전 세계 화석 연료 사용이 지속적으로 증가함에 따라 공기 중 이산화탄소(CO2) 농도가 수 세기에 걸쳐 증가하고 있다. 대기로의 CO2 배출을 줄이기 위한 방법으로, 주요 배출원인 발전소와 공장에 적용할 수 있는 이산화탄소 포집 및 저장(carbon capture and sequestration, CCS) 기술이 개발되고 있다. 기후 변화 완화 정책에 따라 negative emission 기술로 언급되는 공기 중 CO2 직접 포집 기술(direct air capture, DAC)은 CO2 농도가 0.04%로 매우 낮기 때문에 기존의 CCS 기술에 적용된 기술과 달리 흡착제를 이용한 저농도 CO2 포집 연구에 집중되어 있다. DAC 분야는 주로 CO2의 흡착을 이용한 습식 흡착제, 건식 흡착제, 아민 기능화된 소재, 이온교환 수지 등이 연구되었다. 흡착제 기반 기술은 흡착제 재생에 따른 고온 열처리 공정이 필요하기 때문에 추가적인 에너지 소모가 없는 분리막 기반의 공기 중 CO2 포집 기술의 잠재력이 크다. 분리막은 특히 실내 공기 CO2 저감 환기 시스템 및 실내용 스마트팜(smart farm) 시스템의 연속적인 CO2 공급에 사용될 수 있을 것으로 기대된다. CO2 처리 기술은 기후 변화를 완화하기 위한 수단으로 개발이 지속되어야 하며 효율적인 공정 설계와 소재 성능 향상을 통해 공기 중 CO2 포집의 효율을 높일 수 있을 것이다.
전 세계 화석 연료 사용이 지속적으로 증가함에 따라 공기 중 이산화탄소(CO2) 농도가 수 세기에 걸쳐 증가하고 있다. 대기로의 CO2 배출을 줄이기 위한 방법으로, 주요 배출원인 발전소와 공장에 적용할 수 있는 이산화탄소 포집 및 저장(carbon capture and sequestration, CCS) 기술이 개발되고 있다. 기후 변화 완화 정책에 따라 negative emission 기술로 언급되는 공기 중 CO2 직접 포집 기술(direct air capture, DAC)은 CO2 농도가 0.04%로 매우 낮기 때문에 기존의 CCS 기술에 적용된 기술과 달리 흡착제를 이용한 저농도 CO2 포집 연구에 집중되어 있다. DAC 분야는 주로 CO2의 흡착을 이용한 습식 흡착제, 건식 흡착제, 아민 기능화된 소재, 이온교환 수지 등이 연구되었다. 흡착제 기반 기술은 흡착제 재생에 따른 고온 열처리 공정이 필요하기 때문에 추가적인 에너지 소모가 없는 분리막 기반의 공기 중 CO2 포집 기술의 잠재력이 크다. 분리막은 특히 실내 공기 CO2 저감 환기 시스템 및 실내용 스마트팜(smart farm) 시스템의 연속적인 CO2 공급에 사용될 수 있을 것으로 기대된다. CO2 처리 기술은 기후 변화를 완화하기 위한 수단으로 개발이 지속되어야 하며 효율적인 공정 설계와 소재 성능 향상을 통해 공기 중 CO2 포집의 효율을 높일 수 있을 것이다.
As the demand for fossil fuels continues to increase worldwide, carbon dioxide (CO2) concentration in the air has increased over the centuries. The way to reduce CO2 emissions to the atmosphere, carbon capture and sequestration (CCS) technology have been developed that can be applied to power plants...
As the demand for fossil fuels continues to increase worldwide, carbon dioxide (CO2) concentration in the air has increased over the centuries. The way to reduce CO2 emissions to the atmosphere, carbon capture and sequestration (CCS) technology have been developed that can be applied to power plants and factories, which are primary emission sources. According to the climate change mitigation policy, direct air capture (DAC) in air, referred to as "negative emission" technology, has a low CO2 concentration of 0.04%, so it is focused on adsorbent research, unlike conventional CCS technology. In the DAC field, chemical adsorbents using CO2 absorption, solid absorbents, amine-functionalized materials, and ion exchange resins have been studied. Since the absorbent-based technology requires a high-temperature heat treatment process according to the absorbent regeneration, the membrane-based CO2 capture system has a great potential Membrane-based system is also expected for indoor CO2 ventilation systems and immediate CO2 supply to smart farming systems. CO2 capture efficiency should be improved through efficient process design and material performance improvement.
As the demand for fossil fuels continues to increase worldwide, carbon dioxide (CO2) concentration in the air has increased over the centuries. The way to reduce CO2 emissions to the atmosphere, carbon capture and sequestration (CCS) technology have been developed that can be applied to power plants and factories, which are primary emission sources. According to the climate change mitigation policy, direct air capture (DAC) in air, referred to as "negative emission" technology, has a low CO2 concentration of 0.04%, so it is focused on adsorbent research, unlike conventional CCS technology. In the DAC field, chemical adsorbents using CO2 absorption, solid absorbents, amine-functionalized materials, and ion exchange resins have been studied. Since the absorbent-based technology requires a high-temperature heat treatment process according to the absorbent regeneration, the membrane-based CO2 capture system has a great potential Membrane-based system is also expected for indoor CO2 ventilation systems and immediate CO2 supply to smart farming systems. CO2 capture efficiency should be improved through efficient process design and material performance improvement.
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제안 방법
포집, 정제 및 150 bar에서의 압축비용은 톤당 $94~232로 보고하였다[29]. Climeworks는 공기 중 80%의 CO2를 포집하여 합성 디젤로 전환하는 파일럿 공정을 진행하였고, Global thermostat은 상업용 규모의 온실 CO2 공급 시스템을 구축하였다. Infinitree는 이온교환 흡착제 기반의 수분 스윙 공정을 통해 포집한 CO2를 농작물에 공급하는 도시 농업 프로젝트를 진행하였다(Table 1).
얇은 폴리프로필렌 필름에 아민계 음이온 교환 수지가 분산된 형태로 건조시 CO2를 흡착하고, 수분이 있을 때 CO2를 탈착하며, 수분 스윙을 사용하면 에너지 소비를 줄일 수 있다고 보고 하였다. 또한 고분자 이온성 액체(polymeric ion liquids) 가 CO2 흡수 메커니즘에서 CO32- 에서 HCO3- 로 변환하며 친수성이 감소될 때 물을 배출시켜, 열을 제거할 수있는 에너지 효율이 높은 흡착제를 설계하였다[20].
후속연구
반면 실내 공기 질 개선 측면에서 분리막은 즉각 적인 실내 CO2 농도 저감 효과의 이점이 있고, 포집한 CO2를 농업이나 바이오연료 생산을 위한 온실에 즉각 공급할 수 있다는 장점을 갖는다. 효율적인 공정 설계와 분리막 투과도 향상을 통해 공기 중 CO2 포집의 효율을 높일 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
CO2 배출을 억제하기 위하여 화석연료 기반의 대형 공정에 대해서 어떠한 기술이 제안되고 있는가?
CO2 배출을 억제하려는 노력으로 화석 연료 기반의 발전소, 시멘트 공장, 정유 공장과 같은 대형 공정에서 발생하는 CO2 제거를 위해 이산화탄소 포집 및 저장 (carbon capture and sequestration, CCS)이 제안되고 있다. CCS 기술은 연소 가스로부터의 CO2 포집, 파이프라 인으로의 CO2 수송, 그리고 CO2 저장의 단계로 나눌 수있다.
CCS 기술은 어떻게 나누어 지는가?
CO2 배출을 억제하려는 노력으로 화석 연료 기반의 발전소, 시멘트 공장, 정유 공장과 같은 대형 공정에서 발생하는 CO2 제거를 위해 이산화탄소 포집 및 저장 (carbon capture and sequestration, CCS)이 제안되고 있다. CCS 기술은 연소 가스로부터의 CO2 포집, 파이프라 인으로의 CO2 수송, 그리고 CO2 저장의 단계로 나눌 수있다. CCS 기술 중 CO2 포집 기술은 전체 비용의 70% 이상을 차지하고 연소 전 포집(pre-combustion capture), 순산소 포집(oxy-fuel), 연소 후 포집(post-combustion capture)로 분류된다.
자연의 탄소 순환을 능가하는 온실가스 배출로 인해 나타나는 기후변화에는 어떠한 것들이 있는가?
현재의 산업구조는 주로 화석 연료의 사용에 의존하고 있으며 이러한 화석 연료의 연소는 자연의 탄소 순환을 능가하는 수준의 온실가스(greenhouse gases)를 배출한다. 이로 인해 해수면 상승, 표면 온도 상승 등의 기후 변화가 발생하였고 이를 억제하기 위한 노력이 지속되고 있다. 기후변화에 관한 정부 간 협의체(The inter-governmental panel on climate change, IPCC) 보고자 료에 따르면, 온실 가스 중 이산화탄소 배출량은 매년 꾸준히 증가하여 공기 중 CO2 농도가 산업화 이전보다130 ppm 이상, 10년 전보다 25 ppm 이상 증가하여 2020 년 현재에는 417 ppm에 도달했다(Fig.
참고문헌 (29)
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