질소 불순물이 이산화탄소 해양 지중저장 공정설계에 미치는 영향 평가: 상태방정식의 비교 분석 및 이성분 매개변수 최적화

Abstract

발전소 및 제철소 등 대규모 발생원에서부터 포집한 CO₂혼합물을 파이프라인이나 선박 등을 통해 수송하고, 이를 해양의 퇴적층에 수백-수천 년 이상 장기간 격리 및 관리하는 CO₂해양지중저장기술이 기후변화 대응기술로서 국내외적으로 주목 받고 있다. 본 CO₂저장기술을 구현하기 위한 수송 및 저장 공정에 대한 기존의 연구는 주로 순수 CO₂를 대상으로 하여 진행되어 왔다. 그러나 일반적으로 발전소 및 제철소 등에서 포집된 CO₂혼합물에는 N₂, O₂, Ar, H₂O, SOx, H₂S 등과 같은 불순물들을 포함하고 있다. 이러한 CO₂ 혼합물 내 불순물들은 처리하고자 하는 CO₂ 혼합물의 열역학 상태량 등을 변화시킴으로써 압축, 정제, 수송 및 저장 공정들에 커다란 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 이러한 불순물 중 불활성 가스인 N₂가 포함된 CO₂ 혼합물의 수송 및 저장 공정을 설계하는데 있어 매우 중요한 CO₂ 혼합물의 열역학 거동을 모사하기 위한 열역학 상태방정식들을 비교 분석하였다. 또한, CO₂, N₂와 같은 서로 다른 분자간의 상호작용 효과를 보완하기 위하여 사용되는 이성분 매개변수에 대한 최적 값을 도출하였다.