CCS 관련 CO2 순도 가이드라인 설정을 위한 CO2-불순물 혼합물 수송공정 모의실험

Abstract

본 연구의 목적은 CCS 공정의 CO2 순도 가이드라인 설정을 위한 실험적 연구이다. 지금까지 CO2 포집공정은 효율 및 비용 저감, 저장분야는 저장량 확보 및 지중공간에서의 거동에 중점을 두어 연구가 진행되어 왔다. 그러나 CO2 순도에 대한 연구는 아직 제반 이론적, 실험적 연구가 매우 부족한 상황이다. CO2 순도에 따라 포집공정의 효율과 비용이 크게 변화하며, 지중 저장 지 내에서 물리적, 지구화학적 거동 또한 영향을 받을 수밖에 없음을 고려할 때, 이에 대한 연 구는 필수적이다. 특히, 대규모 장거리 수송공정을 설계하기 위해서는 부식, 이상유동, 하이드 레이트 생성 등과 같은 포집된 이산화탄소 혼합물의 거동을 예측하는 것이 매우 중요하다. 이러 한 거동을 정성적 그리고 정량적으로 예측하기 위해서는 불순물이 포함된 CO2 유동을 모델링을 통하여 계산하거나 실험적으로 분석하여 관련 데이터를 확보하는 것이 필수적이다. 본 연구에서 는 불순물이 포함된 이산화탄소 혼합물이 수송될 때, 불순물의 조성과 외부 환경의 변화에 따 른 열수력 거동을 모사할 수 있는 실험 장치를 설계 및 제작하였다. 실험 장치는 포집 이산화탄 소를 고압으로 가압하는 이산화탄소 가압부, 가압된 이산화탄소를 액체로 변환시키는 액화부, 각 불순물과 액체 이산화탄소를 혼합하는 혼합부, 혼합된 이산화탄소 혼합물을 수송 시험하는 시험부로 구성되었다. 일차적으로 CO2-N2 혼합물을 대상으로 하여 수평형 파이프라인 모의 장치 에서 열유동 특성을 분석하였다. 실험결과 수송조건의 압력과 불순물의 조성에 따라 향후 실증 사업에서 활용 가능한 CO2 순도 가이드라인 기초 데이터를 확보하였다. 예컨대 수송조건이