• 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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• 제57권5호
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• pp.589-595
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• 2019

"파리 협정"을 통해 출범된 신기후체제에 따라 세계 각국에서 온실가스를 감축하기 위한 정책과 연구가 수행되고 있으며, 우리나라에서도 온실가스 감축을 위한 대책 마련이 시급한 실정이다. IEA 보고서에 따르면 에너지 부분의 $CO_2$ 배출량이 전체 배출량의 2/3에 해당하기 때문에 온실가스 감축을 위해서는 단기적으로는 화석연료 사용을 대체할 수 있는 신재생에너의 생산과 적용 기술 개발과 에너지효율개선 기술 도입이 최선이며, 장기적인 관점에서는 온실가스를 포집하고 활용하는 온실가스 포집 및 활용(CCUS, Carbon Capture Utilization and Storage) 기술 개발이 필수적이다. CCUS 기술은 온실가스를 직접적으로 감축시키는 기술로 활발하게 연구되고 있는 기술이다. 본 논문에서는 다양한 CCUS 기술 개요 및 연구 현황과 향후 전망에 대해서 살펴보았다.

• 청정기술
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• 제18권3호
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• pp.229-249
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• 2012

산업 발달로 화석 연료 사용이 급증하고 이에 따른 지구 온난화 문제와 자원 고갈 문제가 대두되어 지속 성장을 위협하고 있다. 따라서 지속 성장을 위해서 두 문제를 모두 해결하여야 한다. 현재 이산화탄소의 처리 방법으로 인식되고 있는 이산화탄소 포집 및 저장 기술(carbon capture and sequestration, CCS)의 환경 논란으로 인해 사후 처리 기술의 필요성이 커지고 있다. 이에 해결책중 하나로 부각되고 있는 이산화탄소 포집 및 재활용 기술(carbon capture and utilization, CCU)에 대해서 알아보았다. 이산화탄소 전환 기술은 이산화탄소 배출량 감소에 따른 지구 온난화 문제의 해결 뿐 아니라 탄소원의 재활용이란 측면에서 자원고갈 문제의 해결책으로 제시될 수 있겠다. 이산화탄소 전환 기술은 기상 전환과 액상 전환으로 나눌 수 있으며 기상 전환의 경우 필요 에너지 공급원과 온화한 반응조건에서 전환이 이뤄져야 하고 저에너지 소비 생성물 분리 정제 기술의 개발이 필요하다. 액상 전환의 경우, 반응 속도를 높일 수 있는 촉매 및 광감응제 개발과 함께 촉매, 빛, 전기의 혼성 시스템의 개발이 요구되어진다. 이산화탄소 전환 기술은 신재생 에너지 및 바이오산업의 경쟁력 향상을 위한 연결 기술로 그 가치가 매우 크다.

• 신재생에너지
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• 제19권1호
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• pp.41-52
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• 2023

Various carbon upcycling technologies have been proposed and are under development to achieve Korea's carbon neutrality target. Many chemical reactions are under development through various chemical reaction pathways, and different technological maturity levels are shown for each country and company. In this situation, it is essential to establish investment decisions such as research funds and human resources allocation through technological and economic analysis for close commercialization technologies and basic technologies with low technology readiness levels (TRL). Therefore, in this study, the technology development priority for developing carbon upcycling items was selected according to the domestic Carbon Capture & Utilization (CCU) technology roadmap using the stakeholder selection tool released by EU CarbonNext. As a result of the analysis, the TRL level of Korea's major carbon upcycling technologies was analyzed to be lower than that of other carbon resource technologies, and it was considered desirable to invest in mineral carbonization technologies among various candidate technologies.

• 해양환경안전학회지
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• 제30권2호
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• pp.239-251
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• 2024

본 연구에서는 온실가스 배출을 감축하기 위해 메탄올을 추진 연료로 사용하는 선박에 수소 연료전지 시스템이 추가된 하이브리드 시스템 공정을 설계하였다. Case1에서는 메탄올 연료 엔진 시스템을 설계하여, 엔진에 가솔린 대신 메탄올을 연료로 공급했을 때의 배기가스 배출량을 알아보았다. Case2에서는 Case1에 메탄올 개질 시스템을 추가해, 수소연료전지 시스템을 설계하였다. 이 하이브리드 시스템에서는 그레이 수소를 생산하며, 엔진과 연료전지의 출력을 조합하여 선박을 구동한다. 하지만 그레이 수소는 수소를 생산하는 과정에서 탄소를 배출한다는 단점이 있다. 이 점을 보안하기 위해 Case3에서는 CCU시스템을 추가하였다. Case2에서 배출한 Flue gas의 이산화탄소를 포집한 후, 그레이 수소와 합성해 블루 메탄올을 생산하였다. 본 연구에서는 Case study를 통해 개질 온도220℃, 개질 압력500kPa, SCR은 1.0, flow ratio가 0.7일 때 최적의 운전조건임을 알 수 있었다. Case3의 시스템은 Case1에 비해 탄소 배출량을 42% 감소시켰다. 결과적으로, Case3의 하이브리드 시스템을 통해 선박의 이산화탄소 배출을 유의미하게 저감할 수 있을 것으로 예상한다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제11권4호
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• pp.349-354
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• 2023

본 연구는 시멘트 산업의 CO₂ 저감을 위한 가장 핵심적인 기술 중 CCU(Carbon Capture, Utilization)를 적용하여 이산화탄소의 활용을 극대화 시키기 위한 일환으로 이산화탄소 양생 환경에서의 보통 포틀랜드 시멘트 페이스트를 대상으로 하여 탄산화 반응 촉진제의 혼입 유·무에 따른 재령 별 탄산화 깊이 변화와 이에 따른 기초 물리 특성변화를 검토하고자 하였으며, 콘크리트 분야에서 CO₂ 고정량을 평가하기 위하여 가장 범용적으로 사용하는 벙법인 고온에서의 CaCO₃ 탈탄산을 평가하는 열분석 방법을 적용하여 중량 감소율에 따른 결과를 평가하였다. 평가결과, 시멘트 페이스트에 CRA 혼입에 따라 두 가지의 환경조건에서 모두 압축강도 성능이 소폭 감소하는 경향이 나타났지만, 탄산화 깊이 확산성능에 있어서 CRA의 혼입으로 경화체 내의 탄산화 깊이가 상당 부분 증가하는 경향을 확인하였다. 또한, 항온항습기 양생 조건, 탄산화챔버 양생 조건의 순서로 Plain 대비하여 각각 23.8 %, 40.77 %만큼의 중량 감소율이 증가한 경향을 확인하였기에 CRA 첨가에 따른 우수한 CaCO₃의 생성량을 확인할 수 있었으며 CO₂의 농도가 증가할수록 그 생성량 또한 증가하는 것으로 확인하였다. 이는 소요성능 수준 이상의 성능을 만족할 수 있을 것으로 사료되며, 탄산화 저감을 목표로 하는 모든 CCU 기술에 재료적 측면으로 접목 및 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.539-546
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• 2019

지구온난화가 국제 문제로 언급되면서 온실가스 저감에 관한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 지구온난화의 가속화를 막기 위해 지구온난화의 주된 원인으로 언급되는 이산화탄소 저감에 관한 기술 개발의 중요성이 증가하게 되었고 이로 인해 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술(CCUS, Carbon Capture, Utilization and Storage)의 발전을 요구하고 있다. 다양한 이산화탄소 포집, 저장 및 재이용기술 중에서 광물탄산화 기술의 경우에는 적은 에너지를 통해 많은 이산화탄소를 고부가가치 물질로 전환할 수 있다. 기존 연구에서는 고형 폐기물에서 이온을 용출해 사용해왔으며 이는 처리 과정이 복잡하다. 하지만 해수를 사용하게 되면 고농도의 금속 양이온이 해수 속에 용해되어 있어 고형 폐기물을 이용할 때보다 공정이 단순하다. 이 연구는 해수담수화 농축수를 금속양이온공급원으로써 사용하기 위한 기초연구로, 3 M 모노에탄올아민(Monoethanolamine, MEA)을 흡수제로 사용하여 이산화탄소를 우선적으로 포집하였다. 또한 해수농축수를 모사하기 위해, 해수모사파우더를 사용하여 다양한 농도의 해수농축수를 제조하였다. 해수농축수와 포집된 이산화탄소 용액을 반응시켜 탄산염을 생성하였으며 이를 XRD (X-ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy), TGA (Thermalgravimetric Analysis)를 통해 탄산염의 생성 경향 및 흡수제의 재이용 가능성을 파악하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권5호
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• pp.612-620
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• 2016

산화 칼슘 수용액을 통해 이산화탄소를 포집하는 수성 광물 탄산화 공정은 안정적으로 이산화탄소를 고립시킬 뿐 아니라 생성물의 부가 가치를 기대할 수 있는 대표적인 CCU (Carbon Capture & Utilization) 기술이다. 이 공정의 핵심은 고체 반응물인 산화칼슘의 용해 속도를 최대로 높이는 것인데, 이를 위해 반응기 전체에 고체 반응물이 균일하게 분포되도록 혼합하는 적절한 반응기의 설계가 필요하다. 본 논문에서는 하루에 40ton의 이산화탄소 포집이 가능한 파일럿 규모의 광물 탄산화 반응기를 대상으로, 반응기의 내부 구조 설계에 따라 고체 반응물의 분산도가 어떻게 변하는지에 대해 전산 유체 역학적 모델링(Computational Fluid Dynamics (CFD) modeling)을 통해 연구하였다. 교반 탱크 반응기(stirred tank reactor) 형태를 기반으로 외부 구조는 고정한 상태에서 교반기의 종류/갯수/지름/유격/회전 속도, 칸막이의 높이/너비를 변수로 선정하여 다양한 조합의 경우(case)들을 해석하였다. 각 설계 변수에 대한 민감도를 분석함으로써 각 변수의 영향을 파악하고, 중요한 변수를 판별할 수 있었다. 동시에 고체 부피 분율(solid volume fraction)의 높이 방향 표준 편차가 0.001에 가까운 균일한 분포를 만들 수 있는 내부 설계안을 제안하였다.

• 공업화학
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• 제26권2호
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• pp.205-209
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• 2015

이산화탄소 포집 및 활용(CCU)은 화석연료 시 배출되는 온실가스인 $CO_2$ 저감과 이용을 위해 잠재력을 가지고 있는 기술이다. 이산화탄소를 분해하기 위해 3상 글라이딩 아크 플라즈마-촉매 반응기를 설계 및 제작하였다. 이산화탄소 저감 특성 실험은 단일 이산화탄소 가스 공급 유량 변화와 이산화탄소와 메탄 혼합 주입에 따른 주입 전력 변화, 촉매 그리고 수증기 공급 변화에 대해 연구를 수행하였다. 단일 이산화탄소 공급 유량이 12 L/min에서 분해율이 7.9%, 에너지 분해 효율은 $0.0013L/min{\cdot}W$로 나타났다. 이산화탄소 분해됨에 따라 일산화탄소와 산소가 생성된다. 메탄과 이산화탄소 혼합가스를 주입 시 $CH_4/CO_2$ 비 1.29, 주입 전력 0.76 kW에서 이산화탄소 분해율과 메탄 전환율이 각각 37.8, 56.6%를 보였다. $NiO/Al_2O_3$ 촉매 설치 시, 플라스마 단독 공정에 비해 이산화탄소 분해율 및 메탄 전환율이 11.5, 9.9% 증가한다. 수증기 공급으로 인한 이산화탄소 분해 효과에는 큰 영향을 주지 못한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권3호
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• pp.381-387
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• 2018

Our study focuses on upgrading real biogas obtained under Indian scenario using carbon capture and utilization (CCU) technology to remove carbon dioxide ($CO_2$) and utilize it by forming metal carbonate. Amines such as monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), and sodium hydroxide (NaOH) were used to rapidly convert gaseous $CO_2$ to aqueous $CO_2$, and $BaCl_2$ was used as an additive to react with the aqueous $CO_2$ and rapidly precipitating the aqueous $CO_2$. All experiments were conducted at $25^{\circ}C$ and 1 atm. We analyzed the characteristics of the $BaCO_3$ precipitates using X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy - Energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) analyses. The precipitates exhibited witherite morphology confirmed by the XRD results, and FT-IR confirmed that the metal salt formed was $BaCO_3$, and EDS showed that there were no traces of impurities present in it. The quantity of the $BaCO_3$ was larger when formed with DEA. Also, a comparison was done with a previous study of ours conducted in Korean conditions. Finally, we observed that the carbonate obtained using real biogas showed similar properties to carbonates available in the market. An economic analysis was done to show the cost effectiveness of the method employed by us.