본 연구에서는 이산화탄소 흡수/재생 공정에 효율적으로 적용할 수 있는 아미노산염 흡수제의 연속재생을 통해 재생효율을 확인하였다. 재생효율은 공정적용에 있어 경제성에 큰 영향을 끼치는 인자로, 보다 경제성 있는 이산화탄소 흡수/재생 공정 확립을 위해 연속재생 실험을 진행하였다. 실험에 사용한 아미노산염은 Potassium L-lysinate와 Potassium L-alaninate이며, 각 아미노산과 Potassium hydroxide(KOH)를 1:2 몰비로 혼합하여 사용하였다. 흡수제의 재생 효율을 확인하기 위해 두 물질에 이산화탄소를 충분히 흡수시킨 후 가열을 통해 이산화탄소 탈리실험을 진행하였다. 반응초기에는 L-alanine의 반응속도가 빠르게 이루어졌으나, 시간이 지남에 따라 흡수량이 보다 큰 L-lysine이 높은 농도의 이산화탄소를 배출하였다. 두 물질의 재생효율을 비교하였을 때, L-alanine은 47.26%, L-lysine 은 62.11%로 L-lysine이 더 높은 재생효율을 나타내었다. 흡수량 및 재생효율이 좋은 L-lysine을 이용한 연속재생 실험결과, 재생횟수가 증가함에 따라 재생효율이 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

폐시멘트, 폐콘크리트, 제강 슬래그, 폐수 등을 포함하여 다양한 폐기물들이 여러 산업으로부터 배출되고 있다. 그런데 이러한 폐기물들은 Mg2+ 이온, Ca2+ 이온을 다량 포함하고 있다고 알려져 있다. 폐기물 처리 시 이러한 금속 이온을 활용한다면 MgCO3, CaCO3 등 다른 유용한 물질로 전환시킬 수 있다. 이를 위해 지구온난화를 일으키는 주요 원인으로 알려진 이산화탄소를 사용할 수 있고, 이는 이산화탄소 저감 및 폐기물 처리를 동시에 해결할 수 있을 것으로 보인다. 본 연구에서는 CO2의 용이한 전달을 돕기 위한 습식 흡수제에 대해 제안하고 Henry constant, Diffusivity, 총괄반응속도상수(kov)를 측정하였다. 흡수제는 7 wt% 암모니아, 3 wt% ʟ-Arginine, 1 wt% 부식방지제(Imidazole과 1,2,3-Benzotriazole)를 물에 녹여 제조하였다. 암모니아는 기존에 습식흡수제로 사용되던 MEA보다 저렴한 가격을 가지고 있으며 CO2 흡수 능력 또한 우수하다고 알려져 있다. 최근 아미노산은 우수한 CO2 흡수능력과 친환경적인 특성으로 많은 연구가 진행되고 있으며 두 종류의 부식방지제는 암모니아에 의해 발생할 수 있는 플랜트 장비의 부식을 방지하기 위해 첨가되었다. 303.15 K에서 333.15 K의 온도에서 실험이 진행되었으며 실험 결과와 CO2/N2O analogy를 이용해 각 값을 계산하였다.

In order to cope with some drawbacks of conventional CCS (Carbon Capture and Storage) technologies, the new way to deal carbon dioxide have been studied a lot. One way to deal emitted carbon dioxide is to convert carbon dioxide into metal carbonate salt which can be used for various purposes such as raw materials for construction, additives for paper-making industries and so on. In this method, securing the source for metal cation is important and in this research, concentrated industrial wastewater was used to supply metal cation. In the wastewater, calcium and magnesium ions were dissolved and this could make cpatured carbon dioxide to be converted to metal carbonate salts. As a result of the chemical conversion, the amount of carbon dioxide converted to the precipitated salts and the crystal structures of them were suggested. To verify the crystal structures and the composition of salt mixtures, Scanning Electron Microscope and X-Ray Diffraction analysis were utilized.

This research deals with carbon dioxide utilization using amino acid salt solution. Energy-efficient CCU (carbon capture and utilization) technology in which no thermal desorption step is required was suggested. Waste concrete was considerd as Ca2+ source. (1.5 M potassium glycinate + 0.15 M piperazine) was used. After solution is saturated with carbon dioxide, 25wt% 100 ml of calcium chloride solution to replace Ca2+ from waste concrete in experiment was added. And then, precipitated calcium carbonate (PCC) was formed. As a result of absorption experiments of (1.5 M potassium glycinate + 0.15 M piperazine), CO2 loading value for the first absorption and reabsorption step was 0.7354 and 0.2848 mol CO2/ mol absorbent, respectively. Also, the yield of PCC formation of (1.5 M potassium glycinate + 0.15 M piperazine) was 43.63%. Based on these data, the amount of CO2 reduction was calculated. Calcium carbonate can be classified into calcite, vaterite, and aragonite according to their crystal structures and morphology. XRD and SEM analysis were performed and the result showed that the morphology of produced PCC salt was vaterite.

석탄가스화복합발전(IGCC)에서 생성되는 합성가스 중의 이산화탄소를 가스터빈 연소전에 포집하는 기술은 이산화탄소 포집 기술중 연소 전 포집기술로 분류되는데, 연소전 이산화탄소 포집 기술은 크게 습식흡수제를 이용하여 포집하는 습식기술과 건식흡수체를 이용하여 포집하는 건식기술로 분류된다. 습식흡수제를 이용한 흡수법은 기존의 화학, 가스정제 등의 고압 공정에서 황화수소 또는 이산화탄소 제거를 위해 사용되어 왔으며 물리흡수제로 분류되는 DMPEG를 흡수제로 사용하는 Selexol 공정, MeOH을 흡수제로 사용하는 Rectisol 공정, NMP를 사용하는 Purisol 공정이 있으며 Sulfolane과 아민흡수제를 혼합하여 사용하는 Sulfinol공정의 물리-화학 혼합흡수제 및 aMDEA로 대표되는 화학흡수제를 사용하는 방법으로 나눌 수 있다. 물리흡수제를 이용한 이산화탄소의 흡수는 고압에 의한 물리적 포집으로 화학적 결합을 하는 화학흡수제와는 구별되며 화학흡수제는 압력의 영향보다는 흡수제의 반응기에 의한 흡수제-이산화탄소의 화학적 결합이 주를 이루고 물리-화학 혼합흡수제의 경우에는 물리흡수제와 화학흡수제의 장점을 결합하여 공정의 효율을 높이기 위한 방법으로 사용된다. 상기 5개 흡수제를 이용한 공정은 고압의 산성가스 처리 공정 중 가장 널리 알려진 공정이지만 IGCC에 적용되어 상용화 된 사례는 아직 없으며, 네덜란드의 Buggenum IGCC에서 향후 Magnum IGCC의 Full-scale 이산화탄소 포집을 위해 DMPEG 흡수제를 사용한 Selexol 공정을 사용하여 IGCC적용을 위한 연구를 진행 중에 있다. 그 외에는 스페인의 Puertolano IGCC에서 연구를 위한 목적으로 aMDEA공정을 설치하여 이산화탄소 포집에 관한 연구를 수행 중에 있다. 본 논문에서는 IGCC와 유사한 고압의 흡수 및 감압탈거공정을 모사하여 자체적으로 고안한 이산화탄소 고압 스크리닝 평가장치를 활용한 상기 5개 흡수제의 고압에서의 흡수성능 및 감압탈거를 통한 탈거성능에 대해 흡수제간 상대적으로 비교/평가하였다. 실험결과, 압력에 의해 이산화탄소와 결합하는 물리흡수제의 흡수성능은 0℃ 이하의 저온영역에서 우수하게 나타났으며, 감압탈거시 타 흡수제군에 비해 우수한 탈거성능을 나타내었다. 이산화탄소와 화학적으로 결합하는 화학흡수제의 경우에는 상온영역에서는 물리흡수제에 비해 흡수성능이 상대적으로 우수하였으나 감압탈거시 화학적 결합에 의해 탈거되는 이산화탄소의 양이 미미한 것으로 나타났고 물리-화학 혼합흡수제는 전체적으로 화학흡수제와 유사한 경향을 나타내었다. 본 실험의 목표는 고유흡수제를 개발하기 위한 것으로 흡수제의 빠른 스크리닝으로 현재 한전 고유흡수제 개발을 위한 흡수제 스크리닝 실험을 지속적으로 수행 중에 있으며, 일부 고유흡수제 후보군의 스크리닝 결과 기존 상용흡수제에 비해 우수한 흡수성능을 나타내는 것으로 나타났다.