Carbon capture and storage (CCS) technology is one of the practical solutions for mitigating the effects of global warming. When captured CO2 is injected into storage sites, the CO2 is subjected to a heating process. In a conventional CO2 injection system, CO2 cold energy is wasted during this heating process. This study proposes a new CO2 injection system that takes advantage of the cold energy using the Rankine cycle. The study compared the conventional system with the new CO2 injection system in terms of specific net power consumption, exergy efficiency, and life-cycle cost (LCC) to estimate the economic effects. The results showed that the new system reduced specific net power consumption and yielded higher exergy efficiency. The LCC of the new system was more economical. Several cases were examined corresponding to different conditions, specifically, discharge pressure and seawater temperature. This information may affect decision-making when CCS projects are implemented.
본 논문에서는 선박을 이용한 이산화탄소 포집 및 저장 (CCS) 기술에서 CO2 주입 시 거치게 되는 가열공정 과정에서 버려지는 냉열을 회수하는 개념의 CO2 주입 공정을 제안하였다. 제안된 냉열 회수 시스템은 기존의 가압, 가열 공정에 랭킨 사이클을 적용한 것으로 사이클 내부의 작동유체는CO2의 저온 부를 방열원으로 해수의 고온 부를 흡열원으로 이용하여 발전한다. 기존 시스템과 비교하여 시스템에 투입된 총 입력에너지, 엑서지 효율, 생애주기비용 관점에서 성능을 평가하였다. 제안된 시스템에서 추가적으로 생산된 전력은 전체 시스템에 들어가는 입력에너지를 감소시킴으로써 시스템 효율을 향상시켰다. 비용 면에서 추가 장비로 인한 초기 투자비용이 증가하지만, 운영비용에서는 상당한 감소가 있었다. 본 연구는 CO2 주입 시 냉열 회수 시스템의 적용 가능성을 설명하며, 실증 프로젝트 진행함에 있어 고려될 수 있다.
