신 흡수제(KoSol-5)를 적용한 0.1 MW급 Test Bed CO2포집 성능시험

Abstract

한전 전력연구원에서 개발한 고효율 아민계 습식 <TEX>$CO_2$</TEX> 흡수제(KoSol-5)를 적용하여 0.1 MW급 Test Bed <TEX>$CO_2$</TEX> 포집 성능시험을 수행하였다. 500 MW급 석탄화력발전소에서 발생되는 연소 배가스를 적용하여 하루 2톤의 <TEX>$CO_2$</TEX>를 처리할 수 있는 연소 후 <TEX>$CO_2$</TEX> 포집기술의 성능을 확인하였으며 또한 국내에서는 유일하게 재생에너지 소비량을 실험적으로 측정함으로써 KoSol-5 흡수제의 성능에 대한 신뢰성 있는 데이터를 제시하고자 하였다. 그리고 주요 공정변수 운전 및 흡수탑 인터쿨링 효율 향상에 따른 에너지 저감 효과를 테스트하였다. 흡수탑에서의 <TEX>$CO_2$</TEX> 제거율은 국제에너지기구 산하 온실가스 프로그램(IEA-GHG)에서 제시하는 <TEX>$CO_2$</TEX> 포집기술 성능평가 기준치(<TEX>$CO_2$</TEX> 제거율: 90%)를 안정적으로 유지하였다. 또한 흡수제(KoSol-5)의 재생을 위한 스팀 사용량(재생에너지)은 <TEX>$2.95GJ/tonCO_2$</TEX>가 소비되는 것으로 산출되었는데 이는 기존 상용 흡수제(MEA, Monoethanol amine)의 평균 재생에너지 수준(약 <TEX>$4.0GJ/tonCO_2$</TEX>) 대비 약 26% 저감 된 수치이다. 본 연구를 통해 한전 전력연구원에서 개발한 KoSol-5 흡수제 및 <TEX>$CO_2$</TEX> 포집 공정의 우수한 <TEX>$CO_2$</TEX> 포집 성능을 확인할 수 있었고, 향후 본 연구에서 성능이 확인된 고효율 흡수제(KoSol-5)를 실증급 <TEX>$CO_2$</TEX> 포집플랜트에 적용할 경우 <TEX>$CO_2$</TEX> 포집비용을 크게 낮출 수 있을 것으로 기대된다. The absorption efficiency of amine <TEX>$CO_2$</TEX> absorbent (KoSol-5) developed by KEPCO research institute was evaluated using a 0.1 MW test bed. The performance of post-combustion technology to capture two tons of <TEX>$CO_2$</TEX> per day from a slipstream of the flue gas from a 500 MW coal-fired power station was first confirmed in Korea. Also the analysis of the absorbent regeneration energy was conducted to suggest the reliable data for the KoSol-5 absorbent performance. And we tested energy reduction effects by improving the absorption tower inter-cooling system. Overall results showed that the <TEX>$CO_2$</TEX> removal rate met the technical guideline (<TEX>$CO_2$</TEX> removal rate : 90%) suggested by IEA-GHG. Also the regeneration energy of the KoSol-5 showed about <TEX>$3.05GJ/tonCO_2$</TEX> which was about 25% reduction in the regeneration energy compared to that of using the commercial absorbent MEA (Monoethanolamine). Based on current experiments, the KoSol-5 absorbent showed high efficiency for <TEX>$CO_2$</TEX> capture. It is expected that the application of KoSol-5 to commercial scale <TEX>$CO_2$</TEX> capture plants could dramatically reduce <TEX>$CO_2$</TEX> capture costs.