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아민 담지 고체흡수재를 이용한 CO2 분리회수기술
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1 ．머리말
요즘, 폭우나 해수면 상승, 가뭄 등 이상기상이 빈발하고 있어 우리의 생활을 위협하는 심각한 문제가 되고 있다. 이 요인은 지구온난화의 영향으로 알려져 있으며, 실제로 세계의 평균기온은 해마다 상승하고 있다1). 이 지구온난화의 주요인으로서 밀접하게 관련되어 있는 것이 이산화탄소 (CO2)이다. 그림1에는 일본국내의 대기중 CO2농도 추이를 나타내고 있지만, 볼 수 있듯이 해마다 증가하고 있으며, 현재는 400 ppm을 넘고 있다. 지구온난화를 억제해 가기 위해서도 CO2삭감기술의 개발이 급무가 되고 있다.
CO2 삭감을 위한 노력은 세계각국에서 이루어지고 있으며, 구체적인 대처가 세계에서 명시된 것은, 2015년 파리에서 개최된 유엔기후변화틀조약 체약국회의 (COP21)에서 채택된 “파리협정”이다. 이 협정에서 “세계의 평균기온 상승을 산업혁명 전의 2℃를 밑도는 수준으로 억제하고, 1.5℃로 억제하는 노력을 추구하고, 기후변화의 리스크와 영향을 대폭 경감한다”고 언급되고 있다2). 또한 유엔 정상회의에서 채택된 2030년까지 세계각국에서 임하는 “지속가능 한개발목표; SDGs”의 17개 목표 중에서도 기후변화 및 그 영향을 경감하기 위한 대책이 필요하다고 내거지고 있다3). 일본 국내에서는, 2020년 10월에 菅(스가) 내각총리는 “2050년까지 온실가스 배출을 전체적으로 제로로 하는, 즉 2050년 카본 뉴트럴, 탈탄소사회의 실현을 목표로 한다”고 선언되었다4).
이상과 같이, 근년, 세계각국에서 CO2의 삭감, 탈탄소 사회의 실현을 향해 움직임이 가속하고 있다. CO2 삭감을 위한 대처 중, 활발히 연구개발이 진행되고 있는 분야가 이산화탄소 회수 ・유효이용 ・저류(Carbon dioxide Capture, Utilization and Storage: CCUS)이며, 세계의 카본 뉴트럴을 가능하게 하는 중요한 혁신적인 기술로 기대되고 있다.
CO2 분리회수기술은 각 배출원으로부터 CO2를 회수하여 후단(유효이용이나 저류)에 공급하는 역할을 담당하고 있기 때문에, CCUS의 근간적인 기술이다. 분리회수기술에는 CO2를 액체에 흡수시키는 화학흡수법과 물리흡수법, 고체표면상에 담지한 아민 화합물에 흡수시키는 고체흡수법, 고체표면에 흡착시키는 물리흡착법, 막분리법, 극저온 하에서 액화하여 비점의 차이를 이용하여 분리하는 심냉분리법 등이 있다. 이러한 노력을 추진해 나가는데 중요시되고 있는 것이 CO2 분리회수의 에너지나 비용 저감이다. (公財, 공익재단법인) 지구환경산업기술연구기구(RITE)에서는 에너지 절약을 실현할 수 있는 혁신적인 흡수액, 고체흡수재, 분리막을 개발하고 있다.
본고에서는 수많은 기술 중에서도 고체흡착(수)법에 대해 소개한다. 일반적인 고체 흡수재의 합성방법이나 RITE의 지금까지의 고체 흡수재법을 이용한 CO2 분리회수기술의 대처 내용에 대해 설명한다.
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