열수 탄화(hydrothermal carbonization, HTC)는 기후변화 대응에서 핵심 기술로 부상하였으며, 순환 경제를 촉진한다. 자가 생성 압력하에서의 중등도 온도와 용매로서의 물을 특징으로 하는 독특한 반응 환경에서 작동하는 HTC는 바이오매스 잔사를 효율적으로 전환하여 가치 있는 바이오 기반 제품을 생산한다. 그러나 HTC는 까다로운 바이오매스 폐기물의 관리부터 고도 탄소의 합성, 바이오정유소(biorefinery)의 구현에 이르기까지 잠재력이 있음에도, 학술적 탐색에서 산업적 적용으로 전환하는 과정에서 여러 장벽에 부딪힌다. 반응의 복잡성에 대한 일반적 이해의 부족, 폐수 처리와의 대규모 통합이 어렵다는 점, 공정수(process water) 관리의 문제, 그리고 HTC 제품에 대한 표준화된 평가 기법의 부재 등 여전히 해결되지 않은 공백이 존재한다. 이러한 도전 과제를 해결하기 위해서는 HTC가 접하는 다수의 과학 분야를 연결하는 협력이 필요하다. 따라서 본 논문은 HTC 개발에 필수적이라고 간주되는 몇 가지 주요 쟁점의 현재 상태를 검토한다. 폐기물 관리와 바이오정유소를 위한 HTC의 초석으로서의 역할을 강조하면서, 그 발전에 대한 잠재성과 과제를 부각한다. 특히, 반응 경로, 예측 모델, 분석 기법, HTC의 개질을 포함한 기초 연구 측면을 폭넓게 다루는 한편, HTC의 핵심적인 기술적 응용과 과제를 탐색하되, 결합 열수 탄화(combined HTC), 폐수 통합, 그리고 플랜트 에너지 효율에 특별히 초점을 둔다.

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