KR101938424B1 - 이산화탄소 무기 탄산화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 산업 폐기물 및 효소를 이용한 이산화탄소 무기 탄산화 장치가 개시된다.
일 예로, 이산화탄소 및 물을 공급받아 중탄산(HCO3 -)을 생성하는 이산화탄소 흡수 장치; 제 1 반응을 통해 환원극에서 수산화나트륨 수용액을 생성하는 전해 반응 장치; 및 상기 이산화탄소 흡수 장치에 연결되어 상기 중탄산을 공급받고 상기 전해 반응 장치로부터 수산화나트륨 수용액을 공급받아 탄산 이온을 생성하고, 폐기물로부터 추출된 금속 이온을 이용한 제 2 반응을 통해 탄산염을 생성하는 광물화 반응 장치를 포함하는 이산화탄소 무기 탄산화 장치가 개시된다.

Description

이산화탄소 무기 탄산화 장치{Device for Inorganic Carbonation of Carbon Dioxide}
본 발명은 산업 폐기물 및 효소를 이용한 이산화탄소 무기 탄산화 장치에 관한 것이다.
대표적 온실가스인 이산화탄소의 배출량을 감축하기 위하여 에너지 절감, 고효율 발전기술, 신재생에너지 기술, 인공 조림 또는 생물학적 처리 기술 등 다양한 기술이 개발되고 있다. 그러나 산업 기반을 유지하고 지속적으로 발전시켜야 하는 현실에서 단기간 내에 많은 양의 이산화탄소 배출을 저감할 수 있는 기술은 이산화탄소 포집 및 저장 기술(CCS, Carbon Capture and Storage (Sequestration))이라고 할 수 있다. CCS 기술은 포집 기술과 저장 기술로 구분할 수 있다. 포집 기술은 연소 전 포집 기술, 순산소 연소기술, 연소 후 포집 기술로 이루어진다. 연소 전 포집 기술은 탄소가 포함된 연료를 적절한 반응(개질 반응 및 수성가스 전환반응 등)을 이용하여 이산화탄소와 수소 연료로 변환한 후, 이산화탄소를 포집·제거하여 연소시킴으로써 반응 생성물로 이산화탄소가 원천적으로 발생하지 않도록 하는 기술이다. 순산소 연소기술은 연료의 산화제로 공기를 사용하지 않고 질소가 제거된 산소만을 이용함으로써 절대적인 배기가스의 양이 감소되며 배기가스 조성이 이산화탄소와 물만 존재하므로 이산화탄소의 분리·제거가 용이하다. 연소 후 포집 기술은 연소 후 배기가스에 포함된 이산화탄소를 분리하는 기술로서 기존 발생원에 적용하기에 가장 용이하다는 장점이 있다. 분리방법에 따라 절절한 용매(대표적으로 아민계 흡수제)를 이용하는 방법과 분리막을 이용하는 방법, 그리고 고체입자의 이산화탄소 흡ㆍ탈착을 이용하는 방법이 있다.
이와 같은 기술을 이용하여 포집된 이산화탄소는 적절한 방법을 이용하여 저장해야한다. 현재 육상 또는 해저 지중 저장 방법이 주로 검토되고 있다. 이 방법은 이산화탄소를 초임계상태로 유전, 가스전 또는 염수층 등의 지중 공간에 주입한 후 열적, 수리학적, 역학적, 화학적 거동을 거쳐 격리ㆍ저장하게 된다. 그러나 지중 저장이 가능한 공간의 한계, 초임계상태의 이산화탄소를 저장하기 때문에 높은 압력으로 인한 누출에 의해 대기 또는 해수로의 재방출 가능성이 있다. 해수 중으로 이산화탄소가 누출될 경우, 해양 산성화에 의해 해양 생태계에 악영향을 미칠 수 있다. 또 다른 다량의 이산화탄소 격리·저장 방법은 해양 저장이다. 해양저장 방법은 1,000m 이상의 깊이에 이산화탄소를 직접 주입하여 해수에 용해시키는 방법, 3,000m 이상의 해저 고립된 공간에 압축장치로 액화시켜 얻어진 고밀도의 액체 이산화탄소를 주입하는 방법이 있다. 그러나 이산화탄소를 직접 해양에 주입·저장할 경우, 해양산성화에 의한 해양생태계 영향 문제와 용해된 이산화탄소가 궁극적으로 대기와 평형을 이룸으로써 대기 중으로 재방출될 가능성이 있기 때문에 영구적인 격리·저장 방법이 아니라는 문제가 제기되고 있으며, 액체 이산화탄소 격리방법은 해양 산성화뿐만 아니라 액화시키기 위한 설비 및 동력, 액체 이산화탄소를 액체 그대로 운송하기 위한 설비 및 동력이 필요하다는 단점이 있다.
반면에 이산화탄소 전환 및 재이용 기술은 이산화탄소를 지중 또는 해양에 폐기하는 것이 아니라, 자원으로 활용하고자 하는 기술이다. 그 중 이산화탄소 광물화 전환기술은 칼슘이나 마그네슘 실리케이트와 같은 미네랄을 이용하여 칼슘카보네이트나 마그네슘카보네이트를 생산함으로써 이산화탄소를 전환시키는 화학반응과 관련된 것으로서, 이산화탄소의 광물탄산화 기술은 산업체에서 포집되거나 배출되는 이산화탄소를 산화물 및 수산화물 형태의 알칼리 및 알칼리 토금속 성분을 함유한 천연 광물 또는 산업체에서 배출되는 무기계 순환 자원(폐콘크리트 등)과 반응시켜 탄산칼슘(CaCO3) 및 마그네사이트(MgCO3) 등의 탄산염 광물로 만들어 이산화탄소를 안정하게 고정화 또는 저장시키는 기술이다.
본 발명은 산업 폐기물 및 효소를 이용한 이산화탄소 무기 탄산화 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치는 이산화탄소 및 물을 공급받아 중탄산(HCO3 -)을 생성하는 이산화탄소 흡수 장치; 제 1 반응을 통해 환원극에서 수산화나트륨 수용액을 생성하는 전해 반응 장치; 및 상기 이산화탄소 흡수 장치에 연결되어 상기 중탄산을 공급받고 상기 전해 반응 장치로부터 수산화나트륨 수용액을 공급받아 탄산 이온을 생성하고, 폐기물로부터 추출된 금속 이온을 이용한 제 2 반응을 통해 탄산염을 생성하는 광물화 반응 장치를 포함할 수 있다.
여기서, 폐기물로부터 금속 이온을 추출하고, 상기 금속 이온을 상기 광물화 반응 장치에 공급하는 추출 장치를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 전해 반응 장치는 산화극에서 염산을 생성하고, 상기 염산을 상기 추출 장치에 공급할 수 있다.
또한, 상기 추출 장치는 상기 전해 반응 장치로부터 상기 염산을 인가받아 pH 5 내지 pH 8을 갖는 금속 이온 수용액을 생성할 수 있다.
또한, 상기 전해 반응 장치는 산화극, 환원극 및 이온 투과막을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 전해 반응 장치는 하기의 반응식에 의해 상기 산화극 및 환원극에서 상기 제 2 반응이 수행될 수 있다.
[반응식]
산화극(Anode) : H2 → 2H+ + 2e-
환원극(Cathode) : 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
또한, 상기 광물화 반응 장치는 상기 전해 반응 장치로부터 수산화 나트륨 수용액을 인가받아, ph 12 이상으로 유지될 수 있다.
또한, 상기 전해 반응 장치는 하기의 반응식에 의해 상기 산화극 및 환원극에서 상기 제 2 반응이 수행될 수 있다.
Cathode : 2H2O + 4e- + O2 → 4OH-
Anode : 4Cl- → 2Cl2 + 4e-
또한, 상기 광물화 반응 장치에 연결되어 생성된 탄산염을 분리하고, 상기 전해 반응 장치에 염화 나트륨 수용액을 공급하는 분리 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 이산화탄소 무기 탄산화 장치는 폐기물을 활용하되, 공정 중 사용되는 전해 반응 장치의 산화극에서 생성된 염산(HCl)을 추출 장치로 공급하여 pH를 조절함으로써, 폐기물에서 반응에 필요한 칼슘 이온 또는 마그네슘 이온이 생성될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 이산화탄소 무기 탄산화 장치는 전해 반응 장치의 환원극에서 생성된 수산화나트륨 수용액(NaOH)을 광물화 반응 장치 내로 전달하여, 광물화 반응 장치 내 pH를 조절함으로써, 중탄산으로부터 반응에 필요한 탄산 이온이 용이하게 생성되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 이산화탄소 무기 탄산화 장치는 전해 반응 장치 내 반응 전위를 기존에 비해 낮춤으로써, 전력 소모를 줄이고 공정 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치에서 전해 반응 장치를 도시한 것이다.
도 3은 탄산무수화 효소 이용에 따른 이산화탄소 용해도의 활성화 에너지를 도시한 것이다.
도 4는 pH에 따른 무기탄소의 형태별 함량 비율 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치에서 전해 반응 장치를 도시한 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 무기탄산화 장치의 구성을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치의 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치에서 전해 반응 장치를 도시한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치(100)는 전해 반응 장치(110), 추출 장치(120), 이산화탄소 흡수 장치(130), 광물화 반응 장치(140), 분리 장치(150)를 포함한다.
상기 전해 반응 장치(110)는 상기 추출 장치(120)에 연결된 제 1 이송 라인(111)과 상기 광물화 반응 장치(140)에 연결된 제 2 이송 라인(112)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 제 1 이송 라인(111)은 산화극(113)에 연결되고, 상기 제 2 이송 라인(112)은 환원극(114)에 연결된다. 상기 전해 반응 장치(110)내 산화극(113) 및 환원극(114)에서 이루어지는 반응은 다음과 같다.
[반응식 1]
산화극(Anode) : H2 → 2H+ + 2e- (Eo = -1.31 V, at pH 4)
환원극(Cathode) : 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- (Eo = -0.84 V, at pH 14)
여기서, 상기 산화극(113)의 수소 이온(H+)에는 염소 이온(Cl-)이 결합하여, 염산(HCl)이 생성된다. 상기 산화극(113)의 염산(HCl)은 상기 제 1 이송 라인(111)을 통해 상기 추출 장치(120)에 전달된다. 상기 염산(HCl)은 상기 추출 장치(120)에 공급되면, 상기 추출 장치(120) 내를 pH 5 내지 ph 8로 유지하여 상기 추출 장치(120)에 공급된 해수로부터 칼슘 이온(Ca2 +) 또는 마그네슘 이온(Mg2 +)을 추출할 수 있도록 한다.
상기 환원극(114)에서 생성된 수산화 이온(OH-)에는 나트륨 이온(Na+)이 결합되어, 수산화 나트륨(NaOH) 수용액을 형성한다. 상기 수산화 나트륨(NaOH)) 수용액은 상기 제 2 이송 라인(112)을 통해 상기 광물화 반응 장치(140)에 공급된다. 상기 수산화 나트륨(NaOH) 수용액은 상기 광물화 반응 장치(140) 내의 pH를 12 이상으로 유지한다. 그리고 이에 따라, 상기 광물화 반응 장치(140) 내에서는 무기 탄소가 탄산 이온(CO3 2 -) 형태로 존재하게 된다. 따라서, 상기 광물화 반응 장치(140) 내에서 탄산 칼슘(CaCO3) 또는 탄산 마그네슘(MgCO3)이 생성되어, 침전됨으로써, 탄산을 제거할 수 있다.
상기 추출 장치(120)는 상기 전해 반응 장치(110)의 제 1 이송 라인(111)에 연결된다. 또한, 상기 추출 장치(120)는 상기 제 1 이송 라인(111)을 통해 상기 전해 반응 장치(110)의 산화극(113)으로부터 염산(HCl)을 인가받는다. 상기 추출 장치(120)는 또한, 제 2 추출 장치(120)는 폐기물 공급 라인(122)으로부터 석탄회, 제철슬래그, 폐시멘트, 폐콘크리트 등의 알칼리성 폐기물을 인가받는다. 상기 추출 장치(120)는 상기 연화 수소 수용액(HCl)을 통해 칼슘 이온(Ca2 +) 또는 마그네슘 이온(Mg2 +)을 추출한다. 상기 추출 장치(120)는 추출 이온 공급 라인(121)을 통해 상기 이온들을 상기 광물화 장치(140)에 인가하여, 광물화 반응을 통한 분리가 가능하도록 한다.
상기 이산화탄소 흡수 장치(130)는 제 1 공급 라인(131)으로부터 이산화탄소(CO2)를 공급받고, 제 2 공급 라인(132)로부터 해수(H2O)를 공급받는다. 상기 이산화탄소는 상기 해수와 다음과 같이 반응한다.
[반응식 2]
CO2 + H2O → HCO3 - + H+
이 때, 상기 이산화 탄소 흡수 장치(130)는 내부에 위치한 탄산 무수화 효소(CA, carbonic anhydrase)를 통해 반응을 유도한다. 상기 이산화탄소 흡수 장치(130)는 상기 탄산무수화 효소를 통해 반응 속도를 104~106 sec-1로 높일 수 있다.
상기 광물화 반응 장치(140)는 상기 추출 장치(120) 및 이산화 탄소 흡수 장치(130)에 연결된다. 보다 구체적으로, 상기 광물화 반응 장치(140)는 상기 추출 장치(120)로부터 추출 이온 공급 라인(121)을 통해 상기 칼슘 이온(Ca2 +) 또는 마그네슘 이온(Mg2 +)을 공급받고, 상기 이산화 탄소 흡수 장치(130)로부터 이산화탄소 탄산 공급 라인(133)을 통해 중탄산 이온(HCO3 -)을 공급받는다.
이 때, 상기 광물화 반응 장치(140)는 상기 전해 반응 장치(110)의 제 2 이송 라인(112)을 통해 환원극(114)에서 생성된 수산화나트륨 수용액(NaOH)을 공급받는다. 상기 수산화나트륨 수용액은 상기 광물화 반응 장치(140) 내의 pH를 높이게 되며, pH 12 이상이 되도록 유지한다. 상기 pH에서 상기 광물화 반응 장치(140) 내의 중탄산 이온(HCO3 -)은 탄산 이온(CO3 2-)로 전환된다. 또한, 이에 따라 생성된 탄산 이온(CO3 2 -)은 상기 칼슘(Ca2 +) 또는 마그네슘(Mg2 +) 이온과 다음과 같이 반응하여 탄산 칼슘 또는 탄산 마그네슘을 생성한다.
[반응식 3]
CaCO3 (s) ↔ Ca2 ++ (aq) + CO3 2 - (aq) Ksp = 3.36 x 10-9
MgCO3 (s) ↔ Mg2+ (aq) + CO3 2 - (aq) Ksp = 6.82 x 10-6
위 반응식에 따르면 탄산칼슘과 탄산마그네슘의 용해도곱 상수가 매우 낮기 때문에 침전이 쉽게 발생하며, 두 물질의 용해도곱 상수 차이를 이용하여 분리 정제도 가능하다. 상기 광물화 반응 장치(140) 내의 탄산칼슘과 탄산마그네슘은 슬러리의 형태로 이송 장치(141)를 통해 상기 분리 장치(150)에 전달된다.
상기 분리 장치(150)는 이송 장치(141)를 통해 상기 광물화 반응 장치(140)와 연결된다. 상기 분리 장치(150)는 상기 광물화 반응 장치(140)에서 인가받은 탄산 칼슘과 탄산 마그네슘을 침전물의 형태로 분리하고, 내부에 존재하는 염화 나트륨(NaCl) 수용액을 이송 장치(151)를 통해 상기 전해 반응 장치(110)의 산화극(113) 쪽에 인가한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치 중 전해 반응 장치의 구성을 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2를 참조하면, 상기 전해 반응 장치(110)는 산화극(113), 환원극(114), 이온 투과막(115), 전원(116)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전해 반응 장치(110)는 상기 산화극(113) 및 환원극(114)의 영역이 상기 이온 투과막(115)을 통해 분리된다. 또한, 상기 전해 반응 장치(110)는 상기 산화극(113)의 영역에 상기 분리 장치(150)로부터 염화 나트륨 수용액을 인가받고, 상기 염화 나트륨 수용액 중 나트륨 이온(Na+)만 상기 이온 투과막(115)을 통해 상기 환원극(114)으로 이동될 수 있다.
또한, 앞서 설명한 것처럼, 산화극(113) 및 환원극(114)에서 아래와 같이 반응이 이루어진다.
[반응식 1]
산화극(Anode) : H2 → 2H+ + 2e- (Eo = -1.31 V, at pH 4)
환원극(Cathode) : 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- (Eo = -0.84 V, at pH 14)
이에 따라, 상기 산화극(113)에서는 수소 이온(H+)에 염소 이온(Cl-)이 결합하여 염산(HCl)이 생성되고, 상기 환원극(114)에서는 수산화 이온(OH-)에 나트륨 이온(Na+)이 결합하여 수산화 나트륨 수용액이 생성된다.
한편, 여기서 산화극(113)에서 반응 전위(E0)는 -0.84[V], 환원극(114)에서 반응 전위(E0)는 0.24[V]로서, 전체 반응의 반응 전위는 0.6[V]이다.
반면, 일반적으로 사용되는 기존의 전해 공정에서는 다음의 반응식에 의해 전해 공정이 이루어지고 있다.
[반응식 4]
환원극 : 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- (Eo = -0.84 V, at pH 14)
산화극 : 2Cl- → Cl2 + 2e- (Eo = -1.31 V, at pH 4)
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치에서 전해 반응 장치(110)내 반응 전위 0.6[V]는 기존의 방법에서의 전해 공정의 반응 전위 2.15[V]에 비해 작은 값을 갖게 되어, 전력 소모를 줄이고 공정 비용을 절감할 수 있다.
한편, 상기 산화극(113)의 염산(HCl)은 상기 제 1 이송 라인(111)을 통해 상기 추출 장치(120)에 인가되어, 상술한 것처럼 상기 추출 장치(120)가 폐기물로부터 칼슘 이온(Ca2 +) 또는 마그네슘 이온(Mg2 +)을 생성할 수 있도록 한다. 따라서, 상기 전해 반응 장치(110)의 부산물인 염산이 상기 추출 장치(120) 내에 인가되어 사용되므로, 별도의 추출 용매를 필요로하지 않게 된다.
또한, 상기 환원극(114)의 수산화 나트륨(NaOH)은 상기 제 2 이송 라인(112)을 통해 상기 광물화 반응 장치(140)에 공급되어, 상기 광물화 반응 장치(140)내 pH를 12 이상으로 유지하여, 상기 광물화 반응 장치(140) 내에서 중탄산 이온(HCO3 -)이 탄산 이온(CO3 2 -)으로 전환되도록 한다.
도 3은 탄산무수화 효소 이용에 따른 이산화탄소 용해도의 활성화 에너지를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 이산화 탄소에서 중탄산 이온(HCO3 -)을 생성하는 1차 반응에서 탄산무수화 효소가 사용되는 경우, 사용되지 않는 경우에 비해 활성화 에너지를 줄여서, 반응 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 이산화 탄소의 흡수 속도를 높일 수 있다.
도 4는 pH에 따른 무기탄소의 형태별 함량 비율 그래프이다.
도 4를 참조하면, 무기 탄소는 대략 pH 6 이하에서는 이산화탄소(CO2)의 형태로 존재하나, 대략 pH 6 내지 9 사이에서는 중탄산 이온(HCO3 -)의 형태로 존재한다. 한편, 무기탄소는 대략 pH 9 이상에서는 탄산 이온(CO3 2 -)으로 전환되며, 대략 pH가 12 정도되면 거의 대부분이 탄산 이온(CO3 2 -)으로서 존재하게 된다.
따라서, 앞서 설명한 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치(100)는 상기 전해 반응 장치(110)에서 생성된 수산화 나트륨 수용액(NaOH)을 통해 상기 광물화 반응 장치(140) 내 pH가 12 이상이 되도록 함으로써, 반응에 필요한 탄산 이온(CO3 2 -)이 생성되도록 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치의 구성을 설명하도록 한다. 앞서 설명한 실시예와 동일하거나 유사한 구성 및 작용을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였으며, 이하에서는 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치의 구성도이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치에서 전해 반응 장치를 도시한 것이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치(200)는 전해 반응 장치(210), 이산화탄소 흡수 장치(130), 광물화 반응 장치(140), 분리 장치(150)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치(200)는 별도의 추출 장치를 구비하지 않고, 칼슘 이온(Ca2 +)과 마그네슘 이온(Mg2 +)이 다량 포함된 산업 폐기물이 바로 상기 광물화 장치(140) 내로 공급될 수 있다. 이 경우, 상기 폐기물을 바로 활용하면 되므로, 별도의 추출 장치를 필요로 하지 않을 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 상기 전해 반응 장치(210)는 앞선 실시예와 유사하게 산화극(213), 환원극(214) 및 이온 투과막(215)을 구비하여 구성된다.
다만, 상기 산화극(213)에서 생성된 염소(Cl2)는 이송 장치(213a)을 통해 이송된 후, 분리 정제될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 탄산화 장치(200)에서는 별도의 추출 장치가 없기 때문에, 염소(Cl2)를 장치 내에서 활용할 필요가 없기 때문이다.
또한, 상기 전해 반응 장치(210)는 산소 공급 장치(214a)로부터 산호를 공급받아 상기 환원극(214)에서의 환원 반응이 이루어진다. 그리고 상기 환원극(214)의 수산화 나트륨 수용액(NaOH)은 이송 라인(212)을 통해 상기 광물화 반응 장치(140) 내로 인가되어, pH 12 이상 유지되도록 함으로써 탄산 이온(CO3 2 -)이 생성되도록 하여, 상술한 탄산 칼슘(CaCO3) 또는 탄산 마그네슘(MgCO3)이 생성되도록 할 수 있다.
또한, 상기 전해 반응 장치(210) 내 산화극(213) 및 환원극(214)에서 이루어지는 전해 공정은 다음과 같다.
[반응식 5]
Cathode : 2H2O + 4e- + O2 → 4OH- (Eo = +0.39 V, at pH 14)
Anode : 4Cl- → 2Cl2 + 4e- (Eo = -1.31 V, at pH 4)
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이산화탄소 무기 탄산화 장치(200)에서 상기 전해 반응 장치(210)의 반응 전위는 0.92[V]로서, 기존의 2.15[V]에 비해 여전히 낮은 값을 가짐을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이산화탄소 무기 탄산화 장치를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 이산화탄소 흡수 장치 110; 전해 반응 장치
120; 추출 장치 130; 이산화탄소 흡수 장치
140; 광물화 반응 장치 150; 분리 장치

Claims (7)

  1. 이산화탄소 및 물을 공급받아 중탄산(HCO3 -)을 생성하는 이산화탄소 흡수 장치;
    제 1 반응을 통해 산화극에서 염산을 생성하고 환원극에서 수산화나트륨 수용액을 생성하는 전해 반응 장치;
    상기 전해 반응 장치의 산화극에서 염산을 공급받고, 상기 염산을 통해 폐기물로부터 금속 이온을 추출하는 추출 장치; 및
    상기 이산화탄소 흡수 장치에 연결되어 상기 중탄산을 공급받고 상기 전해 반응 장치로부터 수산화나트륨 수용액을 공급받아 탄산 이온을 생성하고, 추출 이온 공급 라인을 통해 상기 추출 장치의 금속 이온을 공급받아 상기 탄산 이온과 상기 금속 이온의 제 2 반응을 통해 탄산염을 생성하는 광물화 반응 장치를 포함하는 이산화탄소 무기 탄산화 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출 장치는 상기 전해 반응 장치로부터 상기 염산을 인가받아 pH 5 내지 pH 8을 갖는 금속 이온 수용액을 생성하는 이산화탄소 무기 탄산화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해 반응 장치는 산화극, 환원극 및 이온 투과막을 포함하여 구성되는 이산화탄소 무기 탄산화 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광물화 반응 장치는 상기 전해 반응 장치로부터 수산화 나트륨 수용액을 인가받아, ph 12 이상으로 유지되는 이산화탄소 무기 탄산화 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광물화 반응 장치에 연결되어 생성된 탄산염을 분리하고, 상기 전해 반응 장치에 염화 나트륨 수용액을 공급하는 분리 장치를 더 포함하는 이산화탄소 무기 탄산화 장치.
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