이산화탄소 포집 및 저장기술(CCS)은 인류발생적 요인에 의한 이산화탄소 배출 증가와 그로 인한 기후변화를 완화시킬 수 있는 기술 중 하나이다. 그 중, 매체 순환식 연소(chemical looping combustion, CLC)와 칼슘루핑(calcium looping) 기술은 현재 아민 스크러빙(amine scrubbing)을 대체할 수 있는 유망한 기술로 주목받고 있다. 두 방법 모두 금속 산화물을 이용한 연속적인 순환 사이클 반응에 의한 것이다. 전체적인 이산화탄소 포집 및 저장 성능의 향상을 위해서는 사이클을 거듭 하며 발생하는 소결(sintering)로 인한 안정성 저하 문제를 해결하고 금속 산화물의 구조 또한 최적화해야 한다. 금속 산화물 표면에 얇은 박막을 형성하는 것은 소결로 인한 손상을 막을 수 있는 방법이다. 이러한 박막 제조 기술로 잘 알려진 기술에는 화학기상증착법(chemical vapor deposition)과 원자층증착기술(atomic layer deposition)이 있다. 본 총설에서는 CVD, ALD 기술을 비롯하여 효과적인 반응 안정성 향상을 위한 안정제 첨가 방법, 금속 산화물 구조 개선에 대한 다양한 최근 기술들을 다루었다.

본 연구는 기후변화에 대응하기 위한 이산화탄소 포집 및 저장(Carbon Dioxide Capture and Storage, CCS)기술의 국내외 추진상황 및 정책마련 현황을 점검하고 국제에너지기구(International Energy Agency, IEA)가 제시한 CCS 규제 프레임워크 가이드라인을 통해 국내 이산화탄소 해양지중저장 실용화 정책에 대한 한계 및 시사점을 제시하였다. 현재 국가차원의 계획이 마련되었으나 실질적인 법개정이나 정책마련은 이루어지지 않았으며 CCS 실용화 추진을 위하여 구성된 총괄협의체는 그 협력체제 및 유연성이 부족하다. 경제성 평가 역시 CCS 과정 별로 분절적으로만 이루어지고 있으며 향후, 실증을 위한 대규모 투자가 예상되나 이를 위한 재정은 마련되지 않고 있다. 또한, CCS 관련 정보공유도 제한적이며 체계적인 대중인식 전략은 마련되지 않은 상황이다. 따라서 성공적인 CCS 실용화 추진을 위해서는 해양환경관리법을 바탕으로 한 신속한 법적체제 마련, CCS 총괄협의체 역할 조정 및 강화, CCS 전주기를 바탕으로 한 다양한 경제 시나리오 분석 및 경제적 인센티브 제도 마련, 대중인식 전략 마련, 그리고 정보교환을 위한 전문기관 설립과 같은 정책적 보완 사항들이 필요함을 본 연구에서 제시하였다.

In recent years, the demand of renewable energy fuels has been increased in worldwide because the capacity of fossil fuel would be not affordable in the near decade. As one of renewable energy fuels, the production of sewage sludge would be gradually increased by year, and it would be over than 10million tons in 2015 in Korea. Since ocean dumping was inhibited due to London Convention with being in effective at the end of 2012 in Korea, the combustion of sewage sludge has been emerged as one of alternative technologies of waste to energy. Meanwhile, it would be necessary to apply the carbon capture & storage (CCS) technology to reduce carbon dioxide originated from waste sludge incineration. During oxy-fuel combustion, a combination of oxygen typically of greater than 95% purity and recycled flue gas is used for combustion of the fuel. By recycling the flue gas, a gas consisting mainly of CO₂ and water is generated, ready for sequestration without stripping of the CO₂ from the flue gas. In this study, the pilot test was conducted by a circulating fluidized bed (CFB) combustor consisting of a riser, a cyclone, a down-comer, and a loop-seal. The CFB combustor has a riser with an inner diameter of 0.15m and a height of 6.4m. The experimental test was carried out with waste sludge in 30kwth CFB combustor operating with oxy-fuel and typical air conditions. The optimum temperature for waste sludge incineration was determined as 800℃. Oxygen with carbon dioxide as a combustion air was fed into a riser and a loop-seal in pilot test bed. The oxygen rate as a combustion air was ranged from 21% to 30% to observe the condition of waste sludge oxy-fuel combustion. The temperature and pressure profile in CFB reactor were depicted in the condition of typical air and oxy-fuel combustion. The flue-gas from typical air and oxy-fuel combustion was analyzed to observe the trend of carbon dioxide and air pollutants emission such as CO, NOx, and SOx, respectively. The production of carbon dioxide was approximately 90% in flue-gas from waste sludge incineration with oxy-fuel condition.