수소·가스 회수와 생물공정을 통합하는 공정모델 기반 예측 연구

Integrated Process Modeling for Hydrogen and Gas Recovery Coupled to Bioprocesses

연구 내용

막 기반 용존가스 저감/회수와 혐기발효 모델을 연계해 수소 생성·회수 효과를 예측하는 통합 공정모델 연구

연구실은 수처리·환경공정에서 발생하는 용존가스와 혐기발효의 반응-전달 상호작용을 공정모델로 통합하는 접근을 수행합니다. 중공사막 모듈로 용존가스를 회수 또는 저감하는 물리 기반 모델을 확보하고, 혐기발효에서는 ADM1 계열 모델을 수정해 용존 H2 농도 변화가 반응 경로와 생성물 조성에 미치는 영향을 반영합니다. 두 축의 모델을 보정과 검증 절차에 연결하여, 운전 조건 변화에 따른 수소 생산과 회수 성능을 일관된 예측 프레임으로 도출하는 데 차별성이 있습니다.

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연구 흐름

2023년에는 중공사막 모듈을 중심으로 용존가스 회수의 정상상태 공정모델을 합성하고 검증하는 연구를 수행했습니다. 이후 2025년에는 용존 수소 추출이 혐기발효 동역학에 미치는 영향을 반영하기 위해 ADM1을 수정한 mADM1 구조를 도입하고, 실제 반응기 데이터를 기반으로 보정했습니다. 이어서 검증 반응기에서 중공사막 모듈로 용존 H2를 낮추는 운전 조건을 적용하여 추출 효과 예측의 일관성을 확인했습니다. 현재는 막-생물공정 연계로 예측 가능 범위를 확장하는 흐름으로 진행하고 있습니다.

활용 가능성

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

수소 회수 공정 통합 설계
막-생물반응기 연계 최적화
공정 성능 변화 예측
실험 대체 시나리오 평가
환경-에너지 전환 공정개발
혐기발효 운전전략 수립
폐수 처리와 수소 회수 동시 목표관리
모델 기반 공정 스케일업
반응기 조건 민감도 분석
데이터 기반 공정 고도화