Amine Heater and remodeling of Amines Heat Exchanger. After the improvement construction of 0.1 MW Test Bed, the effects of each suggested method were evaluated by experimental results.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권2호
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• pp.253-258
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• 2019

연소 후 이산화탄소 포집용 고속 유동층 공정에서 사용되는 흡수제를 대량생산할 때, 흡수제 강도를 위해 여러 가지 물질을 사용한다. 본 연구에서는 흡수제 설계시 사용하는 물질 중 하나인 Micro-cell C (MCC)를 사용하여 $K_2CO_3$ 기반 건식 흡수제(KMC)를 제조하였고, 흡수 및 재생 특성을 평가하였다. 흡수반응은 $60^{\circ}C$에서 실험하였고, 재생반응은 $200^{\circ}C$에서 실험하였다. KMC 흡수제의 연속실험 결과, 1 cycle임에도 불구하고 이론흡수능(95.4 mg $CO_2/g$ sorbent)의 약 22%인 21.6 mg $CO_2/g$ sorbent의 낮은 흡수능을 나타내었고, 5 cycle에서는 13.7 mg $CO_2/g$ sorbent의 낮은 흡수능을 나타내었다. XRD 및 TG 분석결과, MCC에 함유된 Ca계 성분으로 인해 제조 및 흡수 과정에서 부반응 물질인 $K_2Ca(CO_3)_2$ 구조가 생성됨에 따라 흡수제가 비활성화된 것을 확인하였다. 또한 흡수제 비활성화 문제를 해결하기 위해, MCC를 $850^{\circ}C$에서 먼저 소성하는 과정을 추가하여 흡수제(KM8)를 제조하였다. KM8 흡수제는 1 cycle에서 95.2 mg $CO_2/g$ sorbent의 높은 흡수능을 나타낼 뿐만 아니라 5 cycle 동안 우수한 재생성을 나타내었다. 따라서 소성단계를 추가함으로써 부반응 원인물질 제거방법을 통해 흡수제의 비활성화를 해결할 수 있음을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권4호
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• pp.646-653
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• 2012

본 연구는 한국에너지기술연구원(KIER)에서 개발한 건식 $CO_2$ 흡수공정에 대한 경제적 타당성을 분석하고, 경쟁 기술과 비교함으로써 기술의 경제적 유효성을 판단하기 위한 것이다. 500 MW 급 석탄화력 발전소를 대상으로 건식 흡수제를 사용한 $CO_2$ 흡수공정의 초기투자비와 연간운전비를 산정하여 LCOE(Levelized Cost of Energy)와 $CO_2$ 포집 비용을 산출한 결과 각각 32.46$/MWh와 28.15$/톤$CO_2$로 분석되었다. 경제성분석을 위한 기본조건들을 가정하여 $CO_2$ 판매가격, 전력비, 흡수제 가격 및 투자비를 대상으로 순현재가치(NPV), 내부수익율(IRR) 및 민감도분석을 수행하였다. $CO_2$를 회수하여 판매할 경우, $CO_2$ 배출권가격이 $CO_2$ 톤 당 50$로 가정하였을 때, 한국에너지기술연구원에서 개발한 건식 $CO_2$ 흡수공정의 IRR은 15%, NPV는 6,631,000$였으며, 투자회수기간(PBP)은 5.93년으로 추산되어 경제성 측면에서 유효하였다.