In the global effort to reduce $CO_2$ emissions, one innovation has been the development of carbon capture and storage (CCS) technologies, consisting mainly of the $CO_2$ capture, $CO_2$ transport and $CO_2$ storage segments. The aim of this study was to determine an optimal CCS design solution from the viewpoint of the integrated chain, wherein each segment is continuous and performs as a supply chain. In the commercialization of CCS, related technologies in each segment should be integrated; thus, the goal here was to find an optimal solution by considering the relations between the technologies in each CCS chain segment. An economic analysis and an optimization process were performed to yield an optimal design by minimizing a cost function. The results of this analysis can play a major role in decision making regarding the core technologies applied in the further commercialization of CCS technology.
세계적으로 지구 온난화의 주 원인인 $CO_2$의 배출량을 감축하고자 CCS(Carbon Capture and Storage)기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 이산화탄소 해양지중 저장 기술의 공급사슬을 최적화하여 공급사슬을 설계함에 있어 최적의 설계조건을 찾는 것이다. 본 연구에서 다루고자하는 CCS기술은 크게 $CO_2$를 배출원으로부터 포집하는 기술과 $CO_2$ 수송 선박을 이용하여 수송하는 기술, 저장하는 기술들의 연속적인 단계로 이루어져있으며 이들은 하나의 공급사슬로서 기능하게 된다. 각 단계의 기술이 단절되어 진행되면 실용화에 의미가 없는 기술이 되므로, 전체적인 공급사슬의 관점에서 통합된 연구를 제시한다. 배출된 이산화탄소를 사후처리하는 방법으로 본 연구에서는 특히 이산화탄소 수송선박을 이용하여 국내 이산화탄소 발생지로부터 해양지중까지 수송하여 저장하는 방식의 공급사슬을 다룬다. 사슬을 이루는 각 단계는 각각 다른 온도와 압력 조건에 의해 이루어지는데, 각 단계의 설계 조건을 변화시킬 때마다 전체 시스템은 어떻게 변화하는지 살펴보고 어느 조건이 목적함수를 만족하는 최적조건인지 찾는다. 즉, 이 공급사슬 각 단계를 설계와 관련된 배경 지식들을 바탕으로 모델링하여 사용한다. 실제 국내 지역을 한 경우로 최적화를 시행하고 이 경우에 대한 최적해를 제시한다. 결과적으로 이는 실용화 하기 위한 핵심기술로서 앞으로 국내 이산화탄소 저장기술의 사업화에 있어 각종 의사결정에 큰 역할을 하게 될 것이다.
