This study proposed a concept design of a floating barge for CO2 liquefaction and storage. Irrespective of capture process types, most power plants aiming at carbon capture and storage are expected to be faced with the challenge that there would not be sufficient space for the capture, liquefaction, and storage. The concept proposed was to address this challenge by a floating barge that was supposed to take the place in the vicinity of power plants and to play the role of the liquefaction and intermediate storage for the ship-based CCS. It included the units for compression, liquefaction (refrigeration), storage, and offloading. The capacity was determined to accommodate the CO2 from a 500 MW power plant, equivalently 3 million ton per year. The overall design was significantly affected by the pressure and temperature of the stored CO2. A cost study over the whole supply chain of CCS indicated that the triple point of 5.2 bar and -57 ℃ was found to be the optimum storage condition. Based on the study, the liquefaction and storage barge was designed to liquefy CO2 and store it near the triple points. Transportation of the captured CO2 to the barge required that the CO2 should be compressed up to c.a 3 barg. In consequence, the compression load in the barge was not significant. The refrigeration, however, was so considerable that a refrigeration system was installed to cool the compressed CO2 down to the triple point. The storage capacity was highly affected by the carrier size, which was in turn a function of the delivery amount and transportation distance. Given the delivery amount of 3 million ton per year, the storage capacity of 20,000 m3 to 50,000 m3 seemed to be reasonable with the transportation distance less than 500 km. As environmental hazards, the tide, wave, and wind, especially during the typhoon season, the barge should have sufficient mooring.
본 연구에서는 화석연료를 사용하는 화력발전소로부터 포집 된 CO2를 액화 및 저장한 후, CO2 운반선으로 선적해주는 부유식 CO2 액화 및 저장설비의 개념을 제시하였다. 화력발전소에서 배출되는 CO2를 포집하기 위하여 현재 보성화력발전소와 하동화력발전소에 각각 건식과 습식 CO2 포집설비를 설치하여 운용 중에 있으며, 향후 500MW 급 실증계획을 하고 있다. 현재 CO2를 포집하는 연구는 다양한 방식으로 진행이 되고 있으나, 포집 된 CO2의 저장 및 이송에 관한 사항은 연구가 미진하다. 실증계획 목표인 500MW 용량 급을 기준으로 볼 때, 연간 처리해야 할 CO2 용량은 약 300만 톤이며, CO2 포집설비의 규모 역시 상당한 수준이 될 전망이다. 설비의 규모, 안전성 및 화력발전소의 부지 상황을 고려할 때, CO2 액화 및 저장을 위한 추가 설비를 육상에 건설하는 것은 힘들 것으로 사료된다. 이를 해결하기 위한 하나의 방편으로 발전소 인근 해상에 부유식 액화 및 저장 설비를 설치하는 개념을 제안하였다. 부유식 CO2 액화 저장 설비는 발전소로부터 이송 받은 CO2를 액화시킬 수 있는 액화 플랜트 설비, 이를 안전하게 저장할 수 있는 저장 탱크 및 CO2 운반선으로 CO2를 이송시킬 수 있는 장비 등으로 구성이 되는데 모두 발전소의 환경조건을 만족하도록 설계하였다.
