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원자력 기반 열화학적 구리-염소 수소 생산 파일럿 공장의 비용 분석

전문가 제언: ○ 본문은 구리와 염소가 다섯 단계의 반응을 거쳐 물을 분해하여 수소를 생산하는 열화학적 폐쇄 루프 파일럿 공장의 경제성을 분석한 것이다. 이 공정의 화학적 및 열역학적 이론은 연속해서 분석되는 “구리-염소 사이클로 열화학적 수소 생산: 구리 산화염소 분해로부터 산소 방출”이 크게 참고가 될 것이다.

○ 본문에서 기기 비용의 참조로 사용한 황-옥소 사이클은 대략 다음과 같다. 첫째 액체-상에서 발열반응을 통하여 섞이지 않는 두 액체 상, L1(H2SO4+4H2O)과 L2(2HI+10H2O+8I2)를 만든다. 둘째 L2-상에서 HI를 분리한다. 셋째 HI를 열분해한다. 넷째 L1-상의 황산과 물을 분리한다. 다섯째 액체 황산의 기화시키고 여섯째 기체 황산을 분해한다. 그리고 마지막으로 삼산화황이 이산화황과 산소로 분해된다. 따라서 셋째 반응에서 수소가, 그리고 다섯째에서 일곱째까지 반응은 기체-상에서 진행되어 H2O, SO2와 산소를 생산한다. 이 가스들은 산소를 분리하고 냉각되어 다시 첫째 반응기로 돌아간다.

○ 본문에서 사용한 10분의 육 축소 법은 공장의 기기 가격의 기초적인 데이터도 결여되었거나 또는 전체 공정의 요소 가격을 세분할 수 없을 때 사용하는 매우 초기 단계의 공정 기기의 비용 산출 방법이다. 그것도 용량은 서로 다르지만 같은 공정을 사용할 때 유효하다. 따라서 본문과 같이 황-염소 사이클의 비용 데이터를 구리-염소 사이클에 직접 적용하는 것은 매우 위험하다.

○ 더구나 열화학적 사이클에서 중간 매질로 고체가 포함되는 경우 그 취급이 어렵고 기기의 비용이 높아 비효율적인 결과를 가져오기 쉽다. 참조로 이용한 공정인 황-옥소 사이클은 공정 중 고체상이 없다. 따라서 공정에 고체인 구리가 개입하는 구리-염소 사이클보다 훨씬 경제성에서 유리할 것이다.

○ 그 보다는 공정에 필요한 기기를 그 기능에 따라 분류하여 10분의 육 축소 법을 적용하는 것이 훨씬 더 정확하리라 생각된다. 이 경우 기기의 종류에 따라 지수는 0.6과 약간 다를 수 있다.

저자: Orhan, M.F., Dincer, I., Naterer, G.F.
자료유형: 학술정보