직접 공기 포집(Direct air capture, DAC)은 대기에서 이산화탄소를 제거하기 위한 유망한 기술이다. 그러나 광범위한 배치는 높은 에너지 요구, 물 관리, 흡착제(sorbent) 열화, 변동성 재생에너지 원과의 통합, 그리고 변동하는 기후 조건에 의해 제약을 받는다. 고체 흡착 기반 DAC 시스템의 설계, 운전, 제어는 흡착제 재료, 흡착 시스템, DAC 공정, 그리고 상류 및 하류 운영 전반에 대한 총체적 공학적 접근을 필요로 하는 복잡한 문제이다. 본 총설에서는 공정시스템공학(Process Systems Engineering, PSE)이 세 가지 영역에서의 최근 PSE 발전을 부각함으로써 이러한 다중 스케일 시스템 설계 과제를 어떻게 해결할 수 있는지 보여준다: (i) 공정 정보를 반영한 흡착제 선택, (ii) 열 통합 및 물 관리, (iii) 기술적 타당성(viability) 평가이다. 우리는 PSE가 흡착제 특성과 시스템 설계 및 최적화를 연결하는 데 있어 이룬 진전과, 흡착제로부터 포괄적 시스템 평가로 나아가기 위해 필요한 핵심 지표 및 작업 흐름을 요약한다. 우리는 DAC를 열 및 전력 생성과 통합하는 것, 재생 전기 또는 기존 인프라로부터의 활용도가 낮은 자원을 사용하는 것, 그리고 열과 물의 결합 통합과 같은 효과적인 에너지 및 자원 관리 전략을 강조한다. 타당성 평가를 위해서는 흡착제 열화, 지리공간 분석, 그리고 스케일링 예측을 테크노경제성 및 전과정평가(life cycle assessments)와 통합하는 포괄적 접근을 강조한다. 마지막으로, 우리는 변동 에너지 및 기후 조건을 위한 공정 전략, 예측 가능한 흡착제 열화 모델, 에너지와 자본을 균형 있게 맞추기 위한 최적화된 스케줄링을 포함하여, 흡착-DAC의 스케일링에 중요할 향후 PSE 방향으로 결론을 제시한다. • PSE의 흡착제 선택, 열/물 통합, 타당성 평가에 대한 발전. • 공정 정보를 반영한 흡착제 선택은 성능, 비용, 환경적 영향을 균형 있게 고려한다. • 전략적 자원 통합은 에너지 수요를 줄이고 탄소 제거를 개선한다. • 평가는 흡착제와 공정을 지역 및 전 지구적 영향과 연결한다. • PSE는 DAC 비용, 변동하는 기후, 흡착제 열화, 그리고 스케줄링을 다룰 수 있다.
*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.