1 순산소 연소 기술 (Oxy-combustion)
  • 순산소 연소 기술 (Oxy-combustion)
  • 공기 대신 산소(O2)만을 산화제로 사용하여 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)만 생성되도록 한 연소반응의 일종
  • 배기가스 온도를 낮추는 간단한 조작만으로 물(H2O)을 제거하면 배기가스 내에는 온실가스(이산화탄소, CO2) 만 남게 되므로, ‘온실가스(CO2) 원천분리 기술’ 또는 ‘연소 중 이산화탄소 포집기술’로 분류됨.
보일러/ 배기가스 정제시스템 사진 자세한 내용은 아래 글 참고
  • 순산소 연소 관련 기술 개발
  • 산소와 질소가 21:79의 부피비로 혼합된 공기(air)로부터 산소(O2)만을 분리하는 ASU (air-separating unit) 필요함.
  • 배기가스 일부를 재순환시켜 산소와 혼합/사용함으로써 연소조건을 제어하므로, 배기가스를 고순도로 정제하는 기술, 공기연소에서 산소연소로 빠르게 전환하는 기술, 산소의 비율을 다양하게 조절하는 기술 등이 반드시 선행 연구되어야 함.
순산소 연소 관련 기술 개발 관료 표 자세한 내용은 아래 글 참고
FEP융합연구단이 개발하여 활용 중인 순산소 연소기술은 2020년 현재 선도국인 스페인 등을 이미 추월하여 세계 최고에 도달하였음.

연소 기술 일반 (연소 이론)

  • 연소 (combustion)
  • The sequence of exothermic chemical reactions between a fuel and an oxidant accompanied by the production of heat (light) and
    conversion of chemical species. (아래 원문 해석)
  • 연료가 산화제와 반응하여 열 또는 빛을 발생시키는 급격한 산화반응 (발열반응)
  • 발열량이 계로부터 방출되는 기본 열량보다 커서 계의 온도가 상승하게 됨
  • 연소의 조건 (연소반응의 세 가지 선행 조건)
  • 연료(fuel) : 기체, 액체, 고체 상태의 유기화합물 (주로 탄화수소 등의 C, H, S)
  • 발화점 이상 온도 : 일단 발화하면 자발적인 연소반응 지속 (= 발화온도, 착화점)
  • 산화제(oxidant) : 산소, 공기 또는 연료 물질 자체에 포함된 산소 분자 등
  • 연료 (fuel)
  • 다른 물질과의 상호작용이나 내부 구조 변화로 내부 화학에너지나 핵 에너지를 빛이나 열 에너지로 변환하여 지속적으로 방출할 수 있는 물질의 총칭
  • 가연성분 (可燃成分)
  • 물질에 함유된 성분 가운데 산소와 결합하여 연소할 수 있는 성분
  • 연료 내 모든 성분이 연소반응을 일으키는 것은 아니며, 주로 탄소(C), 수소(H), 황(S)에 의하여 연소반응이 진행됨
  • 가연성분의 관련 사진, 자세한 내용은 아래 글 참고
  • 위의 식에서, 이산화탄소(CO2), 물(H2O), 이산화황(SO2) 등은 연료 내에 포함된 가연성분에 따라 반드시 수반되는 연소 생성물임.
  • 즉, 연료 내 탄소(C)와 수소(H)가 있다면 반드시 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)이 생성되며, 수소(H)가 있는 경우 물(H2O)이 생성됨.
가연성분의 관련 사진, 자세한 내용은 아래 글 참고
가연성분의 관련 사진, 자세한 내용은 아래 글 참고
  • 산화제 (Oxidant)
  • 연료 내 가연성분과 결합하여 연소가 가능하도록 돕는 물질
  • 실제 연소반응에 관여하는 것은 산소(O2)이나, 비용과 편의성 문제로 산소(O2)와 질소(N2)가 약 21:79의 부피 비율로 혼합된 공기를 주로 사용함.
  • 공기를 사용하는 경우, 연소 생성물에 반응하지 않고 그대로 배출되는 고온의 질소(N2)가 높은 비율로 포함되어 여러가지 문제가 발생함.
  • 산화제 관련 사진, 자세한 내용은 아래 글 참고
  • 지구 온난화의 주범인 온실가스(이산화탄소, CO2) 제거를 위해서는 위와 같이 물, 이산화탄소, 질소 등이 혼합된 연소생성물(배기가스)로 부터
    이산화탄소만을 선택적으로 분리할 수 있어야 하지만, 질소(N2)와 이산화탄소는 분자의 크기가 서로 비슷해서 분리하는데 막대한 비용이 소모됨. (이로부터, 순산소연소가 필요)
  • 반면, 수증기(H2O, 기체)는 배기가스의 온도를 낮추는 조작만으로도 손쉽게 응축시켜 물(H2O, 액체)분리할 수 있으므로 큰 문제가 되지 않음
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