파이프라인을 이용한 CO2 수송공정에서의 비정상 상태 유동에 대한 실험적 연구

Abstract

지구온난화 및 이상기후현상이 전세계적인 문제로 떠오르고 있는 가운데, 이에 대응하기 위한 기술 중 하나로써 이산화탄소 포집 및 저장(CCS) 기술이 주목을 받고 있다. 이에 각국은 CCS 기술개발에 대규모 투자를 진행 중이 며 향후 본 CCS 기술은 온실가스 배출 저감에 있어 핵심적인 역할을 할 것으로 예상된다. CCS 공정 중에서 포집 공정을 거친 이산화탄소에는 불가피하게 불순물이 포함되어 있으며 이러한 불순물은 CCS 전공정에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 포집된 CO2를 수송하는 이송공정에 있어 불순물의 조성이 CO2 혼합물의 열수력 거동에 미치 는 영향을 모사하고자 Long-Pipe 실험장치를 설계·제작하여 실험을 수행하여 분석하였다. 불순물이 CCS 전공정 에 미치는 영향을 살펴보면 CO2 순도에 따라 포집·정제공정에서는 비용과 효율이 크게 변화하며, 지중저장에 있 어서는 저류지층내의 물리적, 지구화학적 거동 또한 영향을 받는다. 이를 고려할 때, 이러한 CO2 혼합물 내에 포 함된 불순물의 영향에 대한 연구는 필수적이다. 특히 CO2를 대규모 장거리 수송할 경우 불순물의 조성에 따라 설 비의 부식, 이상유동 발생, 하이드레이트 생성에 따는 이송관 폐색 등과 같은 문제가 생길 수 있으며 이를 예측하 는 것이 매우 중요하다. 이러한 거동을 예측하기 위해서는 불순물 포함 CO2 혼합물 유동을 모델링으로 예측하거 나 실험으로 데이터를 확보하여 분석하는 것이 필요하다.가스 배출 저감에 있어 핵심적인 역할을 할 것으로 예상된다. CCS 공정 중에서 포집 공정을 거친 이산화탄소에는 불가피하게 불순물이 포함되어 있으며 이러한 불순물은 CCS 전공정에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 포집된 CO2를 수송하는 이송공정에 있어 불순물의 조성이 CO2 혼합물의 열수력 거동에 미치 는 영향을 모사하고자 Long-Pipe 실험장치를 설계·제작하여 실험을 수행하여 분석하였다. 불순물이 CCS 전공정 에 미치는 영향을 살펴보면 CO2 순도에 따라 포집·정제공정에서는 비용과 효율이 크게 변화하며, 지중저장에 있 어서는 저류지층내의 물리적, 지구화학적 거동 또한 영향을 받는다. 이를 고려할 때, 이러한 CO2 혼합물 내에 포 함된 불순물의 영향에 대한 연구는 필수적이다. 특히 CO2를 대규모 장거리 수송할 경우 불순물의 조성에 따라 설 비의 부식, 이상유동 발생, 하이드레이트 생성에 따