KR102612831B1 - 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템 - Google Patents

유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기가스가 유입되며, 이를 분배하는 블로워, 상기 블로워로부터 배기가스를 공급받아 미세조류를 이용하여 광배양 공정을 수행하고 제1 처리가스를 배출하는 광배양 공정부, 상기 블로워로부터 공급되는 배기가스와 상기 제1 처리가스가 유입되는 혼합탱크, 상기 혼합탱크에서 혼합된 제2 처리가스를 공급받고, 상기 제2 처리가스를 복수의 분리막을 이용하여 제2 처리가스를 분리하는 분리막 공정부, 상기 분리막 공정부에서 분리된 제3 농축가스를 이용하여 이산화탄소를 광물화하고 제3 처리가스를 상기 혼합탱크로 배출하는 광물화 반응부, 복수의 센서를 이용하여 각 공정에서 배출되는 이산화탄소의 농도를 측정하는 센서부, 유입되는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량에 따라 상기 광배양 공정부, 상기 분리막 공정부 및 상기 광물화 반응부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템을 제공한다.

Description

유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템{Hybrid system of CO2 compact membrane separation and utilization for urban power plants for Effluent CO2 concetration control}
실시예는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 도심에 위치한 도심형 발전소나 산업단지에서도 좁은 공간에서 저렴한 비용으로 효과적인 이산화탄소 포집 분리를 하고 후처리로 이를 이용하여 다양한 고가물질로 전환할 수 있는 새로운 탄소 자원화를 할 수 있는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템에 관한 것이며, 특히 처리된 배기가스 내 이산화탄소 농도를 효과적으로 저감할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
산업의 발달과 함께 이산화탄소의 대기 중 농도증가로 인한 지구온난화 문제가 대두되고 있는데, 대기중 이산화탄소 농도가 증가하는 원인 중 가장 큰 원인은 에너지 산업에서 사용되는 석탄, 석유, 액화천연가스 등의 화석연료의 사용이다.
산업화가 시작된 19세기 초반부터 대기 중에 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 이산화질소, 할로카본 등의 온실 가스 농도가 증가하게 되었고 20세기 중반 이후 급속하게 증가하였다.
이러한 온실가스의 증가로 인한 지구 온난화 현상이 가속화되면서 배출 및 처리에 대한 규제가 엄격해지고 있다. 1992년 6월 브라질 리우에서 열린 환경과 개발에 관한 UN회의를 통하여 지구온난화에 대한 국제적 관심이 점차로 높아지고 있으며, 선진국들은 2010년 지구온실가스 배출량을 1990년 대비 5.2% 감축하기로 합의하는 등 온실가스 저감 방안에 대한 국제적 합의가 이루어지고 있다. 특히 지구온난화현상을 야기하는 온실가스 중 80% 정도를 차지하는 이산화탄소의 처리는 더욱 중요한 문제로 대두되었다.
배출된 이산화탄소 성분을 처리하기 위한 기술로 이산화탄소 분리막 포집 기술, 이산화탄소 광물화 기술 및 미세조류를 이용한 광배양기술 등 다양한 기술이 등장하고 있다.
그러나, 각각의 기술들은 이산화탄소를 처리할 수 있는 장점이 있으나, 시스템 설치비, 이산화탄소 처리량, 단위면적당 낮은 이산화탄소 저감률 등 다양한 문제점이 존재한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 종래 기술은 도심 발전소 배기가스에 대해 협소한 공간에도 설치 가능한 컴팩크 막분리공정으로 빠르게 처리하여 유입 배기가스내 이산화탄소가 처리후 80~90%까지 포집/분리 할 수 있어 처리가스 내 이산화탄소 농도를 1%정도로 낮출수 있다.
특히, 이때 농축된 배가스를 이용하여 광물탄산화 공정을 통해 80%까지 이산화탄소를 처리하면서 고칼슘분말을 생산하고, 농축된 배가스를 이용하여 미세조류 공정으로 처리하여 광배양된 미세조류 바이오매스로 고가의 항산화물질을 생산할 수 있다.
그러나, 공정에서 생산된 칼슘분말이나 바이오매스를 탈수하고 건조하기 위해서는 많은 에너지가 소모되는 바, 효과적인 열에너지가 필요하다.
또한, 분리막->광물화->미세조류가 연계된 하이브리드 공정에서는 유입배기가스 이산화탄소 농도가 5%이상으로 상승시 처리가스 농도를 1%이하로 유지하기 위한 효과적인 운전방법이 필요한다.
실시예는 도심 발전소나 산업단지와 같이 공간이 협소한 곳에서 저렴한 비용으로 컴팩트한 이산화탄소 포집분리와 이를 통한 탄소자원화 기술을 활용해 고가물질을 생산하여 효관적인 이산화탄소 저감과 경제성 확보를 목적으로 한다.
또한, 도심 발전소 배기가스 내 이산화탄소 농도에 따라 효과적인 처리를 통해 유출가스 이산화탄소 농도를 저감할 수 있는 운전제어 시스템이 필요하며, 트기 많은 에너지가 필요한 탄산칼슘과 바이오매스 건조공정의 효과적인 건조방법을 토출하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예는, 배기가스가 유입되며, 이를 분배하는 블로워; 상기 블로워로부터 배기가스를 공급받아 미세조류를 이용하여 광배양 공정을 수행하고 제1 처리가스를 배출하는 광배양 공정부; 상기 블로워로부터 공급되는 배기가스와 상기 제1 처리가스가 유입되는 혼합탱크; 상기 혼합탱크에서 혼합된 제2 처리가스를 공급받고, 상기 제2 처리가스를 복수의 분리막을 이용하여 제2 처리가스를 분리하는 분리막 공정부; 상기 분리막 공정부에서 분리된 제3 농축가스를 이용하여 이산화탄소를 광물화하고 제3 처리가스를 상기 혼합탱크로 배출하는 광물화 반응부; 복수의 센서를 이용하여 각 공정에서 배출되는 이산화탄소의 농도를 측정하는 센서부; 유입되는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량에 따라 상기 광배양 공정부, 상기 분리막 공정부 및 상기 광물화 반응부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 광배양 공정부는 광배양 공정을 통해 광배양된 미세조류를 건조하는 건조부를 포함하며, 상기 건조부는 고온의 상기 배기가스 공기열풍과 지역난방 공급수의 배관을 이용하여 광배양된 미세조류를 건조하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 건조부는 상기 미세조류가 유입되는 유입구와 유출구가 구비되는 하우징, 상기 하우징의 내부에 유입되는 미세조류를 이동하는 구동밸트, 상기 구동밸트의 내부에 배치되는 지역난방 공급수의 상기 배관을 포함하며, 상기 하우징으로 상기 배기가스의 공기열풍이 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 배관은 상기 구동밸트의 하부에서 복수로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 배관은 상기 구동밸트 하부에서 지그재그로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징의 상기 유입구 하부에는 롤러 밀이 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 상기 광배양 공정부로 가는 배기가스의 양을 축소하고, 상기 혼합탱크를 거쳐 상기 분리막 공정부로 가는 배기가스의 양을 증대하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 유입되는 배기가스의 90% 이상을 상기 분리막 공정부로 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 분리막 공정부는 상기 혼합탱크에서 혼합된 제2 처리가스를 공급받고, 상기 제2 처리가스를 복수의 분리막을 이용하여 질소가 함유된 제1 농축가스, 산소가 함유된 제2 농축가스 및 이산화탄소가 함유된 제3 농축가스로 분리하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 분리막 공정부는 제1 분리막, 제2 분리막 및 제3 분리막을 이용하여 상기 제1 농축가스, 상기 제2 농축가스 및 상기 제3 농축가스로 분리하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 분리막에서 분리된 상기 제1 농축가스는 제2 분리막으로 이동하고, 상기 제2 분리막에서는 상기 제1 농축가스가 유입되어 제2 농축가스가 분리되고, 분리된 상기 제2 농축가스는 제3 분리막으로 이동하며, 상기 제3 분리막에서는 유입된 상기 제2 농축가스가 제3 농축가스로 분리되는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 분리막, 상기 제2 분리막 및 상기 제3 분리막의 막면적 배열의 비율이 감소하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 분리막, 상기 제2 분리막 및 상기 제3 분리막의 막면적 배열은 3:2:1의 비를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 분리막 공정부는 상기 제1 분리막을 통과한 기체를 재순환 시키는 제1 순환라인, 상기 제2 분리막을 통과한 기체를 재순환시키는 제2 순환라인 및 상기 제3 분리막을 통과한 기체를 재순환시키는 제3 순환라인을 포함하며, 상기 제어부는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 상기 제1 분리막, 상기 제2 분리막 및 상기 제3 분리막을 순환하는 기체를 재순환시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 재순환되는 기체의 유량은 유입유량의 0.3배인 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 분리막 공정부는 상기 제3 분리막에서 분리되는 제3 농축가스와 연결될 수 있는 비상분리막을 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 상기 비상분리막으로 상기 제3 농축가스를 유입하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 광물화 반응부는 상기 제3 농축가스와 수산화칼슘 또는 산화칼슘을 반응시켜 이산화탄소를 광물화하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 상기 제3 농축가스와 반응하는 수산화칼슘 또는 산화칼슘의 양을 증대하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시예에 따르면, 발전소 유입 배기가스 이산화탄소 농도가 상승하여도 유입 배기가스량 조절, 기체분리막 재순환율 변화, 광물화 주입 칼슘량 증가 등 운전제어 기술을 통해 추가적인 설비 보완 없이 이산화탄소 농도를 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 생산된 탄산칼슘과 바이오매스의 건조를 발전소 배기가스 공기열풍과 난방 공급수 배관열을 이용하여 효과적인 건조결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템의 블록도이고,
도 2는 도 1의 시스템의 구조도이고,
도 3은 도 1의 구성요소인 광배양 공정부의 구조도이고,
도 4는 도 3의 구성요소인 건조부의 구조를 나타내는 도면이고,
도 5는 도 1의 구성요소인 분리막 공정부의 구조를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 5는, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템의 블록도이고, 도 2는 도 1의 시스템의 구조도이고, 도 3은 도 1의 구성요소인 광배양 공정부의 구조도이고, 도 4는 도 3의 구성요소인 건조부의 구조를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 1의 구성요소인 분리막 공정부의 구조를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템은 배기가스가 유입되며, 이를 분배하는 블로워(100), 블로워(100)로부터 배기가스를 공급받아 미세조류를 이용하여 광배양 공정을 수행하고 제1 처리가스를 배출하는 광배양 공정부(200), 블로워(100)로부터 공급되는 배기가스와 상기 제1 처리가스가 유입되는 혼합탱크(300), 혼합탱크(300)에서 혼합된 제2 처리가스를 공급받고, 제2 처리가스를 복수의 분리막을 이용하여 제3 농축가스를 분리하는 분리막 공정부(400), 분리막 공정부(400)에서 분리된 제3 농축가스를 이용하여 이산화탄소를 광물화하고 제3 처리가스를 혼합탱크(300)로 배출하는 광물화 공정부(500), 복수의 센서를 이용하여 각 공정에서 배출되는 이산화탄소의 농도를 측정하는 센서부(600), 유입되는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량에 따라 상기 광배양 공정부(200), 상기 분리막 공정부(400) 및 상기 광물화 반응부(500)의 동작을 제어하는 제어부(700)를 포함할 수 있다.
블로워(100)는 이산화탄소가 포함된 배기가스가 유입되며, 이를 각 요소에 분배할 수 있다. 일실시예로 블로워(100)는 배기가스의 유입량을 결정하는 제1 블로워(110)와 제1 블로워(110)를 통해 유입되는 배기가스 중 광배양 공정부(200)로 유입되는 배기가스 량을 조절하는 제2 블로워(120)를 포함할 수 있다.
이때, 제1 블로워(110)와 제2 블로워(120)를 통해 유입되는 배기가스 양은 제어부(700)를 통해 조절될 수 있다.
광배양 공정부(200)는 블로워(100)로부터 배기가스를 공급받고 미세조류를 이용하여 광배양 고정을 수행하고 제1 처리가스를 배출할 수 있다.
광배양 공정부(200)는 미세조류를 이용하여 이산화탄소 고정화하는 공정을 수행할 수 있다. 식물성 플랑크톤인 미세조류는 태양을 에너지원으로 하며, 이산화탄소를 고정화하는 광합성 작용을 하며 성장하게 된다.
이러한 미세조류를 이용하여 이산화탄소를 고정화하는 것은 식물이 이산화탄소를 광합성하는 경우와 마찬가지로 태양 에너지를 주 에너지원으로 활용할 수 있어 이산화탄소를 고정하기 위해 투입해야 하는 에너지 소모량이 매우 작은 장점이 존재한다.
미세조류는 식물에 비해 성장속도가 매우 빨라, 1세대 바이오연료인 콩,옥수수, 유채씨 등에 비하여 단위면적당 바이오매스 생산성이 20-100배 이상 높은 특징을 가지고, 해상이나 황무지를 통해 대량 배양이 가능하며, 하수, 해수 폐수 등 다양한 수자원을 활용할 수 있다. 특히, 화력이나 LNG 발전소와 같은 탄소 배출원에서 나오는 연소 배기가스 SO 이산화탄소 성분을 직접적으로 세포 배양에 활용할 수 있다는 장점이 있으며, 기존 소나무가 햇빛과 이산화탄소를 통해 광합성하는 양의 20배 이상을 미세조류가 할 수 있다고 알려져 있다.
미세조류 공정의 경우, 이산화탄소를 바이오디젤, 바이오폴리머, 의약품, 건강식품, 천연색소 등 다양한 고부가가치 물질로 전환이 가능하고, 태양광을 활용하여 추가적인 에너지 투입이 없어 저비용의 경제성을 갖춘 친환경 공정 개발이 가능하다는 장점을 가진다.
이러한 광배양에 사용가능한 미세조류로는 네오클로리스(Neochloris sp.), 클로렐라(Chlorella sp.), 클로로코쿰(Chlorococcum sp.), 스피루리나(Spirulina sp.), 헤마토코쿠스(Haematococcus sp.), 네오스폰지오코쿰(Neospongiococcum sp.), 세네데스무스(Scenedesmus sp.), 두나리엘라(Dunaliella sp.) 등을 예를 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 이산화탄소를 바이오매스로 전환하는 능력을 가지는 미세조류라면 제한 없이 사용가능하다.
도 3에 나타나는 것과 같이 광배양 공정부(200)는 반응기(210), 회수조(220), 필터(230), 오존반응조(240), 자외선살균부, 멸균수 저장탱크(250), 배양액 제조부(260) 및 건조부(270)를 포함할 수 있다.
반응기(210)는 복수로 구비되며, 배양액과 이산화탄소를 이용하여 광생물을 생장시킬 수 있다. 반응기(210)는 복수개가 병렬로 연결될 수 있으며, 반응기(210) 내부로 유입되는 이산화탄소와 배양액이 혼합되어 광생물을 생장시킬 수 있다.
이때, 이산화탄소는 산업설비에서 배출되는 배가스에 포함되는 이산화탄소가 사용될 수 있으며, 다양한 종류의 반응기(210)가 적용될 수 있다.
회수조(220)는 반응기(210)로부터 광생물의 생장이 완료된 배양액을 생장된 광생물과 폐배양액으로 분리하여 배출할 수 있다. 일실시예로, 회수조(220)는 반응기(210)에서 생장이 완료된 배양액을 회수하여 저장하고, 생장된 광생물과 폐배양액을 비중차이로 분리하여 일들을 각각 배출할 수 있다. 일실시예로, 회수조(220)는 광생물이 하부로 침전시 모일 수 있도록 경사를 가지도록 형성될 수 있으며, 폐배양액 중 비중에 분리되어 여과된 상등수만을 배출하도록 플로팅스키머가 구비될 수 있다. 플로팅 스키머의 형상은 제한이 없으며 다양한 형상으로 마련될 수 있다.
회수조(220)로부터 배출되는 광생물은 원심분리기로 투입되며, 원심분리기는 광생물을 원심분리시켜 수분을 제거하여 배출할 수 있다.
필터(230)는 회수조(220)에서 배출되는 폐배양액의 이물질과 광생물을 제거할 수 있다. 이때 필터(230)는 세척을 통해 재사용이 가능한 디스크 필터(230)가 사용될 수 있다.
오존반응조(240)는 필터(230)를 통과하는 폐배양액을 오존으로 살균할 수 있다. 오존반응조(240)의 형상은 제한이 없으며, 유입되는 폐배양액의 살균에 유리한 다양한 형상으로 변형실시될 수 있다.
이때 오존반응조(240)의 배오존은 필터(230)로 공급되어 필터(230)를 역세척할 수 있다. 필터(230)를 장기간 사용하는 경우 필터(230)의 막힘 현상이 발생하게 된다. 본 발명은 이러한 문제를 방지하기 위해 배오존을 순환시켜 필터(230)를 세척할 수 있다.
오존반응조(240)의 배오존은 필터(230)로 공급하여 필터(230)에 대한 미생물 살균 및 세정을 통해 필터(230)를 재생할 수있다.
회수조(220)에서 필터(230)로 폐배양액이 공급되는 라인에는 압력센서가 배치될 수 있으며, 압력센서에 기설정된 압력 이상이 감지되는 배오존 공급라인이 가동하여 필터(230)를 세척할 수 있다. 일실시예로, 압력센서에 1bar이상의 압력이 감지되는 경우 배오존이 순환되도록 설정할 수 있다.
자외선살균부는 오존반응조(240)를 통과한 폐배양액을 추가적으로 살균할 수 있다. 자외선살균부는 오존반응조(240)에서 멸균수 저장탱크(250)로 이동하는 라인에 배치되어, 2차적 살균으로 멸균수의 오염을 차단할 수 있다. 일실시예로, 자외선살균부는 라인과 동일한 길이방향으로 배치되어 살균의 시간을 증대할 수 있다.
멸균수 저장탱크(250)는 오존반응조(240) 또는 자외선살균부를 통과한 폐배양액이 멸균수로 저장될 수 있다. 이와 같이, 분리된 폐배양액은 오존반응조(240)와 자외선살균부를 거쳐 멸균처리를 통해 깨끗한 멸균수로 재활용할 수 있으며, 필터(230)의 막힘문제는 배오존을 활용하여 역세척을 통해 해결하여 폐수처리 및 원수생산의 추가비용을 절감할 수 있다.
배양액 제조부(260)는 배지탱크, 저장용액공급부, 산염기공급부 및 세척액공급부를 포함할 수 있다. 배지탱크는 멸균수 저장탱크(250)로부터 공급되는 멸균수와 저장용액공급부로부터 공급되는 저장용액(stock solution), 산염기공급부로부터 공급되는 산 또는 염기를 혼합하여 배양액을 제조할 수 있다. 제조된 배양액은 최초 반응기(210)로 공급되어 배양액을 재생할 수 있다. 이를 통해 종래 배지탱크에는 배양액의 재료를 혼합하기 위한 교반기가 구비될 수 있으며, 내부의 혼합용액의 pH를 측정하기 위한 pH meter가 배치될 수 있다.
또한, 배양액의 제조가 완료된 후, 배지탱크 내부를 세적하기 위한 분사기가 구비될 수 있다. 분사기의 형상은 제한이 없으며, 세척을 용이하게 하기 위한 다양한 형상으로 마련될 수 있다.
저장용액공급부는 복수로 배치될 수 있으며, 각각의 저장용액공급부에 저장되는 저장용액은 서로 다른 재료가 투입될 수 있다. 산염기공급부는 pH meter로부터 측정되는 pH를 기설정된 값으로 맞추기 위해 산 또는 염기를 배지탱크 내부로 투입할 수 있다.
세척액공급부는 배지탱크 내부에서 세척이 필요한 경우 세척액을 배지탱크 내부로 공급할 수 있다. 일실시예로, 세척액은 70% 에탄올이 사용될 수 있다.
건조부(270)는 광배양 공정을 통해 광배양된 미세조류를 회수부(220)와 원심분리기를 통해 수분을 어느 정도 제거한 바이오매스 형태로 건조할 수 있다. 건조부(270)는 고온의 배기가스 공기열풍과 지역난방 공급수의 배관(273)열을 이용하여 광배양된 미세조류를 건조시킬 수 있다.
건조부(270)는 하우징(271), 구동밸트(272), 배관(273)을 포함할 수 있다.
하우징(271)은 광배양 공정을 통해 광배양된 미세조류를 건조하는 공간을 제공한다. 하우징(271)에는 복수의 배관(273)이 연결되어 외부로부터 공급되는 지역난방 공급수의 배관(273)이 관통할 수 있으며, 고온의 배기가스 공기열풍이 하우징(271) 내부로 유입될 수 있다.
하우징(271)의 상부에는 미세조류가 유입되기 위한 유입구(271a)가 배치될 수 있으며, 하부에는 건조된 미세조류가 유출되기 위한 유출구(271b)가 배치될 수 있다.
하우징(271)의 유입구(271a) 하부에는 롤러 밀(274)(roller mill)이 설치되어, 미세조류를 파쇄할 수 있다.
구동밸트(272)는 하우징(271) 내부에 배치되어 순환할 수 있다. 구동밸트(272)의 나선형으로 회전하는 구조를 구비할 수 있으며, 일측단부에서 유입구(271a)를 통해 유입되는 미세조류가 안착하며, 타측단부에서는 건조가 완료된 미세조류가 유출구(271b)를 통해 유출되는 구조를 구비할 수 있다.
배관(273)은 구동밸트(272)의 내부에 배치되어 구동밸트(272) 측으로 열을 공급할 수 있다. 배관(273)을 통해 유입되는 지역난방의 공급수는 고온의 열원을 미세조류로 전달하게 된다. 일실시예로, 배관(273)은 구동밸트(272)의 하부에 복수로 배치되거나, 지그재그 구조를 가지도록 배치되어 구동밸트(272)의 하부에서 전달되는 열을 증대할 수 있다.
배관(273)을 통해 유입되는 지역난방 공급수는 온도와 유량이 제어되어 하우징(271) 내부로 공급될 수 있으며, 하우징(271)으로 공급되는 배기가스는 온도와 유량 및 수분이 제어되어 하우징(271) 내부로 공급될 수 있다.
이러한 건조부(270)의 건조 효율을 증대하기 위해 다양한 방법으로 실험을 진행하였다.
실험은 다음과 같은 조건에서 수행되었다.
조건:건조전 바이오매스 50kg(함수율 80%),건조 후 10kg(함수율 10%)
건조 방법 건조시간(조건 만족)
배기가스 250분
지역난방 공급수 330분
배기가스+지역난방 공급수 145분
배기가스+지역난방 회수수 220분
배기가스+저압보일러 급수 200분
배기가스+증기터빈 추기가스 190분
표 1을 살펴보면, 배기가스만으로 건조하는 경우, 상기 조건을 만족하는데 250분의 시간이 소요되었으며, 지역난방의 공급수를 이용하는 경우 330분, 배기가스와 지역난방 공급수를 연계하는 경우 145분, 배기가스와 지역난방 회수수를 연계하는 경우 220분, 배기가스와 저압보일러 급수를 연계하는 경우 200분, 배기가스와 증기터빈 추기가스를 연계하는 경우 190분의 건조시간이 필요하였다.이와 같이 바이오매스 건조효율을 증대하기 위해서는 배기가스와 지역난방 공급수를 연계하는 것이 가장 높은 효율을 가지는 것으로 확인되었다.혼합탱크(300)는 제1 블로워(110)를 통해 공급되는 배기가스와 제1 처리가스가 유입될 수 있다. 이때, 제어부(700)는 분리막 공정부(400)로 공급되는 혼합가스의 이산화탄소 농도를 제어할 수 있다.
분리막 공정부(400)는 혼합탱크(300)에서 혼합된 제2 처리가스를 공급받고, 제2 처리가스를 복수의 분리막을 이용하여 제2 처리가스를 질소가 함유된 제1 농축가스, 산소가 함유된 제2 농축가스 및 이산화탄소가 함유된 제3 농축가스로 분리할 수 있다.
분리막 공정부(400)는 제2 처리가스를 복수의 분리막에 유입시켜 통과하는 경우 각 성분의 분리공극차와 투과속도에 기인하여 질소, 산소 및 이산화탄소 각각의 성분을 주성분으로 하는 농축가스로 분리할 수 있다.
분리막 공정부(400)는 제1 분리막(410), 제2 분리막(420) 및 제3 분리막(430)을 이용하여 제1 농축가스, 제2 농축가스 및 제3 농축가스로 분리할 수 있다.
일실시예로, 분리막 공정부(400)에서는 혼합탱크(300)에서 유입된 제2 처리가스가 제1 분리막(410)으로 유입되며, 제1 분리막(410)에서 분리된 제1 농축가스가 제2 분리막(420)으로 이동하고, 제2 분리막(420)에서 분리되는 제2 농축가스는 제3 분리막(430)으로 이동하여 제3 농축가스로 추출된다. 추출된 농축가스는 고농도의 이산화탄소가 농축되어 배출된다.
제1 분리막(410)과 제2 분리막(420), 제3 분리막(430)에서 분리된 가스는 이산화탄소 방출조건을 만족하게 되어 대기로 방출될 수 있다.
분리막 공정에 사용되는 제1 분리막(410), 제2 분리막(420) 및 제3 분리막(430)의 막면적 비율은 감소할 수 있다.
하기 표 2는 막면적 비율에 따른 농축율과 회수율의 시험결과를 나타내는표이다. 표 2의 실험에 사용되는 분리막은 폴리술폰(polysulfone)의 고분자 재질을 사용하였다.
제1 분리막(410):제2 분리막(420):제3 분리막(430)
막면적비율
농축율(%)
회수율(%)
3:2;1 85 91
2:2:1 80 84
1:2:1 83 87
1:2;2 78 82
1:1:1 75 78
표 2를 참조하면, 제1 분리막(410), 제2 분리막(420) 및 제3 분리막(430)의 막면적 비율이 3:2:1일 경우 농축율과 회수율이 가장 좋은 결과를 나타내었다.또한, 분리막 공정부(400)는 제1 분리막(410)을 통과한 기체를 재순환시키는 제1 순환라인(411), 제2 분리막(420)을 통과한 기체를 재순환시키는 제2 순환라인(421) 및 제3 분리막(430)을 통과한 기체를 재순환시키는 제3 순환라인(431)을 포함할 수 있다.분리막 공정부(400)에 배치되는 순환라인은 제어부(700)의 제어를 통해 동작할 수 있다.
제어부(700)는 유입되는 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 제1 분리막(410), 제2 분리막(420) 및 제3 분리막(430)을 통과하는 기체를 재순환시킬 수 있다.
일반적으로 유입 배기가스 내 이산화탄소의 농도가 4~5%로 일정하게 유입될 경우에는 최종 유출가스의 이산화탄소 농도가 1%이하로 유지된다. 그러나, 유입배기가스의 이산화탄소 농도가 7~9%로 상승하는 경우 최종 유출배기가스 내 이산화탄소 농도가 2~3%까지 높아지게 된다.
따라서, 제어부(700)는 유입 배기가스의 이산화탄소 농도가 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 순환라인을 이용하여 분리막을 통과한 기체를 재순환시켜 최종 유출배기가스내의 이산화탄소 농도를 감소시킬 수 있다.
일실시예로, 순환라인을 통해 순환되는 양은 유입유량의 0.3배 정도의 순환율로 운전하는 경우, 최종 유출배기가스내의 이산화탄소 농도가 0.6~0.85%까지 감소하는 것으로 확인되었다.
또한, 분리막 공정부(400)는 제3 분리막(430)에서 분리되는 제3 농축가스이 이동할 수 있는 비상분리막(440)을 더 포함할 수 있다. 제어부(700)는 유입 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 비상분리막(440)으로 제3 농축가스가 유입되도록 제어할 수 있다.
비상분리막(440)은 제1 분리막(410)에 병렬로 연결될 수 있으며, 제1 분리막(410)의 0.5배의 배기가스를 처리할 수 있다.
광물화 반응부(500)는 분리막 공정부(400)에서 분리된 제3 농축가스를 이용하여 이산화탄소를 광물화하고 제3 처리가스를 혼합탱크(300)로 배출할 수 있다.
광물화 반응부(500)는 포집된 이산화탄소를 자연산 광물 또는 산업체에서 배출되는 무기계 산업부산물(inorganic industrial waste)과 반응시켜 새로운 광물로 합성시키는 기술이다.
광물화 반응부(500)는 배기가스 내 이산화탄소가 건축부산물(슬래그, 폐콘크리트)내 Ca, Mg 성분과 광물화 반응을 통해 CaCO3, MgCO3 와 탄산염을 생산하여 이산화탄소를 영구적으로 고체화할 수 있다.
생성된 탄산염은 안정하여 물에 잘 녹지 않으며, 대기 중으로 이산화탄소 방출이 불가능해 환경적으로도 해가 없으며, 이산화탄소를 영구적으로 저장하여 이산화탄소의 배출문제를 해결할 수 있다.
이때, 고순도의 질소가스를 함유한 제1 농축가스는 미세분산기를 통해 마이크로 버블화되어 광물화 반응부(500)로 주입되며, 광물화 반응부(500)로 공급되는 제3 농축가스와 함께 반응하여 광물화 슬러리 탱크 내부가 균일하게 혼합되도록 할 수 있다.
일실시예로, 광물화 반응부(500)는 제3 농축가스와 수산화칼슘 또는 산화칼슘을 반응시켜 이산화탄소를 광물화할 수 있다.
제어부(700)는 유입 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 제3 농축가스와 반응하는 수산화칼슘 또는 산화칼슘의 양을 증대할 수 있다. 일실시예로, 유입 배기가스의 이산화탄소 농도가 7~9%로 상승하는 경우, 수산화칼슘의 양을 3배까지 증대할 수 있다. 유입되는 수산화칼슘을 최대로 주입시 기존 광물화 이산화탄소 처리율이 70~80%에서 87~99%까지 높아지게 되며, 그 결과 최총 유출 이산화탄소 농도가 0.4~0.7%까지 저감되는 것을 확인하였다.
센서부(600)는 복수의 센서를 이용하여 각 공정에서 배출되는 이산화탄소의 농도를 측정할 수 있다. 센서부(600)는 유입 배기가스 내에 함유되는 이산화탄소 농도를 측정하고 이에 기초하여 이산화탄소 농도가 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 제어부(700)로 신호를 송출하게 되며, 제어부(700)는 이 신호에 기초하여 상기 언급한 공정을 수행할 수 있다.
일실시예로, 센서부(600)는 제1 블로워(110)를 통해 유입되는 배기가스의 이산화탄소를 측정하는 제1 센서(610), 광배양 공정부(200)에서 배출되는 제1 처리가스의 이산화탄소를 측정하는 제2 센서(620), 혼합탱크(300)에서 배출되는 혼합가스의 이산화탄소를 측정하는 제3 센서(630), 분리막 공정부(400)에서 배출되는 이산화탄소를 측정하는 제4 센서(640), 분리막 공정부(400)에서 배출되는 제3 농축가스의 이산화탄소를 측정하는 제5 센서(650) 및 광물화 반응부(500)에서 배출되는 이산화탄소를 측정하는 제6 센서(660)를 포함할 수 있다.
제어부(700)는 유입되는 배기가스의 이산화탄소 함유량에 따라 광배양 공정부(200), 분리막 공정부(400) 및 광물화 반응부(500)의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(700)는 센서부(600)의 감지 값을 이용하여 블로워(100), 광배양 공정부(200), 혼합탱크(300), 분리막 공정부(400) 및 광물화 반응부(500)로 공급 및 배출되는 가스의 유량을 제어할 수 있다.
본 발명은 최종적으로 배출되는 이산화탄소의 농도(%)를 제어하여 배기가스 배출량을 제어하는 것을 목적으로 한다.
그러나, 유입되는 이산화탄소 양이나, 처리되는 이산화탄소 양이 항상 일정한 것이 아니기 때문에 처리효율이 달라져 최종 배출되는 이산화탄소의 양이 달라지는 문제점이 있다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 제4 센서(640)에서 감지되는 이산화탄소 농도가 기설정된 값보다 높은 경우 시스템의 구성요소를 제어하여 이산화탄소 배출량을 조절할 수 있다.
제어부(700)는 제4 센서(640)에서 감지되는 이산화탄소 농도가 기설정된 값보다 높은 경우, 제어부(700)는 상기 제1 블로워(110)를 통해 유입되는 배기가스량을 감소시키고, 제2 블로워(120)를 통해 상기 광배양 공정부(200)로 유입되는 배기가스량을 증대하여 상기 혼합탱크(300) 내부의 이산화탄소 농도를 낮추어 최종 배출되는 이산화탄소 양을 제어할 수 있다.
제어부(700)는 분리막 공정부(400)의 재순환율을 증대하여 제4 센서(640)에서 감지되는 이산화탄소 농도를 제어할 수 있으며, 광물화 반응부(500)로 투입되는 탄산칼슘의 투입량을 증대하여 제4 센서(640)에서 감지되는 이산화탄소 농도를 제어할 수도 있다.
제어부(700)는 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 광배양 공정부(200)로 가는 배기가스의 양을 축소하고, 혼합탱크(300)를 거쳐 상기 분리막 공정부(400)로 가는 배기가스의 양을 증대할 수 있다.
일실시예로, 제어부(700)는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 유입되는 배기가스의 90% 이상을 상기 분리막 공정부(400)로 공급할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 종래에 사용되는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템에 사용되는 요소들의 효율을 증대할 수 있으며, 특히 유입 배기가스 내 이산화탄소 함량이 높은 경우에 각 공정별로 이산화탄소 포집 또는 처리량을 증대하여 최종 배출되는 이산화탄소의 양을 제어할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 블로워 110 : 제1 블로워
120 : 제2 블로워 200 : 광배양 공정부
210 : 반응기 220 : 회수조
230 : 필터 240 : 오존반응조
250 : 멸균수 저장탱크 260 : 배양액 제조부
270 : 건조부 271 : 하우징
271a : 유입구 271b : 유출구
272 : 구동밸트 273 : 배관
274 : 롤러 밀 300 : 혼합탱크
400 : 분리막 공정부 410 : 제1 분리막
411 : 제1 순환라인 420 : 제2 분리막
421 : 제2 순환라인 430 : 제3 분리막
431 : 제3 순환라인 440 : 비상분리막
450 : 진공펌프 500 : 광물화 반응부
600 : 센서부 610 ; 제1 센서
620 : 제2 센서 630 : 제3 센서
640 : 제4 센서 650 : 제5 센서
660 : 제6 센서 700 : 제어부

Claims (18)

  1. 배기가스가 유입되며, 이를 분배하는 블로워;
    상기 블로워로부터 배기가스를 공급받아 미세조류를 이용하여 광배양 공정을 수행하고 제1 처리가스를 배출하는 광배양 공정부;
    상기 블로워로부터 공급되는 배기가스와 상기 제1 처리가스가 유입되는 혼합탱크;
    상기 혼합탱크에서 혼합된 제2 처리가스를 공급받고, 상기 제2 처리가스를 복수의 분리막을 이용하여 제2 처리가스를 분리하는 분리막 공정부;
    상기 분리막 공정부에서 분리된 제3 농축가스를 이용하여 이산화탄소를 광물화하고 제3 처리가스를 상기 혼합탱크로 배출하는 광물화 반응부;
    복수의 센서를 이용하여 각 공정에서 배출되는 이산화탄소의 농도를 측정하는 센서부;
    유입되는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량에 따라 상기 광배양 공정부, 상기 분리막 공정부 및 상기 광물화 반응부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 광배양 공정부는 광배양 공정을 통해 광배양된 미세조류를 건조하는 건조부를 포함하며,
    상기 건조부는 고온의 상기 배기가스 공기열풍과 지역난방 공급수의 배관을 이용하여 광배양된 미세조류를 건조하고,
    상기 건조부는
    상기 미세조류가 유입되는 유입구와 유출구가 구비되는 하우징,
    상기 하우징의 내부에 유입되는 미세조류를 이동하는 구동밸트,
    상기 구동밸트의 내부에 배치되는 지역난방 공급수의 상기 배관
    을 포함하며,
    상기 하우징으로 상기 배기가스의 공기열풍이 유입되는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 배관은 상기 구동밸트의 하부에서 복수로 배치되는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 배관은 상기 구동밸트 하부에서 지그재그로 배치되는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 유입구 하부에는 롤러 밀이 배치되는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 상기 광배양 공정부로 가는 배기가스의 양을 축소하고, 상기 혼합탱크를 거쳐 상기 분리막 공정부로 가는 배기가스의 양을 증대하는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 유입되는 배기가스의 90% 이상을 상기 분리막 공정부로 공급하는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 분리막 공정부는
    상기 혼합탱크에서 혼합된 제2 처리가스를 공급받고, 상기 제2 처리가스를 복수의 분리막을 이용하여 질소가 함유된 제1 농축가스, 산소가 함유된 제2 농축가스 및 이산화탄소가 함유된 제3 농축가스로 분리하는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 분리막 공정부는 제1 분리막, 제2 분리막 및 제3 분리막을 이용하여 상기 제1 농축가스, 상기 제2 농축가스 및 상기 제3 농축가스로 분리하는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 분리막에서 분리된 상기 제1 농축가스는 제2 분리막으로 이동하고,
    상기 제2 분리막에서는 상기 제1 농축가스가 유입되어 제2 농축가스가 분리되고, 분리된 상기 제2 농축가스는 제3 분리막으로 이동하며,
    상기 제3 분리막에서는 유입된 상기 제2 농축가스가 제3 농축가스로 분리되는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 분리막, 상기 제2 분리막 및 상기 제3 분리막의 막면적 배열의 비율이 감소하는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 분리막, 상기 제2 분리막 및 상기 제3 분리막의 막면적 배열은 3:2:1의 비를 가지는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 분리막 공정부는
    상기 제1 분리막을 통과한 기체를 재순환 시키는 제1 순환라인,
    상기 제2 분리막을 통과한 기체를 재순환시키는 제2 순환라인 및
    상기 제3 분리막을 통과한 기체를 재순환시키는 제3 순환라인
    을 포함하며,
    상기 제어부는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 상기 제1 분리막, 상기 제2 분리막 및 상기 제3 분리막을 순환하는 기체를 재순환시키는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  15. 제14 항에 있어서,
    재순환되는 기체의 유량은 유입유량의 0.3배인 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 분리막 공정부는
    상기 제3 분리막에서 분리되는 제3 농축가스와 연결될 수 있는 비상분리막을 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 상기 비상분리막으로 상기 제3 농축가스를 유입하는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 광물화 반응부는 상기 제3 농축가스와 수산화칼슘 또는 산화칼슘을 반응시켜 이산화탄소를 광물화하는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배기가스의 이산화탄소 함유량이 기설정된 농도보다 높은 것으로 판단되는 경우, 상기 제3 농축가스와 반응하는 수산화칼슘 또는 산화칼슘의 양을 증대하는 것을 특징으로 하는 유출 이산화탄소 농도를 제어하기 위한 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
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