KR101345116B1 - 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치 - Google Patents

초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치 Download PDF

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Abstract

초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치가 개시된다.
상기 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치는, 초임계상 이산화탄소를 주입하기 위한 주입부; 상기 주입부로부터 공급되는 초임계상 이산화탄소를 수용하는 반응기; 및 상기 반응기에 접속되고, 상기 반응기 내에 수용된 초임계상 이산화탄소의 압력을 조절하기 위한 압력 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치{APPARATUS FOR INJECTING CARBON DIOXIDE MAINTAINING SUPERCRITICAL PHASE AND MAKING REACTION THEREOF}
본 발명은 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초임계상 이산화탄소를 반응 장치 내에 주입할 때, 반응 장치 내에 주입되는 초임계상 이산화탄소의 초임계상을 계속 유지할 수 있는 장치에 관한 것이다.
초임계상 이산화탄소는 여러 가지 다양한 목적으로 유용하게 이용된다.
여기서 잠깐 상기 초임계상 이산화탄소에 대해서 설명하기로 한다. 이산화탄소에서의 초임계상 상태란 임계점, 즉 73.8 bar 및 31.1 ℃ 이상의 압력과 온도에서 이산화탄소가 액체와 기체의 특성을 동시에 갖고 있는 유체 상태를 의미한다.
이때, 상기 초임계상 이산화탄소 유체는 기체의 침투성과 액체의 고밀도를 갖추어 기체와 액체의 장점을 동시에 지닌다.
또한, 이산화탄소가 초임계상 상태로 되면 표면 장력이 거의 없다. 따라서, 액체로서는 침투할 수 없는 좁고 긴 구멍, 틈 등으로 침투할 수 있으며, 이와 동시에 기체로서는 불가능한 고밀도 상태로 존재할 수 있기 때문에 각종 물질의 용해도가 매우 높다는 특징이 있다.
상술한 바와 같이 초임계상 이산화탄소는 독특한 물리 화학적 특성을 가지고 있기 때문에 그 반응성을 이용한 다양한 반응 장치가 고안되어 있다.
특히, 온실 가스의 주범인 이산화탄소의 대기 중 감축을 위해서 지하 또는 해중 퇴적층 내에 이산화탄소를 초임계상으로 생성하여 주입하고 있는 바, 상기 퇴적층 내에서의 초임계상 이산화탄소의 반응 메커니즘을 실험실에서 모사 재현하기 위한 용도로서, 이산화탄소 주입 및 반응 장치가 고안되어 있다.
그러나, 종래의 이산화탄소 주입 및 반응 장치는, 단순하게 가압 펌프에서 생성된 초임계상 이산화탄소를 반응기 내로 바로 주입하고 있었다.
따라서, 가압 펌프에서 생성된 초임계상 이산화탄소를 배관을 통해서 반응기 내로 주입할 때, 초임계상 이산화탄소가 대기압 상태로 유지되는 배관 내에서 단열 팽창되고, 이에 따라, 상기 초임계상 이산화탄소의 온도가 떨어지는 문제가 있었다.
상술한 바와 같이, 초임계상 이산화탄소는, 임계점, 즉 73.8 bar 및 31.1 ℃ 이상의 압력과 온도에서 액체와 기체의 특성을 동시에 갖고 있는 유체 상태로 존재할 수 있는데, 단열 팽창의 결과, 상기 임계점을 더 이상 유지할 수 없게 되고, 이에 의해서 초임계상 이산화탄소의 상(phase)이 변화하게 되므로, 반응기 내에서의 시료의 반응 시험에서 원하지 않는 반응을 초래할 우려가 있다.
본 발명과 관련된 종래 기술로는 대한민국 공개특허 특2000-0019837호(2000.04.15. 공개)(발명의 명칭: "초임계 이산화탄소를 이용한 드럼내 시멘트라이닝 제조장치")가 있다.
따라서, 본 발명은, 초임계상 이산화탄소를 이용한 반응 실험에서, 상기 초임계상 이산화탄소의 단열 팽창을 방지하여, 상기 초임계상 이산화탄소의 상변화를 방지하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치는, 초임계상 이산화탄소를 주입하기 위한 주입부; 상기 주입부로부터 공급되는 초임계상 이산화탄소를 수용하는 반응기; 및 상기 반응기에 접속되고, 상기 반응기 내에 수용된 초임계상 이산화탄소의 압력을 조절하기 위한 압력 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 주입부는, 이산화탄소 공급부; 상기 이산화탄소 공급부에 연결되어 있는 가압 펌프; 및 상기 이산화탄소 공급부로부터의 이산화탄소를 가열 가압하여 공급하기 위한 피스톤 펌프를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 피스톤 펌프의 펌프 몸통 외주에는 상기 피스톤 펌프를 가열하기 위한 히터가 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 반응기는, 반응기 몸체; 상기 반응기 몸체 내의 초기 압력을 부여하기 위한 유체 주입 펌프; 및 상기 반응기 몸체의 상부를 덮으며, 상기 주입부로부터의 초임계상 이산화탄소가 주입되는 주입구와, 상기 유체 주입 펌프로부터의 상기 반응기 몸체 내로 주입된 상기 유체가 유출되는 유출구가 형성된 커버;를 포함하며, 상기 반응기 몸체 내부에는 시료가 위치하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 커버에는, 상기 반응기 몸체 내에 수용된 초임계상 이산화탄소의 온도와 압력을 측정하기 위한 온도계와 압력계가 더 형성되어 있을 수 있다.
또한, 상기 유체는 물 또는 염수인 것이 바람직하다.
또한, 상기 압력 조절부는, 상기 반응기로부터 유출되는 압력을 제어하기 위한 역압력 조정기(BPR); 및 상기 역압력 조정기를 통과한 유체를 수용하는 유체 용기;를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 초임계상 이산화탄소를 주입하기 위한 주입부; 상기 주입부로부터 공급되는 초임계상 이산화탄소를 수용하는 반응기; 및 상기 반응기에 접속되고, 상기 반응기 내에 수용된 초임계상 이산화탄소의 압력을 조절하기 위한 압력 조절부;를 포함하되, 상기 주입부는, 이산화탄소 공급부; 상기 이산화탄소 공급부에 연결되어 있는 가압 펌프; 및 상기 이산화탄소 공급부로부터의 이산화탄소를 가열 가압하여 공급하기 위한 피스톤 펌프를 포함하고, 상기 반응기는, 반응기 몸체; 상기 반응기 몸체 내의 초기 압력을 부여하기 위한 유체 주입 펌프; 및 상기 반응기 몸체의 상부를 덮으며, 상기 주입부로부터의 초임계상 이산화탄소가 주입되는 주입구와, 상기 유체 주입 펌프로부터의 상기 반응기 몸체 내로 주입된 상기 유체가 유출되는 유출구가 형성된 커버;를 포함하며, 상기 압력 조절부는, 상기 반응기로부터 유출되는 압력을 제어하기 위한 역압력 조정기(BPR); 및 상기 역압력 조정기를 통과한 유체를 수용하는 유체 용기;를 포함하며, 상기 반응기 몸체 내부에는 시료가 위치하는 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치가 제공된다.
여기에서, 상기 피스톤 펌프의 펌프 몸통 외주에는, 상기 피스톤 펌프를 가열하기 위한 히터가 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 커버에는, 상기 반응기 몸체 내에 수용된 초임계상 이산화탄소의 온도와 압력을 측정하기 위한 온도계와 압력계가 더 형성되어 있을 수 있다.
이때, 상기 유체는 물 또는 염수인 것이 바람직하다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술되어 있을 수 있음을 알아야 한다.
본 발명에 따르면, 실험실에서의 초임계상 이산화탄소를 이용한 반응 실험에서, 상기 초임계상 이산화탄소의 단열 팽창을 방지하여, 상기 초임계상 이산화탄소의 상변화를 방지할 수 있기 때문에, 실제 지중에서의 초임계상 이산화탄소의 반응 메커니즘을 정확하게 모사할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 계통도이다.
도 2는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치의 구성 중 주입부의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 3은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치의 구성 중 반응기의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 4는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치의 구성 중 압력 조절부의 구성을 나타낸 개략도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 계통도이다.
도 1의 계통도에 따르면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치는 주입부(200), 반응기(300), 및 압력 조절부(400)로 이루어질 수 있다.
이하에서는, 상기 주입부(200)에 대해서는 도 2를 참조하고, 상기 반응기(300)에 대해서는 도 3을 참조하고, 상기 압력 조절부(400)에 대해서는 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치의 구성에 대해서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치의 구성 중 주입부의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2에 따르면, 상기 주입부(200)는, 이산화탄소 탱크(210), 상기 이산화탄소 탱크(210)에 연결된 밸브(220), 상기 밸브(220)에 연결된 가압 펌프(230), 상기 가압 펌프(230)에 연결되고 상기 이산화탄소를 초임계상으로 변환시키기 위한 피스톤 펌프(240), 및 상기 피스톤 펌프(240)에 연결된 밸브(275)를 포함하고 있다.
도 2의 설명에서 각각의 구성 요소를 연결하는 배관(tubing)에 대해서는 설명을 생략하지만, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 배관에 대한 설명을 생략하였음을 알아야 한다.
먼저, 이산화탄소 탱크(210)는 고순도, 예를 들면, 99.9 % 순도의 이산화탄소를 저장하고 있는 것이 바람직하다.
도 2에서 밸브(220, 275)의 구성은 필요에 따라서 개방 또는 폐쇄되는 구성이므로, 통상의 기술자라면 그 용도에 대해서 어렵지 않게 이해할 수 있을 것이다.
다음으로, 밸브(220)에 연결된 가압 펌프(230)는 상기 이산화탄소 탱크(210)로부터의 이산화탄소를 가압하여 후속하여 연결되는 피스톤 펌프(240)로 전달하는 역할을 한다. 이때, 상기 가압 펌프(230)는 이산화탄소를 임계 압력까지 가압하여 공급하는 것임을 알아야 한다.
다음으로, 상기 가압 펌프(230)로부터 임계 압력까지 가압되어 공급되는 이산화탄소 유체는, 피스톤 펌프(240)를 통과하면서 초임계상 이산화탄소로 변환될 수 있다. 이때, 도 2의 피스톤 펌프(240)의 펌프 몸통(250)의 외주에는 히터(260)가 설치되어 있으므로, 피스톤 펌프(240) 내로 가압되어 공급된 이산화탄소의 온도를 조절하여 상기 가압된 이산화탄소를 초임계상(supercritical phase)으로 변환시킨다.
상기 히터(260)는, 상술한 바와 같이, 이산화탄소를 초임계상으로 형성할 수 있는 온도까지 가열되는 것이 바람직하다.
한편, 도 2에서 도면 부호 245는 피스톤 펌프(240)의 펌프축을 나타낸다.
도 2에 나타낸 주입부(200)의 구성은, 통상 종래의 반응 장치의 주입부의 구성과 사실상 동일하다는 점만 언급하고 넘어가기로 한다.
도 2에서 가압 펌프(230)에 의해서 가압된 이산화탄소는 아직 초임계상 이산화탄소는 아니라는 점을 알아야 하며, 상기 가압 펌프(230)를 지나 피스톤 펌프의 몸통(250) 내로 공급된 다음, 히터(260)에 의해서 고온으로 가열된 이후에 비로소 초임계상 이산화탄소로 변환된다는 것을 알아야 한다.
이를 나타내기 위해서 도 2의 피스톤 펌프(240) 몸통(250) 내부를 빗금(255)으로 강조하고, 동시에 상기 피스톤 펌프(240)에 연결된 배관(270)을 굵은 선으로 표시하였다. 즉, 상기 피스톤 펌프(240)를 통과한 이산화탄소는 초임계상 이산화탄소가 된다.
다음으로 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치의 구성 중 반응기의 구성에 대해서 살펴보기로 한다.
도 3은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치의 구성 중 반응기의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 3에 따르면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치 중 반응기(300)는, 반응기 몸체(310), 상기 반응기 몸체(310) 상부를 덮는 커버(320), 상기 주입부(200)로부터 초임계상으로 공급되는 이산화탄소가 유동되고 상기 커버(320)에 삽입되는 배관(360), 상기 반응기 몸체(310) 내의 유체를 배출하기 위한 배출관(370), 및 상기 배출관(370)을 통해서, 상기 반응기 몸체(310) 내로 유체를 공급하기 위한 유체 주입 펌프(380)로 이루어져 있다.
도 3에서도 각종 밸브(362, 372, 374)의 구성은 필요에 따라서 개폐되는 구성이므로 이들에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 3에 따르면, 주입부(200)로부터 초임계 상태로 공급되는 이산화탄소를 나타내기 위해서, 배관(360)은 굵게 표시하여 두었음을 알아야 한다. 여기에서, 상기 배관(360)은 상기 커버(320)를 관통하여 형성되기는 하지만, 마찬가지로 상기 커버(370)에 형성된 배출관(370)과는 다르게, 상기 커버(320)를 관통하여 하향 연장되어 있지는 않다는 점을 알아야 한다. 이는, 초임계상 이산화탄소를 반응기 몸체(310) 내로 가압하여 공급하기만 하면 되기 때문이다.
또한, 상기 배관(360)은 초임계상 이산화탄소가 주입되는 주입구로 이해하는 것이 바람직하며, 이에 대응하여, 배출관(370)은 상기 초임계상 이산화탄소가 유출되는 유출구로 이해하는 것이 바람직하다.
또한, 도 3에서, 도면 부호 340은 물 또는 염수인 것을 나타내고, 도면 부호 350은 상기 배관(360)을 통해서 공급된 초임계상 이산화탄소를 나타낸다. 상기 물 또는 염수는, 이산화탄소의 지중 저장시 초임계상 이산화탄소의 반응 메커니즘을 모사하기 위한 것이다.
상기 반응기 몸체(310) 중에는 시료(330)가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 반응기 몸체(310)와 상기 커버(320)는 나사 결합되어 있을 수 있으며, 나사 결합부는 도면 부호 324로 나타내었다. 또한, 상기 반응기 몸체(310)와 상기 커버(320)의 나사 결합을 용이하게 하기 위해서 외부 손잡이(322)의 구성이 더 부가되어 있을 수도 있다.
상기 커버(320)에는 상기 반응기 몸체(310) 내의 온도와 압력을 측정하기 위한 온도계(390)와 압력계(395)가 더 설치되어 있을 수 있다. 상기 온도계(390)와 압력계(395)에 의해서, 반응기 몸체(310)로 공급되는 초임계상 이산화탄소의 온도와 압력을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.
한편, 상기 반응기 몸체(310) 내의 온도를 제어하기 위해서, 상기 반응기 몸체(310)의 외부에는 노(furnace, 미도시)가 더 설치되어 있는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치의 구성 중 압력 조절부의 구성에 대해서 살펴 보기로 한다.
도 4는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치의 구성 중 압력 조절부의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 4에 따르면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치 중 압력 조절부(400)는, 도 3의 반응기(300)로부터 배출되는 유체의 압력을 제어하기 위한 역압력 조정기(420, BPR), 및 유체 수집부(440)의 구성을 포함하고 있다.
상기 역압력 조정기(420)는, 예를 들면, 초임계상 이산화탄소의 적정 압력인 73.8 bar로 설정해 두면, 도 3의 반응기 몸체(310) 내의 압력을 상기 73.8 bar로 유지해 주는 역할을 한다.
상기 유체 수집부(440)는, 도 3의 반응기 몸체(310)로부터 배출되는 유체를 수집한다. 상술한 바와 같이, 상기 유체로는, 물 또는 염수일 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치의 동작 방식에 대해서 간단하게 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치는, 종래와 달리, 가압 펌프(230)에서 생성된 초임계상 이산화탄소를 반응기 몸체(310) 내로 바로 주입하는 것이 아니라, 먼저, 유체 주입 펌프(380)를 이용하여 반응기 몸체(310) 내를 유체로 충전한다.
이때, 상기 유체는, 반응기 몸체(310) 뿐만 아니라, 반응기 몸체(310) 상부의 커버(320)에 삽입된 배관(360)까지, 바람직하게는 도 2에 나타낸 밸브(275)까지의 공간을 충전하는 것이 바람직하다. 이는 반응기 몸체(310)와 배관(360) 내에 남아있는 에어를 완전하게 배출해 내기 위한 것이다. 이를 위해서, 상기 배관(360)에는 에어를 배출하기 위한 벤트(vent, 미도시)가 더 형성되어 있을 수도 있다.
다음에, 상기 유체 주입 펌프(380)를 이용하여 주입부(200)에서 생성되는 초임계상 이산화탄소에서와 동일한 압력이 걸리도록 배출관(370)과 반응기 몸체(310) 내부를 가압한다. 이때, 밸브(374)는 폐쇄되어 있는 것이 바람직하다.
이후, 피스톤 펌프(240)를 이용하여 초임계상 이산화탄소를 배관(360)을 통해 반응기 몸체(310) 내로 주입한다.
여기에서, 초임계상 이산화탄소는 밀도가 낮기 때문에, 상기 반응기 몸체(310) 내에 미리 주입된 유체(340)의 상부에 초임계상 이산화탄소(350) 상태로 존재하게 된다. 배관(360)을 통해서 공급되는 초임계상 이산화탄소의 압력에 의해서, 상기 반응기 몸체(310) 내의 유체(340)는 배출관(370)을 통해서 압력 조절부(400)의 유체 수집부(440)로 배출된다. 이때, 상술한 바와 같이, 역압력 조정기(420)에 의해서 소정의 압력을 계속 유지할 수 있으며, 따라서 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치는 전체적으로 압력 저하가 발생하지 않게 된다.
아울러, 상기 유체 수집부(440)로 배출된 유체의 양에 의해서, 상기 반응기 몸체(310) 내로 주입된 초임계상 이산화탄소의 총량도 정확하게 파악할 수 있다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치에 대해서 설명하였지만, 이와 같은 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
200 : 주입부 300 : 반응기
400 : 압력 조절부
210 : 이산화탄소 탱크 220 : 밸브
230 : 가압 펌프 240 : 피스톤 펌프
260 : 히터 270 : 배관
275 : 밸브
310 : 반응기 몸체 320 : 커버
330 : 시료 360 : 배관
370 : 배출관 380 : 유체 주입 펌프
390 : 온도계 395 : 압력계
420 : 역압력 조정기 440 : 유체 수집부

Claims (11)

  1. 초임계상 이산화탄소를 주입하기 위한 주입부;
    상기 주입부로부터 공급되는 초임계상 이산화탄소를 수용하는 반응기; 및
    상기 반응기에 접속되고, 상기 반응기 내에 수용된 초임계상 이산화탄소의 압력을 조절하기 위한 압력 조절부;를 포함하며,
    상기 반응기는, 내부에 시료가 위치하는 반응기 몸체; 상기 반응기 몸체 내의 초기 압력을 부여하기 위해 상기 반응기 몸체 내를 유체로 충전하기 위한 유체 주입 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주입부는,
    이산화탄소 공급부;
    상기 이산화탄소 공급부에 연결되어 있는 가압 펌프; 및
    상기 이산화탄소 공급부로부터의 이산화탄소를 가열 가압하여 공급하기 위한 피스톤 펌프를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는,
    초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 피스톤 펌프의 펌프 몸통 외주에는 상기 피스톤 펌프를 가열하기 위한 히터가 더 설치되는 것을 특징으로 하는,
    초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응기는,
    상기 반응기 몸체의 상부를 덮으며, 상기 주입부로부터의 초임계상 이산화탄소가 주입되는 주입구와, 상기 유체 주입 펌프로부터의 상기 반응기 몸체 내로 주입된 상기 유체가 유출되는 유출구가 형성된 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 커버에는, 상기 반응기 몸체 내에 수용된 초임계상 이산화탄소의 온도와 압력을 측정하기 위한 온도계와 압력계가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 유체는 물 또는 염수인 것을 특징으로 하는,
    초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 조절부는,
    상기 반응기로부터 유출되는 압력을 제어하기 위한 역압력 조정기(BPR); 및
    상기 역압력 조정기를 통과한 유체를 수용하는 유체 용기;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치.
  8. 초임계상 이산화탄소를 주입하기 위한 주입부;
    상기 주입부로부터 공급되는 초임계상 이산화탄소를 수용하는 반응기; 및
    상기 반응기에 접속되고, 상기 반응기 내에 수용된 초임계상 이산화탄소의 압력을 조절하기 위한 압력 조절부;를 포함하되,
    상기 주입부는,
    이산화탄소 공급부;
    상기 이산화탄소 공급부에 연결되어 있는 가압 펌프; 및
    상기 이산화탄소 공급부로부터의 이산화탄소를 가열 가압하여 공급하기 위한 피스톤 펌프를 포함하고,
    상기 반응기는,
    반응기 몸체;
    상기 반응기 몸체 내의 초기 압력을 부여하기 위해 상기 반응기 몸체 내를 유체로 충전하기 위한 유체 주입 펌프; 및
    상기 반응기 몸체의 상부를 덮으며, 상기 주입부로부터의 초임계상 이산화탄소가 주입되는 주입구와, 상기 유체 주입 펌프로부터의 상기 반응기 몸체 내로 주입된 상기 유체가 유출되는 유출구가 형성된 커버;를 포함하며,
    상기 압력 조절부는,
    상기 반응기로부터 유출되는 압력을 제어하기 위한 역압력 조정기(BPR); 및
    상기 역압력 조정기를 통과한 유체를 수용하는 유체 용기;를 포함하며,
    상기 반응기 몸체 내부에는 시료가 위치하는 것을 특징으로 하는,
    초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 피스톤 펌프의 펌프 몸통 외주에는, 상기 피스톤 펌프를 가열하기 위한 히터가 더 설치되는 것을 특징으로 하는,
    초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 커버에는, 상기 반응기 몸체 내에 수용된 초임계상 이산화탄소의 온도와 압력을 측정하기 위한 온도계와 압력계가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 유체는 물 또는 염수인 것을 특징으로 하는,
    초임계상 유지가 가능한 이산화탄소 주입 및 반응 장치.
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