초록 ▼

연구의 목적 및 내용
① 본 연구는 기존의 습식화학흡수법을 응용하여 아민계 흡수제 대신 알칼리 폐수에 온실가스인 CO2를 포집할 수 있으며 폐수를 중화 처리 할 수 있음.
②기존의 고가의 흡수제가 아닌 발생되는 알칼리 폐수를 사용하므로 운용 및 설비비용 절감
③본 연구는 고온고압에서 carbonate를 생성하는 기존방식과는 달리 금속이온과 carbamate 및 carbonate 이온의 직접적인 반응을 통해 상온상압에서 carbonate를 생성하는 것이 가능함.
④ 배출된 온실가스를 재이용(CR : CO2 Reu

연구의 목적 및 내용
① 본 연구는 기존의 습식화학흡수법을 응용하여 아민계 흡수제 대신 알칼리 폐수에 온실가스인 CO2를 포집할 수 있으며 폐수를 중화 처리 할 수 있음.
②기존의 고가의 흡수제가 아닌 발생되는 알칼리 폐수를 사용하므로 운용 및 설비비용 절감
③본 연구는 고온고압에서 carbonate를 생성하는 기존방식과는 달리 금속이온과 carbamate 및 carbonate 이온의 직접적인 반응을 통해 상온상압에서 carbonate를 생성하는 것이 가능함.
④ 배출된 온실가스를 재이용(CR : CO2 Reuse)할 수 있는 방안을 제시함으로써 이산화탄소 저장문제를 현실적으로 해결할 수 있음.

연구결과
1. 금속탄산염의 생성 및 이온성 이산화탄소 생성결과
1) 금속탄산염의 생성결과
- CaCO3와 BaCO3의 경우는 자유에너지의 값이 비교적 낮아 반응시 즉각적인 반응이 이루어진다는 것을 예측할 수 있으나, MgCO3의 경우는 그 값이 상대적으로 낮기 때문에 반응시 floc이 형성이 되지만 다른 외적인 요인에 의하여 이를 방해할 수 있음을 생각할 수 있음.
2) 모사폐수에 의한 탄산염 생성
- KOH는 아민용액과 그 경향이 비슷함을 근거로 CaCO3가 형성이 되었을 것으로 기대를 하였지만, XRD의 결과로 미루어 볼 때 탄산염의 생성은 극히 미비하였던 것으로 확인이 되었음.
- 이는 아민용액과 이산화탄소와의 반응과는 다르게 KOH의 경우는 흡수된 이산화탄소를 결합하여 trap할 수 있는 내부 에너지가 부족하기 때문으로 판단이 됨.
- NaOH도 마찬가지로 흡수된 이산화탄소를 이온성구조로 내부에 trap할 수 있는 기작이 부족하여 투입된 Ca이온과의 결합이 유도되지 않아 탄산염의 침전물을 생성이 되지않은 것으로 판단되었음.
3) 해수를 이용한 금속탄산화
- 해수염을 이용한 이산화탄소 고정화는 크게 CaCO3, MgCO3, BaCO3로 고려를 하였으며, NaCl의 용해도가 포화된 것을 고려하여 NaCl에 대한 분석을 추가하였음.
- 결과로 도출된 peak의 대부분은 NaCl이었음을 알 수 있었으며, NaCl의 농도가 높기때문에 CaCO3에 대한 peak가 비교적 작게 도출이 되었다는 것을 알 수 잇었음.
- 세척후에는 다른 그림과 다르게 NaCl의 농도가 현저하게 낮아져서 NaCl이 거의 없다는 것을 알 수 있음.
- 세척후에는 각 peak가 standard에 맞게 일치하는 모습을 볼 수 있으며, 따라서 해수염을 이용시에는 NaCl을 제거하기 위하여 세척등의 방법이 필요하다는 것을 알 수 있었음.

연구결과의 활용계획
① 혼합가스에서의 CO2를 얻기 위한 분리 정제기술에 대한 원천기술 확보를 통한 이화탄소 고정화 기술의 국산화
② 개발된 기술 및 공정의 타 산업으로의 응용 : 폐기물산업, 이산화탄소 저감 산업, 시멘트 및 건설폐자재 이용 재활용 산업
③ 분리된 이산화탄소의 Reuse를 통한 경제적 가치 산출 및 온실가스 저감
④ 온실가스 저감에 따른 CDM사업화의 가능성
⑤ 산업폐수를 중화하기 위한 추가 비용의 절감
⑥ 생성된 탄산염의 재이용에 따른 경제적 부가가치 창출 : 해수내 금속이온을 분리 및 정제하여 국가 기반산업에 활용될 수 있는 원천 자원의 확보방안 모색

Abstract ▼

Purpose&contents
Wet chemical absorption method is one of the CCS technology which eliminates CO₂ through the reaction between the amine of absorbents and CO₂. The reacted carbon dioxide exists in the solution as the form of ' carbamate ion' and it is detached again by heati

Purpose&contents
Wet chemical absorption method is one of the CCS technology which eliminates CO₂ through the reaction between the amine of absorbents and CO₂. The reacted carbon dioxide exists in the solution as the form of ' carbamate ion' and it is detached again by heating. Carbon dioxide also eliminated by the reaction with hydroxyl, forming ' carbonate ion' . These carbamate and carbonate ions are easily combine with heavy metal ions and creates stable and valuable metal carbonates like ZnCO₃, BaCO₃ and so on. We perceived on this reation and this study will use alkali metal wastewater containing amine and hydroxyl as the substitute of chemical absorbent to produce the carbonates. The ultimate goal of this study is to verify the mechanism of the metal carbonates forming and to capture and store carbon dioxide using akali metal wastewater and finally estimate the economic efficiency.

Result
1. Result of formation: Metal carbonate salt and ionic CO2
1) Result of Metal carbonate salt formation
- For CaCO3 and BaCO3, Gibbs free energy is relatively low and it is predicted that immediate reaction can occur. However, for MgCO3, Gibbs free energy is higher than CaCO3 and BaCO3. So floc can be formed but it can be interfered by other external factors.
2) Carbonate salt formation by mimicking seawater
- It is expected that CaCO3 would be formed when KOH solution is used since its property is similar with amine solutions. However, considering XRD results, it was proven that very little amount of carbonate salt was formed.
- It is thought that unlike amine solutions, internal energy of KOH was not enough to trap and combine absorbed carbon dioxide.
- For the same reason as above, little amount of carbonate salt might be formed in NaOH solution.
3) Metal carbonation using seawater
- CaCO3, MgCO3, and BaCO3 was considered when carbonation was achieved using seawater. Also, considering the saturation solubility of NaCl, analysis for NaCl was added.
- Most of the peaks obtained as results indicated NaCl and the peaks for CaCO3 were relatively low since the peaks for NaCl were too high.
- After washing, concentration of NaCl was drastically lowered and NaCl seemed to be almost never exist.
- After washing, each peak coincided with standard peaks. Hence it is concluded that removal of NaCl is required when trying to utilize metal carbonation salt formed by seawater.

Expected Contribution
1. Achieving domestic production of technologies for carbon fixation through securing original technologies for separation and purification of carbon dioxide in mixed flue gas
2, Application to developed technologies and processes: Waste industry, Carbon dioxide reduction business, recycling business utilizing cement and construction wastes.
3. Production of economic value and reduction in greenhouse gases through reuse of separated carbon dioxide.
4. Possibility of CDM commercialization through greenhouse gas reduction
5. Reduction in extra costs to neutralize industrial waste water
6. Creating economic added value by utilizing metal carbonate salts: Finding ways to secure original resources which can be used to national foundation business through separating and purifying metal ions contained in seawater

목차 Contents

• 핵심연구사업 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 13
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 15
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 60
• 5. 연구 성과 목표 ... 64
• 6. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 65
• 7. 연구결과의 활용계획 ... 66
• 8. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 71
• 9. 참고문헌 ... 77
• 10. 연구성과 ... 82
• 끝페이지 ... 97