초록 ▼

□ 연구개요
모델-공정 불일치 문제가 있는 CCU (Carbon Capture & Utilization) 공정에 머신러닝 기법 적용하여 데이터 처리, 공정 제어 및 최적화 성능을 향상시킬 수 있는 CCU DT 통합 시스템을 구축함.

□ 연구 목표대비 연구결과
목표: CCU 공정에 대한 기본 DT 기술 개발
성과: 이산화탄소 활용한 고부가가치 물질인 메탄올 생산 및 암모니아 동시 생산 공정에 대한 Digital Twin 기술을 개발하고 이를 비교 분석함.
목표: CCU 공정에 대한 DT 기술 기반 최

□ 연구개요
모델-공정 불일치 문제가 있는 CCU (Carbon Capture & Utilization) 공정에 머신러닝 기법 적용하여 데이터 처리, 공정 제어 및 최적화 성능을 향상시킬 수 있는 CCU DT 통합 시스템을 구축함.

□ 연구 목표대비 연구결과
목표: CCU 공정에 대한 기본 DT 기술 개발
성과: 이산화탄소 활용한 고부가가치 물질인 메탄올 생산 및 암모니아 동시 생산 공정에 대한 Digital Twin 기술을 개발하고 이를 비교 분석함.
목표: CCU 공정에 대한 DT 기술 기반 최적화 기술 개발
성과: 이산화탄소 활용한 고부가가치 물질인 메탄올 생산 공정에 대한 Digital Twin 기술 개발하고 Uncertainty 고려한 Data driven model 구성 후 최적화.
목표: CCU 공정에 대한 DT 기술 기반 경제성 분석 기술 개발
성과: 이산화탄소 활용한 고부가가치 물질인 DMC 생산 공정에 대한 Digital Twin 기술 개발하고 경제성에 가장 큰 영향을 미치는 요소가 무엇인지 밝힘.
목표: DT 기술 기반 데이터 처리 및 최적 제어 기술 개발
성과: Fed-batch 반응기의 데이터를 기반으로 Latent variable modelling을 수행하고 이를 이용하여 신뢰도 기반 최적 제어 기술을 개발함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
2020년을 기준으로 했을 때, 전세계적으로 대규모 상업용 탄소 포집 설비가 운영 중이며 연간 최대 4천만톤의 CO2가 포집되고 있지만, 포집된 CO2를 CCU 기술을 통해 고부가가치 물질로 전환하여 활용하는 시장은 아직 형성 전단계이다. 즉, CCU 기술은 신기술 개발, 최적화 및 상업화에 대한 연구 가능성이 매우 큰 신산업 분야이며 향후 전세계적인 친환경 정책 강화로 인하여 점진적으로 시장이 형성되어 지속 성장할 것으로 전망된다.
본 연구 개발의 내용을 바탕으로, 정부의 기술혁신 로드맵에 따른 CCU 관련 Digital transformation 기술의 상용화 여건 마련에 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.
개발된 연구 내용을 바탕으로 전문가 자문 등의 역할 수행을 통해 지역 내 화학 회사에서 실제로 겪고 있는 CCU 혹은 CCUS 관련 모델-공정 불일치 문제를 해결함으로써 기업의 기술 경쟁력 확보에 이바지할 수 있을 것으로 생각된다. 나아가 울산 지역 화학 산업의 친환경 에너지 및 자동화 기술의 전반적인 수준 향상에 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 최종 연구 목표 ... 4
• 1.2. 연구 내용 ... 4
• 1.3. 연구의 필요성 ... 4
• 1.4. 연구 추진 전략 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2.1. Methanol 및 Ammonia 생산 CCU 공정 모델링 및 경제성 분석 ... 6
• 2.2. 불확실성 고려한 CCU 공정 모델링 및 머신러닝 기법 활용한 최적화 기술 개발 ... 7
• 2.3. 저탄소 고부가가치 물질 생산 공정 설계와 환경 영향 평가 ... 9
• 2.4. 이산화탄소 유입량 불확실성 고려한 CCU 공정 경제성 분석 및 최적화 ... 11
• 2.5. DT 기술 활용한 제어 시스템 개발 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 자체점검표 ... 15
• 7. 참고문헌 ... 15
• 끝페이지 ... 27