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정광덕 한국화학공학회 2013 NICE Vol.31 No.6
이산화탄소를 화학적으로 전환하는 기술에 대한 연구가 지난 20여년간 수행되어 왔고, 이러한 기술들은 주로 리포밍, 메탄올/DME 또는 탄화수소제조와 같은 수소로서 이산화탄소를 환원하는 기술과 폴리카보네이트를 기반으로 하는 이산화탄소를 삽입하는 반응을 위주로 수행되어 왔다. 최근, 풍력, 태양광, 지열, 수력등 많은 신재생에너지원이 전기를 위주로 생산되고 있다. 이에 따라 이러한 전기를 화학에너지로 전환하는 기술에 대한 관심이 점차 증대되고 있다. 이러한 추세는 미국의 ARPH-E의 이산화탄소전환프로그램에서 전기화학적 기술을 사용하는 분야가 대부분을 차지하고 있고, 최근 아리조나대학에서 전기화학적으로 이산화탄소를 포집하는 프로그램이 진행되는 등 다양한 분야에서 전기화학적 기술이 매우 광범위하게 적용되고 있다. 또한 인공광합성기술이라 할 수 있는 solar fuel분야에서도 전기화학적 기술은 매우 중요한 분야로서 인식되고 있다. 이와 더불어 이산화탄소의 저장을 위한 광물화공정에 필요한 산 및 염을 전기화학적으로 생산하는 공정의 적용은 미국의 DOE 및 한국의 KCRC (Korea Capture and Sequestration Research Center)에서 수행되고 있다. 일반적으로 전기화학시스템은 주로 클로로 알칼리공정이 주 기술로 알려져 있고, 투석에 의해 염으로부터 산 및 알칼리를 제조하는 공정이 주를 이루어 왔으나 실제로 수십종의 전기화학적 전환공정이 BASF 등에서 개발되어 실용화되어 있다. 향후, 석유자원을 대체할 미래의 주요 에너지원으로 전기가 주된 생산에너지형태가 될 것이라는 데는 이견이 없을 것이다. 따라서 이를 이용한 화학자원의 생산기술의 개발은 향후 매우 중요한 기술로서 자리매김할 것으로 기대하고 있으며 이러한 관점에서 국내의 KCRC에서 수행되고 있는 프로그램을 소개하고자 한다.
CO<sub>2</sub> 수소화 포메이트기반 화학공정의 현황과 전망
정광덕 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.1
이산화탄소의 저감기술로서 이산화탄소의 수소화반응에 대한 연구는 주로 메탄올, 디메틸에테르, 합성유, 올레핀합성을 위해 주로 연구되어 왔다. 이들 화합물제조시 필요한 수소는 탄소수대비 2.5~3.5의 수소가 소요됨에 따라 수소의 가격이 경제성에 큰 걸림돌이 되어 왔다. 반면에 이산화탄소수소화에 의해 포름산을 제조하는 반응은 탄소수대비 1몰의 수소만 소요되고 이산화탄소의 직접 수소화반응에 의해 포름산을 제조하므로 보다 경제성이 제고된 화합물을 얻는 것이 가능하게 된다. 특히, 개발된 포름산제조공정은 아민을 반응매체로 하기 때문에 이산화탄소의 회수공정없이 배가스의 이산화탄소를 포집함으로써 전환하는 동시 포집-반응공정의 구성이 가능하여 이로부터 다양한 포메이트기반의 화합물을 제조하는 기존의 stream과는 반대가 되는 chemistry path를 가능하게 한다. 본 발표에서는 이러한 기존의 chemistry와는 다른 path의 포메이트기반의 chemistry에 대해 검토하고 그 향후 전망에 대해 발표한다.
Claus Tail Gas 처리를 위한 고효율 습식산화공정의 개발
정광덕,주오심,최경일,이은구,한성환,설용건 한국화학공학회 2007 화학공학의이론과응용 Vol.10 No.1
정유회사의 탈황공정후 Claus Tail Gas는 주 황성분의 농도가 H2O는 0.5-2.0%, SO2는 0.2-1.0%정도이고 물과 질소를 balance로 함유하고 있다. 기존의 Tail Gas 탈황공정은 amine/SCOT공정으로 제거효율이 97%정도로 알려져 있으나 환경규제의 강화는 새로운 고효율의 탈황기술을 요구하고 있다. 고효율 탈황공정으로서는 iron chelating agent를 촉매로 사용하는 Lo-CAT II 공정이 개발되었으나 촉매비활성화를 방지하기 위해서는 pH의 조절 (pH 8-8.5)이 중요하여 공정운전의 안정성이 문제가 되었다. 최근 습식산화촉매가 개발되었고 이를 이용한 폐수처리, 악취처리등의 분야에 응용되어 활용되어왔다.이러한 습식산화촉매는 또한 H2S의 탈황에 효과적인 것으로 나타나 Claus Tail gas 처리를 위한 습식촉매산화법에 의한 catalytic scrubber 반응기-슬러리 반응기의 2단 반응시스템이 개발되었고 이공정의 실용화를 위해 KIST에 50 kgSulfur/d 처리규모의 습식산화촉매공정 Pilot plant를 설치하였다. 이 pilot plant의 운전결과 99.95% 이상의 탈황처리성능을 나타내었다. 본 심포지움에서는 이러한 고효율습식탈황공정을 위한 촉매의 반응메카니즘, 촉매의 활성특성분석, H2S-SO2 동시탈황의 개념을 비롯해 Pilot Plant의 운전실적 및 본 기술의 적용분야에 대해 발표하도록 하겠다.