CO2 해양지중저장을 위한 공정설계 연구

Abstract

이산화탄소 해양지중저장에 대한 사례연구의 일환으로 초임계 또는 74bar이상의 고압 액체상태 이송의 기술적 타당성을 조사하기 위해 본 연구를 수행하였다. 본 공정은 3개의 플랜트(Plant)와 3개의 구역 (Zone)으로 설계되었다. Plant 1은 화력발전소나 제련소와 같은 대규모 발생원에서 포집된 이산화탄소를 탈수와 압축하는 전처리플랜트이다. Zone 1은 Plant 1에서 처리된 이산화탄소를 해안가의 Plant 2까지 이송하는 지상수송구역이다. Plant 2는 Zone 1로부터 전달된 이산화탄소를 액화하거나 우회하여 Zone 2로 전달하는 중간처리플랜트이다. Zone 2는 우회한 이산화탄소를 해상플랫폼 내에 설치된 Plant3로 전달한다. Plant3는 추가적인 압축을 통해 Zone 3의 해저주입관 출구의 압력을 제어하는 역할을 수행하는 최종처리플랜트이다. Zone 3는 해저지중주입관에 해당한다. 하루 5000톤의 이산화탄소 처리를 목표로 수행되었다. 포집된 CO2의 순도를 95%, 질소, 수소, 일산화탄소 등의 3가지 불순물을 5%로 가정하였으며, 물은 포화된 것으로 하였다. Zone 1은 수평 200km, Zone 2는 수평 61km, Zone 3는 수직 2.443km로 가정하였으며, 관 내경은 14인치로 가정하였다. 이러한 공정에 대해 Aspen HYSYS를 통해 정상상태 시뮬레이션을 수행하였다. 여러 공정조건의 비교와 성능치의 검토를 통해 제안된 공정설계가 기술적으로 타당함을 확인 하였다.