막 모듈 통합 blue hydrogen 생산을 위한 CO2 포집·수소 공정 모델링 연구

Modeling CO2 capture and hydrogen production in membrane-integrated blue hydrogen systems

연구 내용

소규모 on-site steam methane reforming에 hollow fiber membrane module를 결합해 CO2 포집 위치별 성능을 모델링·검증하고, 블루 수소의 경제성을 평가하는 연구

steam methane reforming(SMR) 기반 수소 생산에서 CO2 배출을 낮추기 위해, 연구실은 hollow fiber membrane module(HFMM) 통합 공정을 모델링합니다. on-site SMR 공정과 HFMM 수학적 모델을 구축하고, 실제 운전 자료로 정확도를 검증한 뒤 CO2 포집 후보 위치별 성능을 비교합니다. stage cut, 분리 인자, 회수율, 투과/잔류 조성 등 지표를 사용해 건식 syngas, PSA tail gas, flue gas 시나리오의 적합 구간을 도출하고, HFMM 개수와 수소 생산 경제성을 함께 평가합니다. 더불어 oxygen-enriched combustion과 연계한 sustainable blue hydrogen 개념을 공정 관점에서 확장하며, 액체수소 운송 장치의 내부 구조가 boil-off gas 생성에 미치는 영향을 분석해 운송 측면의 공정 안정성까지 다룹니다.

관련 프로젝트

4건

연구 흐름

초기에는 membrane module을 포함한 SMR–분리 공정의 물질수지·분리거동을 수학적으로 구현하고, 공정 및 막 모듈 모델의 검증 절차를 확립하는 데 집중했습니다. 이후 2023년에는 CO2 포집 위치를 다중 시나리오로 구성해 운전 조건과 조성 변화에 따른 HFMM 성능 변화를 비교하고, 수소 생산 경제성 평가까지 연동했습니다. 2024년 이후에는 수소 생산의 탄소저감 전략을 oxygen-enriched combustion 등으로 확장하고, 통합 공정의 지속가능성 관점을 보강했습니다. 동시에 2025년에는 액체수소 운송 트레일러에서 내부 구조가 boil-off gas 발생에 미치는 영향을 분석하며, 생산-운송의 연계 관점으로 연구 축을 넓혔습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

on-site blue hydrogen 생산 공정 설계
CO2 포집 위치 최적화 방법
hollow fiber membrane 기반 포집 모듈 설계
소규모 플랜트 공정 적합성 평가
SMR 개질-막 분리 통합 모델
PSA tail gas 연계 포집 시나리오
oxygen-enriched combustion 기반 통합 검토
액체수소 운송 장치 boil-off 저감 설계
수소 생산 LCOH 기반 의사결정 체계
탄소중립 기술DB의 감축량 평가 활용