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![Figure 1. Block diagram of steam biogas reforming in the VABHYOGAZ project[12].](http://ocean.kisti.re.kr/downfile/bibText/ksiec/GOOOB2/2020/v31n1/GOOOB2_2020_v31n1_1_f0001.png "Figure 1. Block diagram of steam biogas reforming in the VABHYOGAZ project[12].")
![Table 2. Stoichiometric Considerations for the Biogas Steam Reforming[9]](http://ocean.kisti.re.kr/downfile/bibText/ksiec/GOOOB2/2020/v31n1/GOOOB2_2020_v31n1_1_t0002.png "Table 2. Stoichiometric Considerations for the Biogas Steam Reforming[9]")
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[국내논문]
바이오가스 유래 수소 제조 기술 동향 및 효과적인 적용
Recent Progress for Hydrogen Production from Biogas and Its Effective Applications
원문보기
공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.31 no.1, 2020년, pp.1 - 6
송형운 (고등기술연구원 플랜트공정개발센터) , 정희숙 (고등기술연구원 플랜트공정개발센터) , 엄성현 (고등기술연구원 플랜트공정개발센터)
초록
바이오가스를 이용한 수소 제조는 주요한 에너지 및 환경 관련 이슈들을 동시에 해결할 수 있다는 장점으로 꾸준히 주목받아 왔다. 바이오가스 정제를 통해 얻은 바이오메탄 수증기개질은 천연가스 개질을 대체할 수 있는 좋은 현실적인 대안이다. 하지만, 경제성과 환경 유해성을 모두 고려한다면 바이오가스를 직접 개질반응에 활용하는 바이오가스 수증기 개질 및 건식 개질을 활용한 수소 제조가 보다 효과적이라 평가된다. 본 논문에서는 바이오가스 기반 추출수소 제조 관련 최근의 기술 이슈 및 개발 동향을 소개하며 향후 상업화를 위한 효과적인 적용 방향에 대해서 고찰하고자 한다.
Abstract
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Hydrogen production from biogas has received consistent attention due to the great potential to solve simultaneously the issues of energy demands and environmental problems. Practically, biomethane produced by purification/upgrading of biogas can be a good alternative to the natural gas which is a m...
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AI 본문요약
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문제 정의
- 본 논문에서는 바이오가스 활용 기술 중에 최근 각광받고 있는 추출수소 제조 기술을 중심으로 기술 개발 이슈들을 소개하며, 특히 수소의 산업적 이용을 확대시킬 수 있는 활용방안 등을 고찰해보고자 한다.
- Figure 4(b)에서 볼 수 있듯이 수소는 사용처에 따라 다양한 압력 조건을 필요로 한다. 따라서 수소를 제조하는 시점에서 연료전지 자동차 충전을 위한 800 bar 이상의 고압 수소와 함께 수소 수요 변동에 따라 효과적으로 대응할 수 있는 캐스케이드 압력 시스템을 구축함으로써 수요처 다변화에 대응할 수 있는 구조를 갖추도록 하는 것이다. 물론 압축 시스템 및 고압 저장에 대한 투자비용이 매우 크기 때문에 공정 단순화 및 에너지 절감 방안이 필수적으로 동반되어야 하겠다.
가설 설정
- 그리고 천연가스로부터 수소 제조에 대한 환산인자(conversion factor)를적용하게 되면 투입되는 바이오가스로부터 얻을 수 있는 수소를 이론 적으로 계산할 수도 있다[15]. 바이오가스에서 메탄의 함량을 60%, 정제/고질화 효율을 90%라고 가정하고, 환산인자(3.295 kg CH4 = 1 kg H2)를 적용하게 되면 바이오가스 1 Nm3 투입되는 경우 약 1.3 Nm3의 수소를 생산할 수 있다.
질의응답
| 핵심어 | 질문 | 논문에서 추출한 답변 |
|---|---|---|
| 바이오가스는 주로 어떤 공정을 통해 제조되는가? | 바이오가스는 주로 유기물이 산소 희박한 환경에서 분해되며 메탄을 만들어내는 혐기소화(anaerobic digestion) 공정을 통해 제조된다. 바이오가스의 주요 구성성분은 메탄과 이산화탄소로써 Table 1에 정리하였으며, 매립지 바이오가스 및 천연가스 성분과 비교하였다. | |
| 주요 바이오가스 정제/고질화 기술은 어떤 것들로 대별되는가? | 또한, 상업화 설비를 위한 고질화 효율, 바이오메탄 수득율, 환경적 부작용 및 바이오가스 저장 등에 대한 기술에 까지 폭넓게 고찰되고 있다[6]. 주요 바이오가스 정제/고질화 기술은 물리적/화학적 흡수(absorption), 흡착(adsorption), 분리막 기술(membrane technology), 극저온 기술(cryogenic technology) 및 생물학적 방법(biological methods) 등으로 크게 구분된다. 이 중에서 상업적으로 가장 폭넓게 사용 되고 있는 흡착 기술인 PSA (pressure swing adsorption)는 약 94% 수율로 97% 고함량 메탄을 얻을 수도 있다[8]. | |
| 바이오가스 수증기 개질(SBR) 혹은 건식 개질(DR) 공정을 효과적으로 이용하기 위해서는 현재 무엇이 필요한가? | 하지만, Table 3에 열거한 수많은 연관된 반응식에서 볼 수 있듯이 반응을 적절히 조율하기기 쉽지 않다. 때문에 공정변수, 즉 반응온도와 압력 등을 세심하게 제어하는 것이 필요하며 무엇보다도 고온 및 카본 침적 환경에서도 안정적으로 반응할 수 있는 고내구성 촉매가 필요하다. |
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