전기화학 재생 CO2 포집 경제성 분석

본 연구는 연간 0.45 M톤의 CO2를 포집하는 열병합발전소에 적용된 두 가지 탄소 포집 기술, 즉 전기화학적 재생을 활용하는 알칼리 용매 기반 기술(ConsenCUS)과 기존 아민 기반 열 재생 기술(CESAR1)의 기술경제성을 비교 분석합니다. 또한, ConsenCUS 시스템에 고정화된 탄산무수화효소(CA)를 통합하여 CO2 흡수 속도를 향상시킨 ConsenCUS-CA 시스템의 성능도 평가했습니다. 분석 결과, CESAR1은 톤당 3.23 GJth의 재생 에너지 요구량을 보이는 반면, ConsenCUS는 톤당 3.74 GJe1의 전기 에너지 요구량을 나타냈습니다. ConsenCUS-CA는 용매 요구량 18.6% 감소, 흡수탑 높이 2/3 감소, 전기 재생 에너지 요구량 18.4% 감소 등 상당한 개선을 보였습니다. 이는 총 자본 요구량 14.1% 감소, 운영 비용 12.2% 감소, 그리고 재생 에너지를 사용할 경우 회피된 CO2 비용 22.3% 감소로 이어졌습니다. ConsenCUS-CA는 CESAR1보다 30% 낮은 초기 자본 투자가 필요함에도 불구하고, 전기화학적 재생에 필요한 전력으로 인해 연간 운영 비용이 최대 23% 높게 나타났습니다. 재생 에너지원의 영향도 분석되었는데, 천연가스 보일러를 사용하는 CESAR1은 재생 전력을 사용하는 ConsenCUS-CA보다 회피된 CO2 톤당 비용이 €11.38 높았으나, 추가 증기 생산 비용은 톤당 €2.60 낮았습니다. 본 연구는 기술 학습, 전기 가격, CA 비용 및 수명, CO2 배출 가격, 할인율, 발전소 수명, 그리고 잠재적 성능 개선이 기술의 경제적 타당성에 미치는 영향을 추가로 분석했습니다. 연구 결과는 지속적인 기술 개발을 통해 ConsenCUS-CA가 전기 에너지 소비량을 줄이면 CESAR1과 운영 비용 동등성을 달성할 수 있음을 시사합니다.