초록 ▼

□ 연구개요
최근 들어, 주변에서 쉽게 구할 수 있으며 기존의 발전 공정에 활용하였을 때 온실가스 저감 효과를 얻을 수 있는 바이오매스에 대한 관심이 특히 높아지고 있으며, 이를 활용한 열분해, 가스화와 같은 변환 공정에 대한 연구도 활발히 수행되고 있다.
기존의 가스화 공정은 1) 반응기의 온도를 상승시키기 위해 긴 예열 시간(부분 산화 과정)을 필요로 하며, 이때 수반되는 열 손실 문제, 2) 가스화 반응의 온도를 유지하기 위해서 부분 산화 반응이 지속적으로 일어나야 되고, 이를 위해 산화제 공급 장치가 추가적으로 설

□ 연구개요
최근 들어, 주변에서 쉽게 구할 수 있으며 기존의 발전 공정에 활용하였을 때 온실가스 저감 효과를 얻을 수 있는 바이오매스에 대한 관심이 특히 높아지고 있으며, 이를 활용한 열분해, 가스화와 같은 변환 공정에 대한 연구도 활발히 수행되고 있다.
기존의 가스화 공정은 1) 반응기의 온도를 상승시키기 위해 긴 예열 시간(부분 산화 과정)을 필요로 하며, 이때 수반되는 열 손실 문제, 2) 가스화 반응의 온도를 유지하기 위해서 부분 산화 반응이 지속적으로 일어나야 되고, 이를 위해 산화제 공급 장치가 추가적으로 설비되어야 하기 때문에 반응기의 크기가 커지는 기술적 한계가 있다.
이에 따라 본 연구에서는, 기존의 가스화 반응기가 갖는 기술적 한계(1) 긴 예열 시간 및 열 손실, 2) 시스템 크기)를 해결할 수 있는 가스화 기술을 연구하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
바이오매스 물질 선정 및 바이오매스 가스화 반응 기초 실험
● 바이오매스 열분해 반응에 대한 질량 및 성분 분석 방법론 확립
● 반응 전/후의 질량 및 성분 변화 분석을 기반으로 한 최적의 바이오매스 물질 선정 기법 확립

열중량 분석을 통한 바이오매스 반응 분석
● 열중량 분석을 통한 바이오매스 열분해, 가스화 반응 분석 기법 확립
● 화학 반응 속도 이론을 이용한 활성화 에너지 계산 방법론 확립
● 바이오매스 열분해, 가스화 반응에 따른 생성물 분석 방법론 확립

플라즈마 반응 시스템을 통한 바이오매스 가스화 실험
● Microwave 플라즈마 반응 시스템 구축
● Rotating gliding arc 방전 플라즈마 방전 시스템 구축
● 플라즈마 반응 시스템을 통한 이산화탄소, 바이오가스(메탄-이산화탄소) 개질을 통한 수소 생산

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
기술적 측면
● 가스화 기술과 플라즈마 기술을 융합하여, 탄소중립 및 수소 경제와 관련된 연구 기술 분야에서 선 국내 및 국제 시장에서의 기술 경쟁력을 확보할 수 있음.
● 플라즈마 기술은 에너지, 물질 및 재료, 환경 등 모든 분야에서 활용되는 요소 기술로서, 이러한 요소 기술을 사용하고 있는 분야의 성장과, 특히 물질과 환경 분야의 기술적 진보를 유도할 수 있음
● 플라즈마를 이용한 이산화탄소 전환 및 개질 반응에 대한 기술은 기술 개발의 초기 단계로서, 기초 기술력을 확보할 수 있으며, 이를 발전시켰을 시 고효율의 이산화탄소 전환 및 고순도 수소 생산 시스템 및 지적재산권 확보를 통해 세계적인 기술 수준에 도달할 수 있음.

경제적 측면
● 바이오매스 폐기물을 재활용 하여 수소를 생산한다는 측면에서 폐기 비용의 절감뿐만 아니라 수소 판매에 따른 부가적 이익을 창출할 수 있음.
● 바이오매스 가스화를 통한 이산화탄소 저감 효과 외에도, 미래 수소 경제의 핵심 자원이 되는 수소를 생산할 수 있으며, 추가로 화학 제품의 원료로 사용되는 일산화탄소와 같은 고부가가치의 물질을 생산하여 경제적 이익을 창출할 수 있음.
● 플라즈마 개질 반응기는 이산화탄소를 배출하는 모든 분야에 설치할 수 있으므로, 특히 이산화탄소 배출량의 가장 큰 비중을 차지하는 산업 분야에 해당 기술을 적용하면, 배출권 거래제, 탄소세 등에 따른 기업들의 경제적 부담을 크게 줄일 수 있음.

사회적 측면
● 폐기물 재활용, 이산화탄소 활용, 수소 생산 시스템 설계 경험을 가진 인재를 양성하여, 탄소중립 및 수소 경제 시대에 요구되는 전문 인력을 양성할 수 있음.
● 바이오매스 폐기물과 이산화탄소를 재활용함과 동시에 수소를 생산할 수 있기 때문에, 지구 온난화 문제 해결에 일조할 수 있을 뿐만 아니라, 미래 수소 사회로의 도약에 큰 도움이 될 것으로 생각됨.
● 추후 신재생에너지 발전 단지와 폐기물 처리 시설 같이 신재생에너지원으로부터 얻은 전기를 수급하기 좋은 지역과 폐가스가 발생하는 곳에 설치하면, 폐기물 재활용, 온실가스 저감, 청정 수소 생산의 효과를 극대화 할 수 있으며, 이를 통해 탄소중립 목표에 도달하는 데 큰 도움이 될 것으로 예상됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 20
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 20
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• 3) 목표 달성 수준 ... 21
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 21
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 21
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 22
• 6. 참고문헌 ... 23
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 24
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 26
• 끝페이지 ... 36