KR102421634B1 - 폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템 - Google Patents

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Abstract

공장에서 발생된 부생가스 및 폐열을 이용하여 연료를 생산하는 폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템이 소개된다.
이 이산화탄소 공전해 시스템 공장으로부터 부생가스를 공급받아 부생가스 내 포함된 이산화탄소를 포집하는 부생가스 공급모듈과, 공장으로부터 폐열을 제공받아 스팀을 생산하는 폐열 공급모듈과, 부생가스 공급모듈의 상기 이산화탄소와 폐열 공급모듈의 스팀을 이용하여 합성가스를 생성하는 이산화탄소 공전해 장치와, 폐열 공급모듈의 폐열을 이용하여 이산화탄소 공전해 장치로부터 공급받은 합성가스를 반응시켜 연료를 생산하는 합성연료 제조모듈을 포함할 수 있다.

Description

폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템{CO-ELECTROLYSIS SYSTEM USING WASTE HEAT}
본 발명은 폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템에 관한 것이다.
산업계 이산화탄소 배출분야에서는 COP21 파리 기후협정에서 체결한 내용의 후속조치로 온실가스 배출량 저감이 요구되어 시멘트, 철강 및 발전산업 등에서는 이에 따른 부담이 커지고 있는 실정이며, 후속조치로 온실가스 저감량 목표치를 달성하기 위해 다양한 이산화탄소 포집기술을 적용하여 연료 형태로 전환하는 화학적 이산화탄소 전환 기술 개발에 관심이 커지고 있다.
그 중에서 이산화탄소 공전해 기술은 이산화탄소 전환기술 중 전기화학적으로 SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell)상에서 이산화탄소와 스팀을 원료로 합성가스를 생산하며, 전해질에 따라 고온형과 저온형으로 구분된다. 고온 공전해 기술의 경우 저온형에 비해 열역학적 및 반응속도 적으로 큰 장점을 지님과 동시에, 이산화탄소 배출 사업장의 폐열 및 잉여전력을 활용할 수 있는 시너지 효과를 거둘 수 있다.
이산화탄소 공전해 시스템을 통해, 이산화탄소는 스팀과 동시에 분해되어 합성가스(H2, CO)로 전환되며, SOEC 상에서 이산화탄소와 스팀이 각 전극에서 전기화학적 분해 및 반응하여 합성가스가 발생하게 되며, 합성가스 흐름과 산소 흐름은 각각 분리되어 SOEC 스택을 통해 나가게 된다. 이처럼 합성가스를 생산하면서 이산화탄소를 처리하는 고온 공전해 시스템은, 상기한 바와 같이 저온형 공전해 공정에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있으나, 작동온도가 800 ~ 850 ℃에 이르는 고온영역으로 이에 대한 에너지 투입비용이 큰 단점이 있다.
또한, CO2 공전해 시스템으로부터 생산되는 합성가스는, 운영비용을 절감하기 위하여 그대로 판매하거나 일산화탄소와 수소를 분리하여 판매하고 있으나, 합성가스, 일산화탄소 및 수소 수요지와 거리가 있을 경우, 가스 단가의 상승에 의해 판매가 어려워져, 그대로 연료로 사용되는 등 합성가스 활용에 어려움이 있다.
상기의 문제를 해결하기 위해서, 종래에는 "Electrochemical device for syngas and liquid fuels production(US 9,631,284, 이하, 특허문헌 1"가 제안된 바 있다. "특허문헌 1"에서는 SOEC 스택 전후단에 열교환기의 배치를 통해 시스템 열에너지 효율을 극대화시키고, 공전해 시스템 후단에 수성가스전환 반응장치, 가스분리정제장치 및 피셔-트롭쉬 반응장치를 적용하여 공전해 시스템으로부터 생산되는 합성가스를 정제, 분리하여 가솔린 및 디젤 등의 합성연료를 생산한다.
하지만 종래 공전해 시스템과 피셔-트롭쉬 반응장치 연계를 통해 합성연료를 생산할 경우, 피셔-트롭쉬 반응장치로 유입되는 합성가스의 비는 H2/CO = 2 정도로 정제, 분리되어 공급되어야 하나, CO2 공전해를 통해 생산되는 합성가스는 수소에 비해 일산화탄소의 비가 높아 수성가스전환 반응장치를 통해 수소의 비율을 높여야하며, 이 과정에서 이산화탄소가 다시 생성되는 모순이 발생하므로 공정의 효율적인 면에서 바람직하지 못하다.
한편, 제철소에서 고로를 통해 선철을 취한 뒤 배출되는 부생가스는, 고온의 열을 가지고 있으므로, 이를 이용하는 폐열회수 시스템을 적용하여 재활용하는 열 택배 기술이 연구개발되고 있고, 부가적으로 전력을 생산하는 등 부가가치를 향상하고 있다. 따라서, 제철소로부터 나오는 폐열을 이용하여 고온 CO2 공전해 시스템에 열 및 전기에너지를 공급하여 투입되는 에너지 비용을 최소화한다면 공전해 효율향상은 물론 전체 공정에서의 에너지 효율 향상에 기여할 수 있다.
또한, 제철소 부생가스 종류는 COG(Coke oven gas), BFG(Blast furnace gas), LDG(Linz-Donawiz converter gas) 및 FOG(Finex off gas)가 있으며, 다양한 조성의 가스혼합물(CO, CO2, N2, H2 및 CH4)이 대량으로 배출되고 있다. 이러한 부생가스를 CO2 공전해 시스템에서 생산되는 합성가스와 혼합하여 합성가스 비율을 조절하여 적절히 사용하면 다양한 합성연료가 생산될 수 있다.
미국 등록특허공보 9,631,284호 (2017.04.25. 등록)
본 발명의 실시예들은 이산화탄소를 분해하기 위해 제철소의 폐열을 활용하여 시스템에 열 및 전력을 공급할 수 있는 폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 생산된 합성가스와 제철소 부생가스를 혼합하여 목적산물별 합성연료 제조할 수 있는 이산화탄소 공전해 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 해결과제는 상기에서 언급한 것만으로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 내용을 통하여 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템은, 공장에서 발생된 부생가스 및 폐열을 이용하여 연료를 생산하는 폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템에 있어서, 상기 공장으로부터 부생가스를 공급받아, 상기 부생가스 내 포함된 이산화탄소를 포집하는 부생가스 공급모듈; 상기 공장으로부터 폐열을 제공받아 스팀을 생산하는 폐열 공급모듈; 상기 부생가스 공급모듈의 상기 이산화탄소와, 상기 폐열 공급모듈의 상기 스팀을 이용하여 합성가스를 생성하는 이산화탄소 공전해 장치; 및 상기 폐열 공급모듈의 상기 폐열을 이용하여 상기 이산화탄소 공전해 장치로부터 공급받은 상기 합성가스를 반응시켜 연료를 생산하는 합성연료 제조모듈을 포함할 수 있다.
이때, 상기 부생가스는 COG(Coke oven gas), BFG(Blast furnace gas), LDG(Linz-Donawiz converter gas) 및 FOG(Finex off gas) 중에서 적어도 하나의 종류를 포함하는 제철소의 부생가스일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 이산화탄소 공전해 장치에서 생산된 합성가스와, 상기 부생가스 공급모듈로부터 공급받은 상기 COG를 혼합하는 합성가스 혼합장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 부생가스 공급모듈은 상기 BFG 또는 상기 FOG로부터 이산화탄소를 분리하여 상기 이산화탄소 공전해 장치에 공급할 수 있다.
또한, 상기 이산화탄소 공전해 장치는 상기 부생가스 공급모듈로부터 공급받은 상기 BFG 또는 상기 FOG와, 상기 폐열 공급모듈의 스팀을 전기화학적 반응을 통해 분해하는 SOEC 유닛; 및 공전해 열에너지의 운전효율을 높이기 위해, 상기 SOEC 유닛의 전후단에 배치되는 열교환 유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 폐열 공급모듈로부터 스팀을 공급받아 전력을 생산하고, 전력과 스팀을 상기 이산화탄소 공전해 장치에 공급하는 발전설비를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 폐열 공급모듈은 상기 이산화탄소 공전해 장치 및 상기 합성연료 제조모듈에 폐열을 공급하는 폐열 재생장치; 및 상기 발전설비가 구동되도록 상기 발전설비에 스팀을 공급하는 스팀 공급 장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 합성연료 제조모듈은 상기 합성가스의 H2/CO 비가 1일 때, DME(Dimethyl ether)를 제조하는 DME 제조장치; 상기 합성가스의 H2/CO 비가 2일 때, 메탄올 또는 가솔린/디젤을 제조하는 메탄올 합성반응장치 및 피셔-트롭쉬 반응장치; 및 상기 H2/CO 합성가스의 비가 3 이상일 때, 메탄을 제조하는 SNG(Synthetic natural gas) 반응장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 제철소에서 발생하는 이산화탄소를 저감시키고 부생가스와 폐열을 재생하여 합성연료를 생산할 수 있으므로, 탄소배출권 확보 및 부가적인 수익을 창출할 수 있고, 기존에 SOEC 고온 공전해 시스템에 투입되는 많은 양의 전기 및 열에너지의 사용량 또한 절감할 수 있으므로, 공정의 수익 창출을 극대화시킬 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템을 도시한 배치도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템에서, 부생가스 공급모듈의 상세 공정을 도시한 배치도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템을 도시한 배치도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템에서, 부생가스 공급모듈의 상세 공정을 도시한 배치도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 공전해 시스템은, SOFC 장치의 역반응을 이용하여 이산화탄소를 스팀과 함께 전해(Electrolysis)시켜 합성가스를 생산할 수 있고, 생산한 합성가스를 이용하여 목적산물별 합성연료를 제조함으로써, 공장(일 예로, 제철소(100))에서 발생하는 폐열과 부생가스를 활용하여 시스템의 에너지효율 및 경제성 상승효과를 제공할 수 있다.
이를 구현하기 위해, 이산화탄소 공전해 시스템은 부생가스 공급모듈(200), 폐열 공급모듈(300), 이산화탄소 공전해 장치(400) 및 합성연료 제조모듈(500)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 부생가스 공급모듈(200)은 제철소(100)로부터 부생가스를 공급받을 수 있다. 여기서, 부생가스는 제철소(100)에서 배출되는 다양한 종류의 가스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부생가스는 COG(Coke oven gas), BFG(Blast furnace gas), LDG(Linz-Donawiz converter gas) 및 FOG(Finex off gas)를 포함할 수 있다.
부생가스 공급모듈(200)은 부생가스 내 포함된 이산화탄소를 이산화탄소 포집장치(210)를 통해 포집할 수 있다. 이산화탄소 포집장치(210)에서 이산화탄소의 포집이 이루어지는 부생가스는, 부생가스 중에서 이산화탄소가 다량 함유된 BFG 혹은 FOG일 수 있다. 이산화탄소 포집장치(210)를 통해 포집된 이산화탄소는, 이산화탄소 공전해 장치(400)로 공급될 수 있다.
부생가스 공급모듈(200)에서 배출된 COG 부생가스는, 합성가스 비율조절장치(220)에 의해 공급량이 조절될 수 있다. 합성가스 비율조절장치(220)는 목적산물별 합성가스의 H2/CO 비를 고려하여 합성가스 혼합장치(120)로 공급되는 공급량을 조절할 수 있다.
폐열 공급모듈(300)은 폐열 재생장치(310) 및 스팀 공급 장치(320)를 포함할 수 있다. 폐열 재생장치(310)는 제철소(100)에서 공급받은 폐열 중에서, 상대적으로 온도가 높은 고온 폐열을 이산화탄소 공전해 장치(400)에 공급할 수 있고, 상대적으로 온도가 낮은 중저온 폐열을 합성연료 제조모듈(500)에 폐열을 공급할 수 있다.
폐열 공급모듈(300)의 스팀 공급 장치(320)는 제철소(100)로부터 폐열을 제공받아 스팀을 생산할 수 있다. 그리고 스팀 공급 장치(320)는 생산된 스팀을 발전설비(110)에 공급함으로써, 발전설비(110)를 구동시킬 수 있다.
여기서, 발전설비(110)는 폐열 공급모듈(300)로부터 스팀을 공급받아 전력을 생산할 수 있고, 전력과 스팀을 이산화탄소 공전해 장치(400)에 공급할 수 있다. 발전설비(110)는 스팀을 이용하여 전력을 생산하는 통상의 터빈 발전기에 대응되므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이산화탄소 공전해 장치(400)는 부생가스 공급모듈(200)로부터 이산화탄소를 공급받을 수 있고, 발전설비(110)로부터 전력 및 스팀을 공급받을 수 있으며, 폐열 공급모듈(300)로부터 고온 폐열을 공급받을 수 있다. 이산화탄소 공전해 장치(400)는 부생가스 공급모듈(200)로부터 공급받은 이산화탄소와, 폐열 공급모듈(300)의 스팀 및 고온 폐열을 이용하여 합성가스를 생성할 수 있다.
이산화탄소 공전해 장치(400)는 SOEC 유닛(410) 및 열교환 유닛(420)을 포함할 수 있다. SOEC 유닛(410)은 부생가스 공급모듈(200)로부터 공급받은 BFG 또는 FOG와, 폐열 공급모듈(300)의 스팀을 전기화학적 반응을 통해 분해할 수 있다. 열교환 유닛(420)은 SOEC 유닛(410)의 전후단에 배치되어, 공전해 열에너지의 운전효율을 향상시킬 수 있다.
이산화탄소 공전해 장치(400)에서 배출된 합성가스와, 부생가스 공급모듈(200)에서 제공된 COG는, 합성가스 혼합장치(120)를 거쳐 합성연료 제조모듈(500)로 이동될 수 있다. 이때, 합성가스 혼합장치(120)에서는 이산화탄소 공전해 장치(400)의 합성가스와, 부생가스 공급모듈(200)로부터 배출된 COG가 혼합될 수 있다.
합성연료 제조모듈(500)은 폐열 공급모듈(300)의 폐열을 이용하여 이산화탄소 공전해 장치(400)로부터 공급받은 합성가스를 반응시켜 연료를 생산할 수 있다.
합성연료 제조모듈(500)은 합성가스의 H2/CO 비에 따라 DME(Dimethyl ether), 메탄올, 가솔린/디젤 또는 메탄을 제조할 수 있다. 이를 위해, 합성연료 제조모듈(500)은 합성가스의 H2/CO 비가 1일 때, DME(Dimethyl ether)를 제조하는 DME 제조장치(510)와, 합성가스의 H2/CO 비가 2일 때, 메탄올 또는 가솔린/디젤을 제조하는 메탄올 합성반응장치 및 피셔-트롭쉬 반응장치(520)와, H2/CO 합성가스의 비가 3 이상일 때, 메탄을 제조하는 SNG(Synthetic natural gas) 반응장치(530)를 포함할 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 이산화탄소 공전해 시스템의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
먼저, 제철소(100)에서 발생하는 주요 부생가스는 COG(Coke Oven Gas), LDG(Linze Donawitz Gas), BFG(Blast Furnace Gas) 및 FOG(Finex Off Gas) 등이 있다. 철강산업의 대표적인 부생가스의 조성 및 발생량은 아래의 표 1과 같다.
[표 1]
Figure 112020090371118-pat00001
제철소(100)의 주요 부생가스 중에서, 이산화탄소 함량이 높은 BFG 및 FOG 부생가스에서는, 부생가스 공급모듈(200)의 이산화탄소 포집장치(210)에 의해 이산화탄소가 포집될 수 있다.
이산화탄소 포집장치(210)에 의해 포집된 이산화탄소는, 이산화탄소 공전해 시스템(400)으로 공급될 수 있다. 이산화탄소 공전해 시스템(400)에서는 발전설비(110)로부터 공급받은 스팀과, 아래의 반응식 1~3과 같이 반응하여 합성가스(Syngas, H2, CO)를 생산할 수 있다.
[반응식 1]
양극에서의 반응식:
H2O + 2e- → H2 + O2-
CO2 + 2e- → CO + O2-
[반응식 2]
음극에서의 반응식:
2O2- → O2 + 4e-
[반응식 3]
역수성가스 반응식: CO2 + H2 ↔ CO + H2O
이산화탄소 공전해 장치(400)에서 합성가스가 생산되면, 생산된 합성가스는 합성가스 혼합장치(120)로 공급된다. 그리고 합성가스 혼합장치(120)에는 부생가스 공급모듈(200)로부터 수소 함량이 높은 COG 부생가스를 공급받는다. 이때, COG 부생가스는 목적산물별 합성가스의 H2/CO 비를 고려하여 합성가스 비율조절장치(220)에 의해 합성가스 혼합장치(120)로 공급되는 공급량이 조절될 수 있다.
합성가스 혼합장치(120)에서는 이산화탄소 공전해 장치(400)에서 공급받은 합성가스와, 부생가스 공급모듈(200)에서 공급받은 COG 부생가스가 목적산물별 합성가스의 H2/CO 비를 고려하여 적절하게 혼합될 수 있다. COG 부생가스가 혼합된 합성가스는 합성연료 제조모듈(500)로 공급된다.
합성연료 제조모듈(500)은 가스 분리 정제장치(미도시)를 통해 합성가스를 제외한 불순물을 제거한 후, 합성연료 제조모듈(500)에 공급되어 아래의 반응식 4~7과 같이 반응하여 합성연료인 DME, 메탄올, F-T Liquid 및 SNG 등으로 합성된다.
[반응식 4]
DME 합성 반응식: 3CO + 3H2 → CH3OCH3 + CO2
[반응식 5]
메탄올 합성 반응식: CO + 2H2 → CH3OH
[반응식 6]
F-T Liquid 합성 반응식: CO + 2H2 → -CH2- + H2O
[반응식 7]
SNG 합성 반응식: CO + 3H2 → CH4 + H2O
한편, 합성가스 이용 목적산물별 합성연료 제조 반응 특성은, 아래의 표 2와 같다.
[표 2]
Figure 112020090371118-pat00002
제철소(100)에서 발생하는 폐열은, 폐열 공급모듈(300)에 공급되어 스팀을 생성한 후, 발전설비(110)에 스팀을 공급하여 전력을 생산할 수 있다. 이때, 생산된 전력의 일부는 이산화탄소 전해를 위해 이산화탄소 공전해 장치(400)에 공급한다. 폐열 중 고온의 폐열은 재생하여 이산화탄소 공전해 장치(400)로 800 ~ 850 ℃의 작동온도 유지를 위해 공급되고, 중저온의 폐열은 재생하여 230 ℃ 이상의 합성연료 제조공정의 작동온도를 위해 합성연료 제조모듈(500)으로 공급된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예는 제철소에서 발생하는 이산화탄소를 저감하고 부생가스와 폐열을 재생하여 합성연료를 생산할 수 있으므로, 탄소배출권 확보 및 부가적인 수익을 창출할 수 있고, 기존에 SOEC 고온 공전해 시스템에 투입되는 많은 양의 전기 및 열에너지의 사용량 또한 절감할 수 있어 공정의 수익 창출을 극대화시킬 수 있다는 등의 우수한 장점을 갖는다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
100 :제철소(공장) 200 :부생가스 공급모듈
210 :이산화탄소 포집장치 220 :합성가스 비율조절장치
300 :폐열 공급모듈 310 :폐열 재생장치
320 :스팀 공급장치 400 :이산화탄소 공전해 장치
410 :SOEC 유닛 420 :열교환 유닛
500 :합성연료 제조모듈 510 :DME 제조장치
520 :메탄올 합성반응 장치 및 피셔-트롭쉬 반응장치
530 :SNG 반응장치

Claims (8)

  1. 공장에서 발생된 부생가스 및 폐열을 이용하여 연료를 생산하는 폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템에 있어서,
    COG(Coke oven gas), BFG(Blast furnace gas), LDG(Linz-Donawiz converter gas) 및 FOG(Finex off gas) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 부생가스를 상기 공장으로부터 공급받아, 상기 부생가스 내 포함된 이산화탄소를 포집하는 부생가스 공급모듈;
    상기 부생가스 공급모듈에서 배출되는 상기 COG의 공급량을 조절하는 합성가스 비율조절장치;
    상기 공장으로부터 폐열을 제공받아 스팀을 생산하는 폐열 공급모듈;
    상기 부생가스 공급모듈의 상기 이산화탄소와, 상기 폐열 공급모듈의 상기 스팀을 이용하여 합성가스를 생성하는 이산화탄소 공전해 장치;
    상기 이산화탄소 공전해 장치에서 생산된 합성가스와, 상기 합성가스 비율조절장치에 의해 공급량이 조절된 COG를 혼합하는 합성가스 혼합장치; 및
    상기 폐열 공급모듈의 상기 폐열을 이용하여 상기 합성가스 혼합장치로부터 공급받은 상기 합성가스를 반응시켜 연료를 생산하는 합성연료 제조모듈을 포함하는, 폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 합성가스 비율조절장치는
    목적산물별 합성가스의 H2/CO 비를 고려하여 상기 합성가스 혼합장치로 공급되는 공급량을 조절하는,
    폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부생가스 공급모듈은
    상기 BFG 또는 상기 FOG로부터 이산화탄소를 분리하여 상기 이산화탄소 공전해 장치에 공급하는,
    폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 공전해 장치는
    상기 BFG 또는 상기 FOG에서 분리된 이산화탄소와, 상기 폐열 공급모듈의 스팀을 전기화학적 반응을 통해 분해하는 SOEC 유닛; 및
    공전해 열에너지의 운전효율을 높이기 위해, 상기 SOEC 유닛의 전후단에 배치되는 열교환 유닛을 포함하는,
    폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐열 공급모듈로부터 스팀을 공급받아 전력을 생산하고, 전력과 스팀을 상기 이산화탄소 공전해 장치에 공급하는 발전설비를 더 포함하는,
    폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 폐열 공급모듈은
    상기 이산화탄소 공전해 장치 및 상기 합성연료 제조모듈에 폐열을 공급하는 폐열 재생장치; 및
    상기 발전설비가 구동되도록 상기 발전설비에 스팀을 공급하는 스팀 공급 장치를 포함하는,
    폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 합성연료 제조모듈은
    상기 합성가스의 H2/CO 비가 1일 때, DME(Dimethyl ether)를 제조하는 DME 제조장치;
    상기 합성가스의 H2/CO 비가 2일 때, 메탄올 또는 가솔린/디젤을 제조하는 메탄올 합성반응장치 및 피셔-트롭쉬 반응장치; 및
    상기 합성가스의 H2/CO 비가 3 이상일 때, 메탄을 제조하는 SNG(Synthetic natural gas) 반응장치를 포함하는,
    폐열을 활용한 이산화탄소 공전해 시스템.
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