대규모 지중저장을 위한 CO2 스트림 전처리-압축-수송-주입 기술개발

Abstract

CCS 기술은 대용량 온실가스 배출원에서 CO2를 분리하는 포집공정, 포집된 CO2를 지중 저장지까 지 이송하기 위한 기술적 목적으로 이루어지는 탈수, 정제와 같은 전처리공정, 원거리 수송을 위하여 CO2를 고밀도 상태로 변환하는 압축 및 액화공정, 파이프라인과 선박 등을 이용한 수송 공정, 주입설비와 주입정을 이용하여 심부 지층까지 주입하는 주입공정, 주입된 이산화탄소의 실질적 감축이 이루어지는 심부 지층의 저장 과정, 주입 후 CO2의 거동을 감시하는 모니터링 과 정으로 구성된다. 본 연구의 목적은 상기 단계 중 전처리, 압축 및 액화, 수송, 주입공정에 대 한 엔지니어링 패키지 작성을 위한 기본설계 및 안전해석을 수행하는 것이다. 이를 위해 국내 적용 가능한 CCS 실증 시나리오를 구성하고 이를 대상으로 공정설계, 비용분석 및 안전성 평가 를 수행하였다. 공정설계는 처리용량 연간 1만톤(파일럿 스케일)과 연간 150만톤(실증 스케일) 규모를 대상으로 수행하였다. 세부공정은 5단 원심압축기를 이용한 압축공정, TEG contactor/regenerator를 이용한 탈수공정, Purification column을 이용한 정제공정, 파이프라 인을 이용한 수송공정 그리고 주입 펌프를 이용한 주입공정으로 구성하였다. 공정설계의 신뢰성 을 확보하기 위한 방안 중 하나로정확한 상태량 예측을 위하여 N2, SO2를 포함한 CO2 혼합물을 대상으로 한 EOS(Equation of State) 모델들과 실험데이터와의 정량적 비교분석을 통하여 최적 의 이성분 매개변수를 구하였다. 이를 활용하여 공정설계를 수행하였으며, 기본설계 결과물로 PFD, P&ID, Plot Plan, Process Data Sheet 등과 같은 엔지니어링 패키지를 작성하였다. 또한, 공