이온수송분리막을 이용한 무공해배출발전소(Zero-emission fuel-fired power plant with ion transport membrane)

전문가 제언

□ 제로배출무공해 발전소(ZEPP: Zero-emission power plant), 즉 ITM 공기분리 공정과 발전시스템의 통합 운영으로 연료 연소를 위한 산화제는 O2/CO2 혼합가스로서 연소하고, 액체 CO2의 열병합 발전에 의해 사이클 효율을 높이며 CO2를 쉽게 분리 할 수 있다. ZEPP 발전 이론은 1967년 Degtiarev와 Gribovski 등에 의해 처음으로 제안되었으며, ITM 공정은 고밀도, 비 다공성 세라믹 분리 막으로 구성되었다. 공기 중의 산소를 극저온 공기 분리공정 보다 간단한 설비로서 공기를 분리 할 수 있으며, 분리 후 배출 물은 CO2가 분리된 공해 없는 질소 성분뿐이다. 분리된 CO2는 지구 온난화 방지를 위해 1979년 Marchetti에 의해 제안된 해양에 격리 시키는 방안 등이 고려될 수 있다.

□ 특히 전류가 금속과 용액 사이에서 이동하며, 다소 가열된 상태에서 산소 분자가 고밀도 세라믹 층을 통과 한다는 이론을 노벨 수상자인 Walter Herman Nernst가 1899년에 발표하였다. 이때 산소 수송을 위한 추진력은 분리막 양단의 산소의 분압에 관계 되며, 산소의 분압은 전류의 세기 전위차에 영향을 준다는 사실을 후일 Einstein과의 협력으로 Nernst-Einstein 공식을 발표하였다. 오늘날 ITM 이론이 산업기술에 응용되기 까지는 Nernst의 발견 이후 100년이 지났다.

□ 현재까지 산화제인 산소와 연료 연소를 위한 산소 생산은 극저온 공기 분리 기술에 의존하고 있어 많은 시설 투자와 운전비용이 소요된다는 문제점을 안고 있다. 본 논문은 화력 발전소에서 새롭고 혁신적인 공기 분리 기술과 연소 후에 CO2를 용이하게 분리하는 무공해배출발전 (ZEPP) 기술과 이온수송분리막(ITM)에 의해 생성된 O2와 재순환 CO2 혼합 가스에 의한 연소 시스템에 관하여 논의 하였다.

□ 현재 미국 DOE 등에서는 에너지 환경을 위한 초대형 Project인 Vision 21 Project에서 ITM연구 개발을 진행 중에 있으며, 국내에서는 한국에너지기술연구원(KIER) 등에서도 연구가 진행 중이다. 지구 온난화 문제를 완화하기 위하여서는 CO2 대량 배출원인 발전소에서 단순히 분리하는데 그치지 말고 ITM과 같은 새로운 기술과 혁신적인 연소 시스템을 활용한 ZEPP 시스템 연구가 국내에서도 적극 추진되어야 할 것이다.

저자

E.Yantovski, JGorski, el al.

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2004

권(호)

29(12-15)

잡지명

Energy

과학기술
표준분류

에너지

페이지

2077~2088

분석자

박*준

분석물

• 이온수송분리막을 이용한 무공해배출발전소.pdf [199,112 byte]

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