이산화탄소의 포집, 사용, 저장

CCUS - Carbon Capture, Utilization and Storage

Carbon capture, utilization and storage (CCUS)
Carbon capture, utilization and storage (CCUS)

대기로 방출된 이산화탄소(CO2)의 양은 산업 시대가 시작된 이후로 확연히 증가했습니다. 인류가 대기 중의 CO2 농도를 줄이려고 노력하지 않는다면 기후 변화의 영향을 전 세계에서 똑똑히 느끼게 될 것입니다.

이산화탄소의 포집, 사용, 저장을 위한 기술(영어: Carbon Capture, Utilization and Storage [CCUS])은 탈산소에서 기본적인 요소로서 기후 변화를 극복하는 데 중요한 역할을 하며 저탄소 미래로 나아가는 길을 열 수 있습니다.

이산화탄소 포집은 전기 생산 시 그리고 산업 분야에서 화석연료를 사용하여 발생하는 CO2 배출량의 최대 90%를 포집할 수 있는 기술적인 절차입니다. 그 결과 이산화탄소가 대기로 유입되지 않습니다. 포집된 CO2를 영구적으로 보관하거나(예를 들어 지하 깊은 곳에) 경제적으로 더 유용한 다른 제품의 원료로 재사용할 수 있습니다. 그러면 생산 공정의 CO2 중립성이 유지됩니다. CCUS 기술의 발전과 함께 센서 솔루션에도 새로운 도전 과제가 생깁니다. SICK는 탄소 포집과 CO2 이송 관련 애플리케이션을 위한 솔루션을 이미 제공하고 있습니다.

CCUS 에코 시스템
CCUS 에코 시스템

도전 과제

CO2 보고 및 정산

CO2 유량 측정은 회계 결산, 검정 의무가 있는 거래, 미래 법률의 준수를 위해 필수가 될 것입니다. CCUS 네트워크의 모든 수준에서 정밀한 CO2 유량 측정으로 포집된 이산화탄소를 완벽하고 정확하게 보고하고 정산할 수 있습니다.

공정 효율성

이산화탄소 포집 절차의 효율이 높아야 경제적, 생태학적으로 이점이 있습니다. 따라서 포집 후에 점검 및 최적화를 위해 CO2 함량을 반드시 측정해야 합니다.

품질 관리

포집된 CO2의 용도에 따라(저장 또는 사용) 가스 품질을 점검하고 불순물을 관리하는 것이 중요합니다. 이로써 CCUS 공정에 미치는 부정적인 영향을 막고 환경을 보호할 수 있습니다.

CCUS 애플리케이션을 위한 SICK의 솔루션

가스 이송 및 공정 애플리케이션을 위한 유량 측정

이산화탄소는 다양한 배출원으로부터 포집하여 파이프라인 또는 선박으로 이송한 뒤 저장하거나 사용할 수 있습니다. 이때 CO2 양을 점검하기 위해 각 이송 지점에서 가스 유량 측정이 필요합니다. 가스를 정밀하게 측정하면 이산화탄소를 활용하려는 기업을 상대로 정확한 정산이 가능하기 때문입니다. 또한 측정을 바탕으로 CO2 세금과 배출권을 해당 규정에 따라 계산할 수 있습니다. SICK의 초음파 가스 유량계와 측정 솔루션은 CCUS 체인에서 프로세스를 성공적으로 제어하도록 확실하고 정밀한 데이터를 제공합니다.

가스 유량계 FLOWSIC600 및 FLOWSIC600-XT는 개별 장치로서도, 시스템 솔루션의 일부로서도 수많은 요건에 부합하며 탁월한 측정 성능을 보유했습니다. SICK의 초음파 가스 유량계는 가스 측정 시 매우 높은 정확도를 제공합니다. 또한 FLOWSIC600-XT는 PowerIn Technology™을 탑재하여 정전 시에도 계속 측정을 수행하고 해당 데이터를 저장합니다. 고내성 디자인 덕분에 가스 유량계가 오류 없이 작동하고 정비가 필요 없습니다. 직접 경로 레이아웃이 장치 내 신호 반사를 방지하고 오염으로 인해 장치 기능이 저해되는 것을 막습니다. 따라서 FLOWSIC600-XT는 장기간 안정적으로 작동하며 높은 측정 정확도를 제공합니다.

가스 유량계 FLOWSIC600-XT

가스 유량계 FLOWSIC600

CO2 측정을 위한 확실한 턴키 솔루션

SICK는 유량 측정 시스템 FLOWSKID로 가스 유량 측정을 위한 턴키 완전 솔루션을 제공합니다. 시스템은 유연하게 구성할 수 있으며 고정밀의 측정 데이터를 제공합니다. 계량 스키드의 핵심은 초음파 가스 유량계 FLOWSIC600 또는 FLOWSIC600-XT이며 이로써 시스템이 매우 확실하게 작동합니다. 가스 분석기, 가스 크로마토그래프, 유량 컴퓨터를 추가하여 계량 스키드를 애플리케이션 요건에 개별적으로 맞출 수 있습니다. 이 시스템은 ISO 표준에 맞춰 제작되었으며 DIN, ANSI, ASME에 따른 모든 최신 품질 요건을 충족합니다. 따라서 각 지역의 규정과 요건에 확실히 부합합니다.

유량 측정 시스템 FLOWSKID

포집 시 CO2 농도 측정

적절한 장소에 특수한 장치를 설치하면 다양한 산업 공정에서 방출되는 CO2가 대기로 유입되기 전에 포집됩니다. CO2 포집의 효율을 감시하고 최적화하기 위해 인사이투 가스 분석기 GM35이 CO2 농도를 샘플 채취 없이 가스 덕트에서 직접 정밀하게 측정합니다. GM35의 신뢰성, 정확성, 짧은 반응 시간은 제어 회로의 효율에 크게 기여합니다. 또한 이 가스 분석기는 H2O, 온도 및 압력을 측정함으로써 모든 공정 제어 시스템을 이상적으로 보완합니다. 포집된 가스의 이송과 후속 처리 및 정산을 위해서도 CO2 농도를 지속적으로 감시하는 것이 중요합니다.

인사이투 가스 분석기 GM35

품질 측정: 포집된 CO2 가스 매트릭스의 CO2 농도 및 불순물 분석

탄소를 포집하면 CO2 부피 비율이 90% 이상인 고농축 가스가 발생합니다. 하지만 가스 매트릭스는 불순물로 간주되는 다른 성분도 포함합니다. 포집한 가스를 나중에 이송, 보관 또는 사용하기 전에 이러한 성분을 반드시 측정해야 합니다. 왜냐하면 몇몇 불순물은 부식을 유발하거나 변환 과정에 영향을 미치기 때문입니다. SICK의 추출식 분석기는 여러 성분을 동시에 지속적으로 정밀하게 감시합니다. 이로써 CCUS 공정을 최적으로 제어하고 개선할 수 있습니다. SICK는 수많은 애플리케이션, 측정 조건, 측정 매개변수를 위해 다양한 가스 분석기를 제공합니다. 여러 다양한 성분을 동시에 감시하는 데는 열/습식 추출 측정 기술이 특히 적합합니다. CO2, H2O, HCl, SO2, CO, NOx, NH3, O2를 측정하기 위한 MCS200HW나 높은 SO2, HCl 또는 NOx 농도를 측정하기 위한 MCS300P HW이 여기에 해당합니다. 부식 부하가 적은 애플리케이션이나 감시할 성분이 몇 개 안 되는 경우에는 분석기 GMS800의 냉/건조 추출 측정 기술이 사용됩니다.

CEMS 솔루션 MCS200HW

프로세스 솔루션 MCS300P HW

추출식 가스 분석기 GMS800

온실가스 감시

온실가스 배출권 거래 시스템에 대한 EU 지침 2003/87/EC는 발전소와 이 지침이 적용되는 기타 설비의 모든 CO2 배출원에 대해 CO2 배출 증명을 요구합니다. 정확한 CO2 농도를 계산하기는 어려우므로 그 대신 배기 덕트에서 직접 배출을 측정합니다. SICK는 CO2 배출을 직접 감시하기 위한 탁월한 CEMS 솔루션인 GHG-Control을 개발했습니다. 이로써 SICK는 배출권 거래에 대한 EU 규정에 따라 측정 불확도 관련 인증서에 필요한 정보도 설비 운영자에게 제공합니다. GHG-Control은 올인원 측정 시스템이며 인사이투 가스 분석기 GM35, 초음파 유량 측정 장치 FLOWSIC100, 데이터 수집 시스템 MEAC GHG 외에 서비스도 포함합니다. 이 솔루션 덕분에 수고롭게 계산할 필요가 없고 시간 및 경비가 절약됩니다.

CEMS 솔루션 GHG-Control 

인사이투 가스 분석기 GM35

가스 유량 측정 장치 FLOWSIC100

CEMS 솔루션 MEAC

CCUS Space and protection for measurement and analysis technology image

측정 및 분석 시스템을 위한 공간과 보호

무엇보다 컨테이너 솔루션은 설치된 분석 시스템을 더위, 추위, 먼지, 바람, 지진, 부식성 또는 폭발성 분위기 같은 극단적인 주변 조건으로부터 보호합니다. 그 밖에 운송과 현장 설치 및 정비 면에서도 이점을 제공합니다. 왜냐하면 컨테이너 안의 모든 것이 공장에서 이미 일목요연하게 사전 설치되고 서로 조율된 상태이기 때문입니다. 모든 컨테이너는 고객이 원하는 경우 개별 맞춤화가 가능합니다. 측정 지점 전환 또는 복잡한 중복 컨셉 및 신호 컨셉을 구현할 수 있을 뿐 아니라 변압기와 무정전 전원 공급 시스템, 소화 시스템, 공조 및 가스 경고 시스템도 설치가 가능합니다.

연속 배출 측정 시스템 Shelter Solutions

성공 스토리 LEILAC – HeidelbergCement

파일럿 설비 LEILAC – HeidelbergCement, 벨기에

시멘트 공장에서는 연소 후 포집과 순산소 연료 기술 외에 직접 포집 방식으로도 CO2를 포집할 수 있습니다. 시멘트 생산 중에 CO2 배출량의 3분의 2가 석회석에서 직접 나오므로 이를 연소 공정에서 발생하는 배기가스와 분리하기 위해 특수한 강철 반응기에서 석회석을 간접 가열합니다. 그러면 CO2 함량이 높고 희석되지 않은 가스 흐름이 생기며 이어서 이 가스를 추가로 처리할 수 있습니다. 이 혁신적인 접근법은 벨기에 리세의 HeidelbergCement 공장에 있는 파일럿 설비 LEILAC 1에서 사용됩니다. 그곳에서 공정 제어를 최적화하기 위해 SICK의 인사이투 가스 분석기 GM35가 석회석 가공 후 CO2 농도를 감시합니다. 또한 연소 가스가 이송되는 별도 덕트에 SICK의 가스 분석기 GM901 및 ZIRKOR100이 사용됩니다. 이 가스 분석기는 CO 및 O2 농도를 측정합니다.

인사이투 가스 분석기 GM901

인사이투 가스 분석기 ZIRKOR100

인사이투 가스 분석기 GM35

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