부산대학교 도서관

화학 공정의 환경 영향 분석을 위해 널리 사용되는 Life Cycle Assessment (LCA)는 공정 설계 및 최적화 단계에 적용하기에는 몇 가지 제한 사항이 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 본 연구에서는 공정 수준에서의 새로운 탄소 분석 및 저감 방법을 제안하였다. 제안된 LCA-free 프레임워크는 공정 시뮬레이션, 열역학적 분석, 공정 수준의 탄소 기여도 분석 (Process-level Carbon Contribution Analysis, PCCA), 탄소 최적화 네 단계로 구성된다. PCCA 기법을 사용하면 Exergy 정보를 CO2 배출량에 Mapping하여 각 구성 요소의 CO2 기여도를 자세히 분석할 수 있다. 제안된 방법을 Naphtha Cracking Center (NCC) 공정에 적용하여 CO2 배출을 최소화함으로써 유틸리티 사용에 따라 발생하는 CO2를 8.72% 저감할 수 있었다. 에너지 최적화 방법과 비교하였을 때, PCCA 프레임워크에 따른 탄소 최적화는 더 많은 에너지 소모량을 보이더라도 더 적은 CO2를 배출하는 최적의 운전 조건이 있음을 보여주었다. 제안된 프레임워크는 네 가지의 이점을 가진다: (i) 기존 인벤토리 값에 의존하는 대신 공정 수준에서 대상 공정에 알맞은 배출 계수를 계산할 수 있다. (ii) 공정 설계 단계에서 유틸리티 사용을 탄소 관점에서 최적화할 수 있다. (iii) 탄소 배출과 에너지 소비의 관계에 대한 정보를 제공함으로써 경제성 최적화에 방향성을 제시할 수 있다. (iv) 새롭게 탄소 저감형 공정을 설계할 때 기존 공정과 비교하여 탄소 배출 감소를 정량적으로 분석할 수 있다. 결과적으로, 본 연구는 화학 공정의 탄소 배출 분석을 위한 방법론을 수립하고, 공정 수준에서의 탄소 저감을 위한 지침을 제공한다.