CO2 임시저장 설비 적하역 거동 안전해석 모의실험장치 설계

Abstract

최근 각국은 이상기후현상 및 지구온난화를 늦추기 위한 기술로 이산화탄소 포 집 및 저장(CCS, Carbon Capture and Storage)기술에 주목하고 관련 기술개발 에 막대한 예산을 투입하고 있다. 포집 및 저장의 작동유체인 CO2 스트림은 포 집이후 선박 및 파이프라인을 포함한 다양한 수송루트를 통해 이송되며 파이프 라인 내, 또는 파이프라인과 선박수송 사이 등의 이종 수송수단 간에 임시저장설 비가 필요할 것으로 예상되고 있다. 임시저장설비 내부에 채워지는 CO2 스트림 은 삼중점인 &#8211 56.55℃부터 상온사이의 다양한 온도조건 및 0%의 저비율에서부 터 약 90%내외 고비율의 액체비율을 가질 것으로 예상되며 이때 임시저장설비 의 안전성 및 내부유체의 안정성을 평가하여 설계에 반영하는 것은 필수적이라 할 수 있다. 기존의 연구결과는 초저온(Cryogenic)상태의 헬륨, 수소 등 단성분 물질에 대한 저비율에서 중비율(50%내외)사이의 액체비율 상태의 탱크내 압력 및 온도 윤곽도를 유추해 내는 것이 주된 목적이었으며 높은 액체비율에서의 탱 크 내 압력 자가 가압(Self-Pressurization)에 대해서는 실험이나 해석·예측 결과 의 신뢰성에 있어 제한적인 연구결과만이 제시된 바 있다. 본 연구에서는 기존 연구결과에서 높은 예측도를 보였던 0%부터 50%내외의 중간비율의 액체비율 뿐 아니라 90%내외의 고비율의 CO2 스트림 액체비율의 안전성 및 유동 안정성 을 평가하고, 단성분 뿐만 아니라 CCS공정상 불가피하게 불순물이 유입된 다성 분 CO2 스트림의 자가가압 추이를 살펴보기 위한 실험장치를 설계한 결과를 소 개하고자 한다. 본 실험장치를 통해 도출된 자가가압 추이에 따른 온도, 압력, 액 체 파이프라인을 포함한 다양한 수송루트를 통해 이송되며 파이프 라인 내, 또는 파이프라인과 선박수송 사이 등의 이종 수송수단 간에 임시저장설 비가 필요할 것으로 예상되고 있다. 임시저장설비 내부에 채워지는 CO2 스트림 은 삼중점인 &#8211 56.55℃부터 상온사이의 다양한 온도조건 및 0%의 저비율에서부 터 약 90%내외 고비율의 액체비율을 가질 것으로 예상되며 이때 임시저장설비 의 안전성 및 내부유체의 안정성을 평가하여 설계에 반영하는 것은 필수적이라 할 수 있다. 기존의 연구결과는 초저온(Cryogenic)상태의 헬륨, 수소 등 단성분 물질에 대한 저비율에서 중비율(50%내외)사이의 액체비율 상태의 탱크내 압력 및 온도 윤곽도를 유추해 내는 것이 주된 목적이었으며 높은 액체비율에서의 탱 크 내 압력 자가 가압(Self-Pressurization)에 대해서는 실험이나 해석·예측 결과 의 신뢰성에 있어 제한적인 연구결과만이 제시된 바 있다. 본 연구에서는 기존 연구결과에서 높은 예측도를 보였던 0%부터 50%내외의 중간비율의 액체비율 뿐 아니라 90%내외의 고비율의 CO2 스트림 액체비율의 안전성 및 유동 안정성 을 평가하고, 단성분 뿐만 아니라 CCS공정상 불가피하게 불순물이 유입된 다성 분 CO2 스트림의 자가가압 추이를 살펴보기 위한 실험장치를 설계한 결과를 소 개하고자 한다. 본 실험장치를 통해 도출된 자가가압 추이에 따른 온도, 압력, 액 체