유엔 ‘기후변화에 관한 정부간협의체(IPCC)’의 미래 기후 예측 결과에 따르면 2011년부터 2020년까지 평균기온이 0.9℃ 상승할 것으로 전망되고 있다. 이는 1911년부터 2010년까지 100년간의 기온 상승폭인 0.75℃보다 12배나 빠른 것으로 지구온난화가 최근 들어 더욱 가속화됨을 알 수 있다.

국제사회는 이러한 지구온난화 문제에 적극 대응하고자 금세기말 지구온도 상승을 2℃이내로 억제하고, 2050년까지 대기 중 이산화탄소 농도를 450 ppm 이하로 유지한다는 글로벌 장기목표를 실현하기 위해 국가별로 2020년까지의 중기 감축목표를 설정하고, 온실 가스 저감 기술개발을 추진하고 있다. 특히 신재생에너지의 경제성 문제와 후쿠시마 원전사고로 인해 화석에너지에 대한 의존도가 높아질 것으로 전망되는 가운데, 인류의 지속가능한 발전을 위해 CCS 기술의 중요성이 더욱 강조되고 있다.

특히 ‘국제에너지기구(IEA)’에서 온실가스를 450 ppm으로 안정화시키기 위해서는 2050년까지 총 42 GtCO2의 온실가스를 감축시켜야 하며, 2050년에는 감축량의 17%를 CCS 기술이 감당할 것이라 전망하고 있다.

이에 KCRC는 CCS 전문 R&D 센터로서 CCS 기술에 대한 이해를 높이는 한편 CCS 전문인력 양성을 위한 교재로 활용될 수 있도록 전문서적인 ‘이산화탄소 포집 및 저장기술’을 지난 2008년 발간하였다. 그러나 최근 CCS 기술은 기술개념 정립에서부터 기술 개발에 이르기까지 발전 속도가 매우 빨라 이를 반영한 교재의 보완이 필요하게 되었다. 이에 센터에서는 5년만에 개정판인 이산화탄소 포집, 저장 및 전환기술을 발행하게 되었다.

기후변화 대응을 위한 CCS 기술은 여러 학문분야가 융합 및 복합되어야만 완성될 수 있는 종합적인 개념의 기술이다. 따라서 개정판에는 이와 같은 측면을 보강하였으며, 세계적인 기술개발동향을 반영, 이산화탄소 전환기술을 포함하였다.





[저자 소개]



김재창 경북대학교 화학공학과 교수

김준모 서울대학교 지구환경과학부 교수

김훈식 경희대학교 화학과 교수

노동순 한국에너지기술연구원 에너지효율연구단 책임연구원

배윤상 연세대학교 화공생명공학과 교수

심상준 고려대학교 화공생명공학과 교수

이관영 고려대학교 화공생명공학과 교수

이영무 한양대학교 에너지공학과 교수

이창하 연세대학교 화공생명공학과 교수

정광덕 한국과학기술연구원 청정에너지연구센터 책임연구원

허대기 한국지질자원연구원 석유해저연구본부 책임연구원

Chapter 1. 서론
제1절 지구온난화 현상과 기후변화협약 대응방향
1.1 지구온난화 현상
1.2 기후변화협약과 앞으로의 전망
참고문헌

제2절 지구온난화 방지를 위한 이산화탄소 포집 및 처리기술
2.1 미래 에너지 문제 및 해결방안으로 CCS 기술
2.2 이산화탄소 배출 시나리오 및 에너지 포트폴리오
2.3 CCS 기술의 개요
참고문헌

Chapter 2. 연소 후 포집기술
제1절 연소 후 포집기술

제2절 습식흡수기술
2.1 기술의 개요
2.2 흡수 메커니즘
2.3 습식흡수공정
2.4 상용화 흡식공정 및 연구개발 동향
참고문헌

제3절 건식흡수기술
3.1 기술의 개요
3.2 건식흡수제 종류와 특성
3.3 건식흡수공정
3.4 건식공정의 응용 및 최근 연구 동향
참고문헌

제4절 흡착기술
4.1 흡착기술의 개요
4.2 흡착제
4.3 흡착분리공정
4.4 상용화 흡착공정
참고문헌

제5절 분리막 기술
5.1 분리막 기술의 개요
5.2 이산화탄소 포집용 분리막
5.3 이산화탄소 포집용 막분리공정
참고문헌

Chapter 3. 순산소 연소기술
제1절 연소기술의 개요
1.1 연소 기초
1.2 순산소 연소 특성
참고문헌

제2절 순산소 연소 응용기술
2.1 철강분야 응용기술
2.2 발전분야 응용기술
2.3 기타 산업분야 응용기술
참고문헌

제3절 순산소 제조기술
3.1 흡착법의 이론 및 공정
3.2 극저온 냉각분리기술의 이론 및 공정
3.3 ITM법의 이론 및 공정
참고문헌

Chapter 4. 연소 전 포집기술
제1절 연소 전 처리 반응시스템
1.1 수증기 개질반응
1.2 부분산화반응
1.3 자열 수증기 개질반응
1.4 수성가스 전환반응
1.5 가스화 복합 발전
참고문헌

제2절 연소 전 포집공정
2.1 습식 흡수공정
2.2 건식 흡수공정
2.3 흡착공정
2.4 분리막공정
2.5 기타 수소 분리공정
참고문헌

Chapter 5. 이산화탄소 지중 저장기술
제1절 개 요
1.1 서 론
1.2 이산화탄소 지중 저장의 정의
1.3 전 세계 이산화탄소 지중 저장 프로젝트
1.4 대표적인 이산화탄소 지중 저장 프로젝트 사례
참고문헌

제2절 지중 저장의 기작과 안정성
2.1 이산화탄소 유동과 이동 과정
2.2 이산화탄소 지중 저장의 기작
2.3 이산화탄소 지중 저장의 자연 유사 사례
2.4 이산화탄소 지중 저장의 인공 유사 사례
2.5 이산화탄소 지중 저장의 안정성
참고문헌

제3절 지중 저장 지층의 종류와 저장 용량
3.1 저장 부지 선정 기준
3.2 유전과 가스전
3.3 대염수층
3.4 석탄층
3.5 기타 지층
3.6 저장 용량에 대한 불순물의 효과
3.7 지리적 분포와 저장 용량 추정
3.8 이산화탄소 공급원과 지중 저장 부지의 결합
참고문헌

제4절 지중 저장 부지 특성화와 성능 예측
4.1 저장 부지 특성화
4.2 성능 예측과 최적화 모델링
4.3 저장 부지 특성화와 성능 예측 사례
참고문헌

제5절 지중 저장 운영
5.1 주입정 기술
5.2 폐공 처리 절차
5.3 주입정 압력과 저장암의 제약
5.4 현장 운영과 지표 장비
참고문헌

제6절 지중 저장 관측과 검증
6.1 관측 목적
6.2 주입률 및 주입 압력 관측 기술
6.3 지하 이산화탄소 분포와 이동 관측 기술
6.4 주입정 무결성 관측 기술
6.5 천부 환경 영향 관측 기술
6.6 관측망 설계
6.7 장기간 책임 관측
6.8 이산화탄소 주입과 재고량의 검증
참고문헌

제7절 지중 저장 위험 평가와 관리
7.1 환경에 대한 위험도 평가를 위한 구조
7.2 저장소로부터의 이산화탄소 누출 과정과 통로
7.3 저장소로부터의 누출 가능성
7.4 국지적 및 광역적 환경에 대한 위험 가능성
7.5 위험도 평가 방법론
7.6 위험 관리
7.7 누출이 발생하는 이산화탄소 지중 저장 프로젝트의 개선
참고문헌

제8절 지중 저장의 공공 수용성과 경제성
8.1 장기간 저장에 대한 책임
8.2 공공 인식과 수용
8.3 지중 저장의 경제성
참고문헌

Chapter 6. 전환기술
제1절 이산화탄소 전환기술의 개요
제2절 화학적 전환기술
2.1 화학적 전환기술의 특징
2.2 균질계 촉매 전환반응
2.3 비균질계촉매 전환반응
2.4 전기화학 및 광전기화학 전환기술
2.5 무기탄산화 반응공정 참고문헌

제3절 생물학적 전환기술
3.1 생물학 전환기술의 특징
3.2 광합성
3.3 미세조류에 의한 탄소고정(Microalgal CO2 fixation)
3.4 광생물반응기 설계
3.5 미세조류 유래의 유용산물
3.6 다운스트림 공정(Downstream processing)
3.7 이산화탄소의 광물화
참고문헌
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