| 초록 |
본연구는 가까운 미래에 다가올 원유와 같은 화석연료의 부족으로 대체에너지의 개발이 세계적으로 시급한 문제로 대두하고 있다. 탄화수소 연료로부터 만들어진 수소는 산업 분야에서 다양하게 사용하고 있다. 수소에너지는 미래의 청정에너지원 가운데 하나로 미래의 궁극적인 대체에너지원 또는 에너지매체로 평가되고 있다. 수소는 전기전력의 원동력인 연료전지, 다양한 연소 엔진 시스템 등에 다양하게 이용한다. 이와 같이 수소 제조하는 장치는 저비용으로 만들어, 수소 생산시 고효율로 조작할 수 있어야 하며, 환경 친화 공정화 시키는데 목표를 두어야 한다. 산업 분야에서 요구되는 대부분의 수소는 수증기 개질, 부분산화, 물의 전기분해 및 공정 부생가스로부터의 회수 등의 방법으로 공급하고 있다. 여러 가지 H2 제조방법 중, 현재로서는 천연가스의 수증기 개질법이 가장 경제성이 있는 방법으로 평가하고 있다. 그러나 수증기 개질법은 부산물로 다량의 이산화탄소(CO2)를 발생시킨다는 문제를 안고 있다. CO2는 지구온난화의 원인으로 생태계파괴를 일으키는 위험한 물질로 국제환경단체의 규제물질로 정해져있다. 천연가스의 열분해법은 천연가스(CH4)를 고온에서 여러 가지 방법으로 분해시켜 H2와 카본블랙(Carbon black)으로 전환시키는 기술이다. 천연가스의 열분해반응에 의한 H2 제조는 수증기 개질반응에 비해 여러 가지 유리한 면을 지니고 있으며 실제 일부 연구가들에 의해 열분해 반응에 의한 H2 제조원가가 Carbon black을 감안하면 더 경제적이라고 보고하고 있다. 특히, 천연가스 열분해 기술의 가장 큰 장점은 천연가스로부터 CO2의 발생없이 H2를 제조하고 부산물로서 고순도의 Carbon black을 얻을 수 있다는 데 있다. Carbon black은 세계에서 가장 널리 타이어의 첨가제로서 사용되고 있다. 또한 검정색원료, 케이블선의 anti-UV 보호제, 잉크안료, 페인트, 토너 등의 용도로 산업에서 널리 사용되고 있는 고부가가치물질이다. 이는 Carbon black이 지니고 있는 표면특성이 결정적인 요인이 된다. 본 연구에서는 천연가스의 주요 구성성분인 CH4으로부터 고온열분해에 의해 H2를 생성함과 동시에 고 부가가치의 Carbon black을 동시에 생성시킬 수 있는 조건을 확립하기 위한 기초단계로써 tubular reactor을 이용하여 고온열분해 반응에 대해 반응온도 및 CH4 의 유량변화에 따른 H2 조성, CH4 전환율, H2의 생성량을 조사하였고, 부생하는 다양한 Carbon에 대해 조사하였다. Carbon의 구조적인 특성은 TEM에 의해 분석 하였다. |
