막 분리공정의 연소 후 CO2포집에 대한 도전과 전망

전문가 제언

○ 기체분리 막에서 CO2분리는 섬유화학공정(CO2/HC), 천연가스와 바이오가스의 정제(CO2/CH4), CCS 및 수소생산(CO2/N2, CO2/H2) 등에서 수요가 급증할 것이다(2030년 CCS의 세계시장만 600조원 예상).

○ CO2분리 막은 연소 전, 후 포집에 적용 가능하므로 고온내열성, 투과도와 선택도의 상반관계 극복, 저렴하고 수명이 긴 막 소재를 개발해야 한다. 최근 촉진수송 막(FTM), 혼합 매트릭스 막(MMM), 고유기공을 가진 금속 막과 고분자막(PIMs) 및 탄소분자체 막 등으로 500℃ 이상에서 투과도 1000Barrer 이상, 선택도 50 이상의 우수한 막을 개발하여 실증연구를 하고 있으나 아직 상용화된 것은 없다.

- 한편 에너지소비를 줄이고 높은 투과도와 선택도를 동시에 얻기 위하여 역 선택성을 이용한 다단 배열의 공정 등을 개발하고 있다.

○ 본 연구는 연소 후 CO2포집용 막 분리공정에 대한 연구과제로 ①확실한 순도목표와 포집효율, ②포집CO2의 미소가스 허용농도, ③막 성능에 대한 수분의 영향과 대책, ④에너지비용과 설치비용의 상관관계(회피CO2배출량저감), ⑤내열성, 선택도, 투과도를 동시에 만족시킬 수 있는 저렴하고 내구성 있는 막소재개발, ⑥캐스케이드 공정의 장단점, ⑦미세 입자상물질의 막에 대한 영향, ⑧다른 포집방법보다 우수한 에너지효율의 입증 등을 제시하고 있다.

○ 연소 후 CO2포집을 위한 막 접촉기는 MEA 등의 용매를 사용하기 때문에 경쟁력이 없으므로 이온성 액체 등을 사용하여 단점을 해결해야 하지만 순 산소연소의 CO2포집은 농도가 아주 높기 때문에 경쟁력이 충분하므로 적극적인 막 재질과 공정연구가 필요하다.

○ 우리나라는 2008년부터 에기연을 중심으로 여러 막 재질과 공정을 연구하여 현재 IGCC/수소생산의 고온(500℃ 이상)용 Pd-Cu 금속 막의 공정설계와 파일럿을 완료하고 2018년 IGCC의 실증을 위하여 노력하고 있다.

저자

Elics Favre

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

환경·건설

연도

2011

권(호)

171

잡지명

Chemical Engineering Journal

과학기술
표준분류

환경·건설

페이지

782~793

분석자

박*서

분석물

• 막 분리공정의 연소 후 CO2포집에 대한 도전과 전망.pdf [248,805 byte]

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