초록 ▼

IV. 정보조사 결과
기술동향과 최신 기술 정보를 습득하기 위해 본 정보조사사업에서는 핵심기술 파악을 위하여 대학, 회사 및 국가 연구소를 중심으로 방문지를 선정하였으며 구체적인 정보 조사 결과는 아래와 같다.

▼ CO₂ 포집용 차세대 흡수제 및 공정 기술
차세대 이산화탄소 흡수제에 대한 다양한 조업조건에서의 성능개선이 필요하며, 이를 위해 신흡수제 설계 및 제조방법, 공정에 대한 정보를 수집
- 신형 아민 제조 기술 : 아민의 구조를 개선하여 고효율화 하고자 하며, 이를 위한 Ste

IV. 정보조사 결과
기술동향과 최신 기술 정보를 습득하기 위해 본 정보조사사업에서는 핵심기술 파악을 위하여 대학, 회사 및 국가 연구소를 중심으로 방문지를 선정하였으며 구체적인 정보 조사 결과는 아래와 같다.

▼ CO₂ 포집용 차세대 흡수제 및 공정 기술
차세대 이산화탄소 흡수제에 대한 다양한 조업조건에서의 성능개선이 필요하며, 이를 위해 신흡수제 설계 및 제조방법, 공정에 대한 정보를 수집
- 신형 아민 제조 기술 : 아민의 구조를 개선하여 고효율화 하고자 하며, 이를 위한 Steric Hindered Group의 변형으로 아미노기에 hindered group를 형성하게 하여 재생을 용이하게 하여 재생에너지를 낮출 수 있는 기슬, Hidroxy group 인 OH의 변형으로 electron acceptor(activation of amino group)와 물에 대한 용해성을 증가하고(hydrophilic), 수소 bond를 형성하며 이는 비점을 증가하고 휘발도를 조절할 수 있는 기술, 이미노기는 electron donor이며 CO₂와 반응하고(카바메이트 또는 바이카보네트 형성), Proton acceptor(formation of protonated cation), 1~3급 아민으로 구성되어 있어 다양한 변화를 통한 신형 아민 설계 및 제조 기술
- 차세대 흡수제 기술 : 최적의 흡수제를 도출을 위한 전산 분자 설계, 고효율 CO₂ 포집성능 개선(흡수제의 순환량 줄임), 흡수 속도 개선, 30% 정도의 반응열을 줄일 수 있는 흡수제 합성, 배가스 중 불순물에 대한 내구성이 높으며 부식과 휘발성이 낮은 첨가제 혼합 기술
- 흡수제 선정 및 성능평가 기술 : 설계된 흡수제 중에서 우수한 흡수제 스크린 방법, 흡수능 및 재생성이 높은 흡수제 평가, 흡수제의 반응열 측정 등과 같은 최적 흡수제를 선정하고 이에 대한 엔지니어링 자료 확보를 위한 기초 데이터 확보 기술
- 공정 기술 : 신형 흡수제를 이용한 포집 공정을 설계, 제작 및 운전을 통한 공정 최적화 기술

▼ 차세대 흡수제를 이용한 분리막 제조 기술
아미노액시드계 이온성액체를 이용한 CO₂/N₂ 선택도가 높고 고투과성인 고분자 분리막 제조 및 응용에 대한 정보를 수집
- 고분자를 이용한 분리막 제조 기술 : 고분자를 이용하여 열적으로 안정한 중공사 막, nonsolvent-induced phase separation에 의한 중공사 막, 기능성 막 분리를 위한 무기-유기 하이브리드 분리막 제조 기술
- 이온성액체 기반 분리막 이용 이산화탄소 분리 기술 : 아미노액시드 이온성액체를 기반으로 하는 촉진수송막을 이용한 이산화탄소 분리의 우수하며, glycine, alanine, proline를 가지는 tetrabutylphosphonium 아미노액시드 이온성액체를 기반으로 한 분리막 제조 기술 (tetrabutylphosphonium proline 기반 촉진 수송막은 이 산화탄소 투과도가 기존 분리막의 2배 이상의 투과도를 보임)

▼ 비수계 이산화탄소 흡수제 제조 기술
이산화탄소 포집 및 산성가스 제거하기 위한 차세대 비수계 흡수제인 CO₂BOL(CO₂-binding organic liquids) 합성 기술에 대한 정보를 수집
- 1세대 CO₂BOL을 이용한 CO₂ capture 기술 : 아민과 알코올로 구성되어 있는 혼합물로 CO₂를 첨가했을 때 극성이 바뀌는 용매로서, 염기 화합물로는 염기도가 큰 DBU, TMG, Barton's base, 그리고 Hunig's base 등이 사용되고 알코올로는 methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, 그리고 hexanol 등을 사용하여 CO₂ 흡수매체로 활용 기술
- 2세대 CO₂BOL을 이용한 CO₂ capture 기술 : 1세대 CO₂BOL은 비교적 손쉽게 원료를 구할 수 있다는 장점이 있지만 CO₂를 흡수 재생하는 과정에서 끓는점이 상대적으로 낮은 알코올이 소비되어 점점 흡수량이 감소하는 단점이 있어, 이를 극복하기 위해 아민과 알코올이 한 분자내에 존재하는 2세대 CO₂BOL에 대한 합성 기술
- BOL을 이용한 acid gas 분리 기술 : BOL(Binding Organic Liquid)을 이용하여 황화합물을 제거로써, DBU와 1-hexanol 혼합물 등과 같은 1세대 CO₂BOL을 이용한 COS나 CS₂, SO₂ 등과 같은 황화합물 제거 기술

▼ 시뮬레이터를 이용한 차세대 흡수제 및 공정 설계 기술
차세대 흡수제를 이용한 CO₂ 포집 공정 설계, 흡수제를 이용한 조업조건에 따른 운전, 흡수제 특성에 따른 적용공정 분석에 대한 정보를 수집
- 공정 시뮬레이터 활용 기술 : ProTreat 시뮬레이터를 활용하여 많은 종류의 amine류에 관한 제공 데이터를 이용한 수계 혼합 흡수제를 설계, 시험하지 않고도 그 특성을 예측, AspenPlus를 이용한 모사결과를 상호 비교 검증, 공정 설계시 column internal 구조의 변화에 따른 영향을 예측할 수 있는 기술
- 차세대 흡수제를 이용한 CO₂ 포집 공정 설계 : ProTreat 시뮬레이터를 활용하여 차세대 흡수제의 물성 예측 및 이용한 격상 공정 설계 기술

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 8
• 그림목차 ... 9
• 표목차 ... 12
• 제1장 서론 ... 13
• 제1절 기술의 개요 ... 13
• 제2절 연구의 필요성 ... 15
• 제3절 연구 목표 ... 18
• 1. 목표 ... 18
• 2. 수집 대상 기술 내용 ... 19
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 21
• 제1절 이산화탄소 포집 및 저장 기술 ... 21
• 제2절 국내외 CCS 기술개발 현황 ... 31
• 1. 국외 현황 ... 31
• 2. 국내 현황 ... 43
• 제3절 차세대 흡수제 및 공정 개발현황 ... 47
• 제3장 사업 내용: 방문조사 기관별 수집자료 분석 ... 57
• 제1절 일본 RITE ... 57
• 1. RITE (http://www.rite.or.jp) ... 57
• 2. 주요 기술개발 현황 ... 58
• 3. 협력방안 ... 75
• 4. 결론 ... 75
• 제2절 일본 KOBE 대학 ... 77
• 1. Kobe 대학 화학과학맨지니어링 학과 (http://www.Kobe-u.ac.jp/) ... 77
• 2. 주요 기술개발 현황 ... 78
• 3. 협력방안 ... 82
• 4. 결론 ... 83
• 제3절 미국 PNNL ... 84
• 1. PNNL 소개 (http://www.pnnl.gov) ... 84
• 2. 주요 기술개발 현황 ... 87
• 3. 협력방안 ... 94
• 4. 결론 ... 95
• 제4절 미국 Optimized Gas Treating Inc. ... 97
• 1. 회사 현황 및 방문 목적 ... 97
• 2. CO₂ 습식포집 공정과 OGTRT의 연구개발 ... 98
• 3. ProTreat 모사기의 특징 ... 98
• 4. 습식공정 개발연구에서 ProTreat의 유익 ... 100
• 5. ProTreat의 Rate-based 시뮬레이션의 실 예 ... 100
• 6. 협력 방안 ... 105
• 7. 결론 ... 105
• 제4장 사업의 목표달성도 및 국내 파급 효과 ... 107
• 제5장 사업 결과의 활용 ... 110
• 제6장 Reference ... 112
• 수집자료 ... 114
• 끝페이지 ... 165