전기화학적 이산화탄소 환원을 통한 일산화탄소 생산 공정의 전과정평가 : 온실가스 저감 잠재량 분석

노고산 한국청정기술학회 2022 청정기술 Vol.28 No.1

Electrochemical carbon dioxide (CO2) reduction technology, one of the promising solutions for climate change, canconvert CO2, a representative greenhouse gas (GHG), into valuable base chemicals using electric energy. In particular, carbonmonoxide (CO), among various candidate products, is attracting much attention from both academia and industry because of itshigh Faraday efficiency, promising economic feasibility, and relatively large market size. Although numerous previous studieshave recently analyzed the GHG reduction potential of this technology, the assumptions made and inventory data used are neitherconsistent nor transparent. In this study, a comparative life cycle assessment was carried out to analyze the potential for reducingGHG emissions in the electrochemical CO production process in a more transparent way. By defining three different systemboundaries, the global warming impact was compared with that of a fossil fuel-based CO production process. The resultsconfirmed that the emission factor of electric energy supplied to CO2-electrolyzers should be much lower than that of the currentnational power generation sector in order to mitigate GHG emissions by replacing conventional CO production withelectrochemical CO production. Also, it is important to disclose transparently inventory data of the conventional CO productionprocess for a more reliable analysis of GHG reduction potential. 전기화학적 이산화탄소 환원 기술은 전기에너지를 이용하여 대표적인 온실가스인 이산화탄소를 유용한 기초 화학제품으로전환시킬 수 있는 유망한 기술 중 하나다. 특히, 다양한 후보 제품 중 일산화탄소는 높은 Faraday 효율과 우수한 경제성을 나타내기 때문에 학계와 산업계의 많은 관심을 받고 있다. 과거 여러 연구진이 본 기술의 온실가스 저감 잠재량을 정량적으로 분석했으나, 분석 과정에서 도입된 과정과 사용된 인벤토리 데이터의 일관성 및 투명성에 문제가 제기된다. 본 연구에서는 전기화학적 이산화탄소 환원을 통한 일산화탄소 생산 공정의 온실가스 저감 잠재량 분석을 위한 전과정평가를 수행했다. 세 종류의시스템 경계를 정의 후 각각의 지구온난화지수를 화석연료 기반 일산화탄소 생산 공정과 비교했다. 분석 결과, 전기화학적 일산화탄소 생산 기술을 도입하여 온실가스를 저감하기 위해서는 전해조 구동에 필요한 전기에너지의 배출계수가 현재 국내 발전부문의 배출계수보다 충분히 낮아야 한다는 점을 확인했다. 또한, 신뢰성 있는 온실가스 저감 잠재량 분석을 위해서는 기존의 화석연료 기반 일산화탄소 생산 공정의 인벤토리 정보를 투명하게 공개하는 것이 중요함을 밝혔다.

일산화탄소 산화를 위한 PtRu/C 시리즈 촉매의 합성 및 특성 연구

이선화(Seonhwa Lee),최승목(Sung Mook Choi),김원배(Won Bae Kim) 한국청정기술학회 2012 청정기술 Vol.18 No.4

연료전지용 고효율 촉매전이 반응의 일산화탄소 저감

박헌(Heon Park),김성천(Seong Cheon Kim),전영남(Young Nam Chun) 大韓環境工學會 2007 대한환경공학회지 Vol.29 No.5

탄화수소계열의 연료로부터 고순도 수소를 생산하는 것은 연료전지의 효율적인 운전과 밀접하다. 일반적으로 대부분의 탄화수소연료에서 수소를 생산하는 과정은 수소, 일산화탄소, 이산화탄소와 수증기혼합물이 생성되는 개질과정 및 일산화탄소를 저감하는 전이반응과 선택적 산화반응 과정으로 구성되어있다. 전이반응은 일산화탄소를 이산화탄소로 전환하는 동시에 수소가 생성되는 고온전이와 저온전이로 구성된 두 단계의 촉매전환 공정이다. 전이반응은 개질가스를 고온전이 반응에서 일산화탄소를 3∼4%까지 낮추며 저온전이 반응에서 0.5%까지 저감한다. 본 연구에서 개질가스 중 일산화탄소를 0.5% 이하로 저감하기 위하여 전이반응기 설계 및 실험을 진행하였다. The generation of high-purity hydrogen from hydrocarbon fuels is essential for efficient operation of fuel cell. In general, most feasible strategies to generate hydrogen from hydrocarbon fuels consist of a reforming step to generate a mixture of H₂, CO, CO₂ and H₂O(steam) followed by water gas shift(WGS) and CO clean-up steps. The WGS reaction that shifts CO to CO₂ and simultaneously produces another mole of H₂ was carried out in a two-stage catalytic conversion process involving a high temperature shift(HTS) and a low temperature shift(LTS). In the WGS operation, gas emerges from the reformer is taken through a high temperature shift catalyst to reduce the CO concentration to about 3~4% followed to about 0.5% via a low temperature shift catalyst. The WGS reactor was designed and tested in this study to produce hydrogen-rich gas with CO to less than 0.5%.

배출량 분포에 따른 대구시 일산화탄소 측정망 위치의 적절성 평가

김효정,조완근 대한공간정보학회 2012 Spatial Information Research Vol.20 No.2

Air quality in Daegu area is lower compared to many other cities, since Daegu is a basin surrounded by mountains. Accordingly, the present study investigated the location of carbon monoxide(CO) monitoring stations for systematic CO pollution management on the basis of the CO emission distribution in Daegu area. In order to achieve this purpose, the location of CO monitoring stations, which can be used for the establishment of CO management, were assessed. Emission map in Daegu area was prepared using numerical map and Clean Air Policy Support System(CAPSS) data supplied by the Ministry of Environment. Average emissions were estimated by dividing emission sources into four subgroups(roadway, apartment, industry, and municipal incineration facility) according to legal division. The CO emission intensities were subdivided into 10, which a high number represents a high emission intensity, and the current monitoring stations were evaluated for the determination of their steps in CO emission intensities. As a result, additional installation of monitoring stations were suggested for the high CO emission areas rather than the low CO emission areas. A systematic CO management strategy would be established by the supplying various principle CO data when the CO monitoring stations are additionally installed at Kukwudong and other six sites on the basis of analyses of data obtained from 1999 to 2007.

일산화탄소의 선택적 산화반응을 위한 Cu/Ce<SUB>x</SUB>Zr<SUB>1-x</SUB>O₂ 촉매의 합성과 특성분석

이소연(So-Yeon Lee),이석희(Suk-Hee Lee),천재기(Jae-Kee Cheon),우희철(Hee-Chul Woo) 한국청정기술학회 2007 청정기술 Vol.13 No.1

Pt/TiO₂ 촉매에서의 NO 피독에 의한 CO 산화반응특성 연구

김민수(Min Su Kim),김세원(Se Won Kim),홍성창(Sung Chang Hong) 한국청정기술학회 2019 청정기술 Vol.25 No.4

폴리아마이드 복합막을 이용한 일산화탄소 및 수소 혼합가스의 분리특성에 대한 온도의 영향

최경석(Kyung Seok Choi),Jeeban Poudel,오세천(Sea Cheon Oh) 한국청정기술학회 2012 청정기술 Vol.18 No.4

소나무 수관부 부위별 함수율 변화에 따른 탄소 배출량 분석

권혁,허석봉,양기근 (사)위기관리이론과실천 2025 Crisisonomy Vol.21 No.1

이 연구는 소나무 솔잎과 솔방울의 함수율에 따른 연소 시 CO와 CO2 배출량을 시험·분석하여 정량화하 였다. 솔잎과 솔방울 연평균 함수율 55.97%, 38.58% 따른 연평균 CO는 0.0549kg, 0.02141kg 배출하였다. 불완전 연소에 의해 발생하는 CO 배출량은 솔잎의 성분함량, 추출성분, 채취 시기, 부위 등 다양한 차이로 기인하며, 월별 함수율 증감에 따라 CO 배출량 증감 추세를 보이지 않았다. 또한, 솔잎과 솔방울의 연평균 CO2 배출량은 0.5348kg, 0.8709kg로 분석되었다. 함수율이 감소하는 3월~5월에 CO2 배출량 증가 가 뚜렷하였으며, 함수율이 증가하는 7월~10월 CO2 배출량은 감소하는 추세를 보였다. 기후 위기 대응 방안으로 장기간 대형산불이 발생하는 경우 산림 고유의 탄소 흡수량과 산소 배출량, 산림 연소 시 발생하는 CO, CO2 배출량을 정량적으로 추정할 수 있는 기초자료 확보와 산림의 편향적 임목 구조 개선이 필요하다. This study tested, analyzed, and quantified the emissions of CO and CO2 during the combustion according to the moisture content of pine needles and cones. The average annual CO emissions from pine needles and pine cones were 55.97% and 38.58%, respectively, with 0.0549 kg and 0.02141 kg emissions. CO emissions generated by incomplete combustion result from differences in the content of pine needles, extraction components, collection time, and site; there was no trend of increase or decrease in CO emissions based on the monthly fluctuations in moisture content. The CO2 emissions from pine needles and pine cones were annually analyzed as 0.5348 kg and 0.8709 kg. There was a definite increase in CO2 emissions from March to May when moisture content decreased, while CO2 emissions declined from July to October when moisture content increased. Securing fundamental data that can quantitatively estimate the forest's inherent carbon absorption, oxygen emissions, and CO and CO2 emissions produced during forest combustion, as well as improving the forest's biased tree structure, is essential in response to the climate crisis.

휴대용 PEMFC 시스템 적용을 위한 CO 저감기 개발

김경태(Kim, Kyung-Tae),전진혁(Jun, Jin-Hyuk),한가영(Han, Ga-Young),이현진(Lee, Hyun-Jin),이상도(Lee, Sang-Do) 한국신재생에너지학회 2006 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2006 No.11

고분자전해질형 연료전지(PEMFC)는 다른 연료전지에 비해 소형전원에서부터 분산용전원에 이르기 까지 넓은 응용범위를 가지고 있다. 이러한 PEMFC의 응용범위 중 메탄올 개질반응을 통하여 발생된 수소를 이용하는 휴대용 PEMFC 시스템의 경우, 개질 시 발생하는 일산화탄소가 백금촉매를 피독시켜 연료전지의 성능을 저하시키는 주요 원인이다. 따라서 연료전지의 성능저하를 막기 위해서는 개질가스의 일산화탄소의 농도를 10ppm이하로 낮추는 것이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 개질가스의 일산화탄소 농도를 낮추기 위한 반응기를 설계 및 제작하였으며, 상용촉매를 사용하여 CO저감 성능실험을 하였다. 또한, PROX 촉매 및 methanation 촉매를 조합하여 사용함으로써 140?C{sim}190?C (약 50?C)의 온도범위에서 일산화탄소의 농도 10ppm이하의 결과를 나타내었다.

일산화탄소 제거를 위한 구슬형태(bead) 금-세리아-이산화티탄 촉매 제조

김지율,주지봉,박일건,김나연 한국공업화학회 2019 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2019 No.1

산업의 발전과 더불어 다양한 화학안전사고가 발생하고 있다. 그 중 화학공정에서 발생되는 일산화탄소와 같은 유독가스 누출은 인간에게 치명적일수 있어 많은 관심이 집중되고 있다. 일산화탄소를 제거하는 방법에는 흡착, 촉매산화 방법이 대표적으로 사용되며, 그 중 금 나노 입자가 고분산된 촉매를 이용하는 촉매산화반응의 경우, 일산화탄소 산화반응 성능이 매우 좋다고 알려져 있다. 또한, 제조된 촉매를 실제 공정에 적용하기 위해서는, 압력강하를 최소화하고, 반응물의 확산 및 표면반응을 최대화 시킬 수 있는 모양으로 성형된 형태로 제조되어야 한다. 본 연구에서는 뛰어난 일산화탄소 산화능력을 가지고 있는 것으로 알려진 금(Gold)촉매를 이산화티탄과 세리아에 혼합 산화물 담체에 담지하여 구슬형태(bead)의 촉매를 합성하였다. 합성된 구슬형태 금-세리아-이산화티탄을 이용하여 일산화탄소 제거 실험을 진행하였으며, 실험실 규모 급 산화공정에서 뛰어난 촉매성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다.