| 초록 |
과도한 온실가스 배출로 인해 지구온난화가 가속화 되고 있는 시점을 감안할 때, CO2 저감 및 이용 기술 개발에 대한 필요성은 의심할 여지가 없다. 이 중 CO2 자원화 기술은 CO2 전환에 필수요소인 환원제와 에너지를 제철소에서 폐열과 부생가스로 부터 저비용으로 얻을 수 있어 제철산업에 적합한 CO2 저감기술로 판단된다. 본 연구에서는 고로/유동로에 이용할 수 있는 H2 와 CO 가 풍부한 환원가스를 코크스오븐가스 (COG) 중 CH4의 CO2-H2O 혼합 개질를 통해 제조하는 연구를 수행하였다. 우선 열역학 평형계산을 통해 제철용 환원가스 제조에 적합한 반응조건을 찾아, 이들 반응조건에서 Ni 계 개질 촉매들의 활성을 4-channel 반응 장치를 통해 평가하였다. 이를 통해 기존 개질 촉매에 비해 CH4 전환율이 우수한 COG 혼합 개질용 Ni 계 촉매를 개발하였다. 또한 COG 용 개질촉매에 적합한 반응기를 비용측면에서 효율적으로 개발하기 위해 반응속도론 기반 반응기 전산 모델링을 수행하였다. 이 개질 반응기 모델링을 통해 반응온도, 반응압력, 반응기 길이, 촉매입자 크기 등의 영향을 확인할 수 있었으며, 반응기 설계에 핵심 요소인 반응기 내부 온도 프로파일을 축과 반경방향으로 평가하였다. 열에너지를 축방향으로 균일하게 공급할 경우 반응기 입구 부근에서 강한 흡열 CH4 개질반응에 기인한 급격한 온도 저하가 발생하였다. 이러한 결과를 기초로 파일롯 COG 혼합개질 반응 장치의 개념설계를 도출하였다. |
