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Sep 18, 2023

탄소 포집 및 저장(CCS)이란 무엇입니까?

Treehugger / Julie Bang 탄소 포집 및 저장(CCS)은

트리허거 / 줄리 방

탄소 포집 및 저장(CCS)은 석탄 화력 발전소나 기타 산업 공정에서 이산화탄소(CO2) 가스를 직접 포집하는 프로세스입니다. 주요 목표는 CO2가 지구 대기로 유입되는 것을 방지하고 과도한 온실 가스의 영향을 더욱 악화시키는 것입니다. 포집된 CO2는 지하 지질층으로 운반되어 저장됩니다.

CCS에는 연소 전 포집, 연소 후 포집, 순산소 연소의 세 가지 유형이 있습니다. 각 프로세스는 화석 연료 연소로 인해 발생하는 CO2 양을 줄이기 위해 매우 다른 접근 방식을 사용합니다.

이산화탄소(CO2)는 일반적인 대기 조건에서 무색, 무취의 기체입니다. 동물, 균류, 미생물의 호흡에 의해 생성되며 대부분의 광합성 유기체가 산소를 생성하는 데 사용됩니다. 석탄이나 천연가스 등 화석연료를 연소시켜도 생성된다.

CO2는 지구 대기에서 수증기 다음으로 가장 풍부한 온실가스입니다. 열을 가두는 능력은 온도를 조절하고 지구를 거주 가능하게 만드는 데 도움이 됩니다. 그러나 화석 연료 연소와 같은 인간 활동으로 인해 온실 가스가 너무 많이 배출되었습니다. 과도한 수준의 CO2는 지구 온난화의 주요 원인입니다.

전 세계의 에너지 데이터를 수집하는 국제 에너지 기구(International Energy Agency)는 새로운 CCS 기술 계획이 진전되면 CO2 포집 용량이 연간 1억 3천만 톤에 도달할 가능성이 있다고 추정합니다. 2021년 현재 미국, 유럽, 호주, 중국, 한국, 중동 및 뉴질랜드에 30개 이상의 새로운 CCS 시설이 계획되어 있습니다.

발전소와 같은 점오염원에서 탄소 포집을 달성하는 세 가지 경로가 있습니다. 인간이 생산하는 모든 CO2 배출량의 약 1/3이 이러한 식물에서 발생하기 때문에 이러한 프로세스를 보다 효율적으로 만들기 위해 많은 양의 연구 개발이 이루어지고 있습니다.

각 유형의 CCS 시스템은 대기 CO2 감소 목표를 달성하기 위해 서로 다른 기술을 사용하지만 모두 탄소 포집, 운송 및 저장이라는 세 가지 기본 단계를 따라야 합니다.

최초이자 가장 널리 사용되는 탄소 포집 유형은 연소 후 포집입니다. 이 과정에서 연료와 공기는 발전소에서 결합하여 보일러의 물을 가열합니다. 생성된 증기는 터빈을 돌려 전력을 생성합니다. 배가스가 보일러를 떠날 때, CO2는 가스의 다른 구성요소로부터 분리됩니다. 이러한 구성 요소 중 일부는 이미 연소에 사용되는 공기의 일부였으며 일부는 연소 자체의 산물입니다.

현재 연소 후 포집 시 배가스와 CO2를 분리하는 세 가지 주요 방법이 있습니다. 용매 기반 포집에서 CO2는 아민 용액과 같은 액체 운반체에 흡수됩니다. 흡수 액체는 액체에서 CO2를 방출하기 위해 가열되거나 감압됩니다. 그런 다음 액체는 재사용되고, CO2는 운송 및 저장이 가능하도록 액체 형태로 압축 및 냉각됩니다.

CO2를 포집하기 위해 고체 흡착제를 사용하는 것은 가스의 물리적 또는 화학적 흡착을 포함합니다. 그런 다음 압력을 낮추거나 온도를 높이면 고체 흡착제가 CO2로부터 분리됩니다. 용매 기반 포집과 마찬가지로 흡착제 기반 포집에서 분리된 CO2는 압축됩니다.

멤브레인 기반 CO2 포집에서는 연도 가스가 냉각 및 압축된 후 투과성 또는 반투과성 재료로 만들어진 멤브레인을 통해 공급됩니다. 진공 펌프에 의해 당겨진 연도 가스는 연도 가스의 다른 구성 요소로부터 CO2를 물리적으로 분리하는 막을 통해 흐릅니다.

연소 전 CO2 포집은 탄소 기반 연료를 취하여 증기 및 산소 가스(O2)와 반응시켜 합성 가스(합성 가스)로 알려진 기체 연료를 생성합니다. CO2는 연소 후 포집과 동일한 방법을 사용하여 합성가스에서 제거됩니다.

화석 연료 연소에 사용되는 공기에서 질소를 제거하는 것은 순산소 연소 과정의 첫 번째 단계입니다. 남은 것은 연료를 연소하는 데 사용되는 거의 순수한 O2입니다. 그런 다음 연소 후 포집과 동일한 방법을 사용하여 CO2를 연도 가스에서 제거합니다.