KR20120120943A - 배연 및 대기 가스 중의 ｃｏ2의 환원 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치 - Google Patents

배연 및 대기 가스 중의 ｃｏ2의 환원 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배연 및 대기 가스 중의 CO2의 환원 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 해법의 특징은 이산화탄소(CO2) 가스의 결합을 위한 반응 매질로서 알칼리성을 갖는(OH-) 이온을 함유하는 "히드록사이드" 이온수를 사용하여, 이산화탄소(CO2)를 상기 알칼리성 이온수와 반응시킴으로써, 반응이 일어나는 동안 이산화탄소(CO2)와 물로부터 카보네이트 이온(CO3 2 -) 및 히드로겐카보네이트/카보네이트(2HCO3 -)가 형성되어 이들이 안정한 가스나 액체 형태로 결합된 CO2를 지닌 채 대기 및/또는 외부수로 배출시키는 것이다.

Description

배연 및 대기 가스 중의 ＣＯ2의 환원 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치{METHOD FOR REDUCTION OF THE CO2 CONTENT OF FLUE AND ATMOSPHERIC GASES, AND EQUIPMENTS FOR APPLICATION OF THE METHOD}
본 발명은 배연 및 대기 가스 중의 CO2 의 환원 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 소위 반응조 중에 이온화 셀을 이용하여, 전압을 직접 가함으로써 물 분자를 분극시킨다는 특징을 갖는다. 본 발명자는 이온화에 기인하는 물의 자동양성자이전반응(autoprotolysis)에 의하여 히드록사이드(OH-) 이온을 이용하여 이산화탄소 환원을 실현시킬 수 있었다.
전세계적으로 이산화탄소의 방출량은 전에 없이 커다란 문제가 되고 있으며 산업화가 진행됨에 따라 그 방출량 역시 해마다 증가하고 있다. 공업화로 인한 이산화탄소 방출이 환경에 미치는 직간접적인 영향은 잘 알려져 있다. 온실가스인 이산화탄소는 기후조건에도 영향을 미친다. 무엇보다도 지구 온난화는 이산화탄소 방출에 기인한다.
현재 가스의 환원 방법, 가스의 중화방법으로는 다음의 방법이 이용되고 있다:
- 여과(예컨대 활성탄)
- 금속 촉매
- 가스 스크러버(예컨대 석회 슬러리 - CaOH를 가스로 펄버라이제이션)
- 가스 흡수(예컨대 수산화나트륨을 함유하는 물과 같은 환원수 내로)
등
지난 수십년간 배연 가스를 청정화시키기 위한(배출량을 줄이기 위한) 다양한 기술들이 당업자에게 공지되어 널리 이용되고 있다. 예를 들어, 발전소의 배연 가스로부터 황을 제거하는 것이 그것이다. 이산화황(SO2)과 아황산(H2SO3)은 환경에 유해하며 생명체에 대하여도 유독하다. 전세계적으로 그 문제점이 공론화됨으로 해서, 본 발명자가 강조하고자 하는 또 다른 가스는 바로 이산화탄소(CO2)이다.
현재로서는 "CO2"를 결합 및/또는 중화시킬 수 있는 산업화 규모로 이용가능한 경제적인 기술이 전무한 실정이다. 이 가스는 지구 온난화에 기인하는 기상이변의 원인이 되고 있다. 전 세계에 걸쳐, 산업화에 따른 발전소, 가정 등에 의한 이산화탄소가 배출되어 이동(대기-육지-수중)하는 양은 수백억톤에 달하는 것으로 추정된다. 오늘날 많은 과학자들과 기후 전문가들은 이산화탄소 배출량의 감소 필요성에 공감하고 있으며 인류의 미래가 걸린 심각한 문제라는 점에서 "CO2" 문제를 해결하기 위한 극단의 조치가 취해져야 한다는데 동의하고 있다. 본 발명자는 이들 두가지 가스들(또는 배연 가스), 즉 "SO2", "CO2", 특히 이산화탄소가 인류가 풀어야할 가장 큰 문제라는 점을 지적하고자 한다.
가능성: 이론적으로나 실험적인 수준으로나, 가능하게는 소규모로(예컨대 활성탄 필터) 이산화탄소 가스를 결합, 안정화시켜 다른 비공격적인 화합물로 변화시킬 수 있다.
공업 규모에 있어서, 전세계적으로, 세계 각국에서는 "CO2"를 유의적인 양으로 중화시키지 못하고 있다.
몇몇 국가에서는 "CO2"를 저장하기 위해 대량의 "CO2"를 깊이 1-1.5 km의 지하에, 암반층에, 수중 동굴층에 매립하기 위한 시도, 시험 및 실험이 행해지고 있다. 이 분야의 전문가들은 이 프로젝트에 대하여 낙관적이지만, 이 방법은 충분히 안전하지 못하며 막대한 비용을 필요로 한다. 또한 이 가스의 매립이 충분히 깊게 유지되리라는 보장도 없다. 현재로서는 공업화 규모의 다른 공지 프로젝트는 수행되고 있지 않다.
종래 가스를 중화시키기 위하여 액체를 사용하는 용액이나, 여러가지 "가스 세정", "가스 흡수" 기술들이 알려져 있다. 이들 액체들은 거의 항상 수용액, 현탁액이다.
물은 항상 어떤 화합물, 첨가제, 소위 반응 파트너를 함유하는데; 이는 문제의 가스를 다른 형태로 전환시키기 위한 새로운 화합물을 만들기 위해서는 반응제와 파트너가 필요하기 때문이다. 예를 들어 - 수산화칼륨(KOH), - 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화마그네슘(Mg(OH)2). 이 물질들의 수용액은 알칼리화제이며, 만일 가스(예컨대 CO2)가 이것과 반응할 경우, 가스가 이온, 각기 염으로 변환된다.
예컨대: Ca(OH)2 + H2O + CO2 = 2HCaCO3
수산화칼슘 + 물 + 이산화탄소 = 수화(aquated) 탄산칼슘
만일 "CO2"가 청정(중성)수에 흡수되면, 탄산(H2CO3)을 함유하는 물이 생성되는데, 이것 역시도 불안정하고, 물 밖으로 확산되므로 공격적인 가스이다. 이산화탄소를 결합 및 안정화시키기 위해서는, 물이 예컨대 알칼리 금속에 의해 알칼리화되어야 한다. 이 경우 공격적인 "CO2" 또는 탄산이 "카보네이트 이온"으로 변환된다. 만일 수산화칼슘이 물에 첨가될 경우에는, 탄산칼슘이 생성되고, 이는 장기간 안정한 형태를 유지한다.
이 방법의 문제점은 대량의 첨가제가 요구된다는 점이다. 보다 구체적으로, 그 비율은: CO2 1톤에 수산화나트륨 1톤이 필요하다. 산업상의 규모면에 볼 때, 이것은 마치: 예컨대 소규모의 발전소가 약 백만톤의 CO2를 생산하고, 이를 중화시키는데 다시 백만톤의 NaOH가 필요한 것과 같다. 분명 새로운 물질(염과 같은)을 찾아내야만 한다.
목적
이러한 문제를 해소하기 위한 본 발명의 목적은 그 생산량이 점점 증가하는 이산화탄소를 결합시킬 수 있는, 공업적인 규모로 실시가능하며 효율적이고 환경친화적인 방법을 제공하는 데 있다. 본 발명자는 또한 대기 이산화탄소를 결합시키는 것 이외에도 대기로부터 그 배출량이 늘어가는 이산화탄소를 추출하는데 적합한 방법 및 그를 위한 장치를 제공하여, 대기 중의 이산화탄소 배출량을 감소시킴을 목적으로 한다.
실시
본 발명에 따른 이러한 해법을 구현하는데 있어서, 본 발명자는 알칼리성을 갖는 알칼리성 이온(OH-)을 함유하는 이온화된 "히드록사이드" 물을 반응제로서 사용할 경우, 이 이산화탄소(CO2) 가스가 결합, 및 안정화하여 다른 화합물로 환원될 수 있음을 발견하였다.(CO2) 가스는 알칼리성의 이온수(ionized water)와 반응하여(CO2)의 물질 상태를 변화시켜 이를 화학적으로 변화시킨다.
이 가스는 이온(플라즈마 상태에 대응한다)으로 변하여 물에 용해된 형태인 수화 이온(aquated ion)으로 된다. 예를 들어, 이산화탄소 CO2 가스는 카보네이트 이온(CO3 2 -) 및/또는 히드로겐 카보네이트/바이카보네이트(2HCO3 -)으로 전환된다.
본 발명은 배연 및 대기 가스 중의 CO2를 환원시키는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 이 방법이 수행되는 동안, 알칼리성의(OH-) 이온을 함유하는 "히드록사이드" 이온수를 이산화탄소(CO2) 가스와 결합하기 위한 반응 매질로서 사용하여, 이산화탄소(CO2) 가스가 상기 알칼리 이온수와 반응함으로써 이산화탄소(CO2) 가스와 물과의 반응이 일어나는 동안, 카보네이트 이온(CO3 2 -) 및 히드로겐 카보네이트/바이카보네이트(2HCO3 -)가 형성되고, 이들이 이들과 결합된 CO2를 안정한 가스 또는 액체 형태로서 대기 및/또는 물 밖으로 방출시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 한가지 바람직한 적용예에서, 히드록사이드(OH-) 이온은 이온화 셀 내에서 생성되며 이온화 셀에서는(OH-)의 생산을 위해 직류 전압이 이용된다.
본 발명의 방법의 또 다른 바람직한 적용예에서, 이온화 셀에 사용되는 전극(6)은 티타늄이거나, 또는 상기 전극 표면은 티타늄이거나, 또는 이산화티타늄 코팅으로 피복되며, 전극(6)의 표면이 UV 라디에이터(7)에 의해 감응되는 동안, 빛의 영향 하에 광촉매작용에 의하여 가능한 이온화를 일으키며, 전자를 중성 O2 가스에 첨가함으로써, O2 - 이온(퍼옥사이드 이온)이 생성되는 한편, 전극(6)에 가하여진 전압이 물을 분극화하여 O2 - 이온(퍼옥사이드 이온)이 H2O 분자와 반응하게 되어 OH-(히드록사이드) 이온 및 HO2 -(퍼히드록실) 이온이 생성된 다음, 이어서 결합될 CO2가 음하전된 이온수(OH-(히드록사이드) 및 HO3 -(퍼히드록실)과 반응하여 HCO3 - 및/또는 2HCO3 - 이온이 생성된다.
본 발명의 방법에 따른 또 다른 바람직한 적용예에서, 좋기로는 적절한 소재로 만들어지거나 적절히 표면 처리된 실린더 또는 구체(sphere), 즉 티타늄 또는 이산화티타늄이 코팅된 실린더 또는 구체가 사용되며, 여기서 코팅은 전자 송신기(electron transmitter)이고, 광촉매반응 효과가 이용되는데, 광촉매반응이 일어나는 동안, 전자기 조사에 의하여 TiO2 표면이 유도되며, 이 경우 외부의 천연광 또는 인공광에 의하여, 그의 전하를 용이하게 통과시키는 특성을 갖는 전공쌍(electron-hole pair)이 생성되며, 이 경우 전하를 받아들이는 파트너가 O2 가스이고 - 또한 전자로 하전된 이온 O2 -이 발생하여, 이러한 방식으로 광촉매반응(이온화)의 산화가 일어난다. 이 방법의 부가적인 단계에서 반응이 물 매질에서 진행됨에 따라 전자 전하를 갖는 O2 분자가 그의 전하를 물 분자의 전자 수용체 수소 프로톤(H+)에게 공여하여, 분극된 H2O가 2개의 분리된 이온들로 나뉘게 된다, H2O + O2 - = HO2 - +(OH-). 구체 또는 실린더가 지속적으로 회전함에 따라 수막이 그의 표면에 형성되고, 반응이 수막 내에서 일어나서, 실린더가 회전하면서 CO2에 계속 결합하게 되고 그 후에 물 속으로 용해되게 된다.
본 발명의 방법에 따른 또 다른 바람직한 적용예에서, 밀폐형 및/또는 개방형 시스템이 이용된다.
본 발명의 방법에 따른 또 다른 바람직한 적용예에서, 복합형, 밀폐형 시스템 적용의 경우, 밀폐된 셀 내에서 펄버라이제이션(pulverization)을 이용하여 이산화탄소의 결합이 일어나고, 이온이 풍부한 물(OH- + H2O)이 순환 펌프의 보조를 받아 밀폐된 환원 셀 내를 순환하는 방식으로 광산화 및 직접 전류 이온화가 이용되며, 여기서 상기 펌프는 오직 음하전된 히드록사이드수만을 이온화 장치를 통하여 순환시키는 것으로서, 이온화기의 다른 쪽에서 방출된 전자 결손수(electron defect water)(H3O+)가 이온화기로 피드백되어, 소위 광산화 발생 유닛을 통해, 에어 블로우 내의 O2가 산성수를 중화시켜, 이를 약알칼리성으로 만드는 방법이 제공되며, 이 방법의 결과, 지속적으로 알칼리성의 히드록사이드(OH-) 이온으로 하전된 물과 폐기물이 아닌 비산성수(H3O+)가 생산된다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 바람직한 적용예에서, 본 발명의 방법은 대량의 CO2가 발생되는 공업 유닛, 발전소, 퍼니스 등과 관련하여 상기 설비가 위치한 고정(located) 방식으로 이용된다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 바람직한 적용예에서, 본 발명의 방법은 고정 방식이 아닌 이동 방식으로, 육상용 운송수단(land vehicle), 발전기 등에 사용된다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 바람직한 적용예에서, 본 발명의 방법은 고정 방식이 아닌 이동 방식으로, 수상용 운송수단(water vehicle), 선박에 사용된다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 바람직한 적용예에서, 본 발명의 방법은 고정 방식이 아닌 이동 방식으로 항공기, 비행기, 또는 헬리콥터에 사용된다.
본 발명은 주로 특허청구범위 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법을 실시하기 위하여, 배연 및 대기 가스의 CO2를 환원시키기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는 밀폐형 시스템 반응조(1)의 경우, 반응조(1)의 저부에 위치한 배연 가스 유입구(2)를 통하여, 배연 가스가 반응조(1)의 하부로 들어와서 일방형 밸브(3)을 통해 가스 펄버라이저(15)로 유입되며, 물은 물 피더(8)을 통해 역시 반응조(1)의 하부로 유입된 후 그로부터 배연 가스가 상류로 이송되어 가스 펄버라이저(15)의 펄버라이저 표면(4)의 천공들을 통하여 이온화 스페이스(16)으로 보내지는데, 상기 이온화 스페이스(16)에는 직류 공급 유닛(5)에 의해 발생된 이온화 전압(U)에 의하여 형성된, 분극된 이온수인 반응 매질(11)이 존재하며, 여기서 상기 물의 수위는 반응조(1)의 측벽 상의 오버플로우(12) 이하이고, 이온화 스페이스(16)에는 티타늄으로 만들어지거나, 주변의 적절한 이온들을 수집하는 이온 형성 표면(14)를 갖는, 이산화티타늄으로 코팅된 전극(6)이 존재하여, 그 표면에서 광촉매반응(17)에 의해 이온화가 일어나며, 이온화 스페이스(16)의 한 가운데에 있는 반응 매질(11) 내에 수평한 UV 라디에이터(7)가 위치하며, 가스 성분들은 압력 조절 밸브(9)와 가스 출구(10)을 통하여 반응 매질(11) 위에 위치된 가스 스페이스(13)으로부터 반응조(1)로부터 배출된다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 한가지 구체예에서, 밀폐형 시스템 반응조(1)의 가능한 확실한 인테리어 구현예의 경우 전극(6)은 2열로 상호 평행하게 직립 위치하며, 이들 전극 사이에는 장란형(oblong) UV 라디에이터 2개가 수평하게 위치하며, 반응조(1)의 저부에는 가스 펄버라이저(15) 유닛이 존재하고 이 유닛의 상부에는 미세한 천공(4) 뚫린 펄버라이저 표면이 존재한다.
본 발명에 따른 장치의 또 다른 바람직한 구체예에서, 밀폐형 시스템 반응조는 선박에 사용되는데, 주어진 구체예에서 선박(23)은 호수, 강, 또는 바다 표면에 떠 있는 것으로서, 밀폐형 시스템 반응조(1)를 갖는 가스 프로세싱 셀(18)이 선박(23)의 갑판에 설치되며, 반응조(1)에는 가스 출구(10)과 오버플로우(12)가 구비되어 있고, 펌프(21)의 작동 하에 해수가 워터 소킹 인(22)을 통해, 선박(23)의 굴뚝(25) 내부로 돌출된 가스 프로세싱 셀(18)의 수직 파이프로 유입되며, 외부 공기 역시 공기 유입구(19)를 통해 선박(23)의 굴뚝(25) 내부로 돌출된 가스 프로세싱 셀(18)의 수직 파이프를 통해 유입되며, 배연 가스는 가스 프로세싱 셀(18)과 가스 출구(10)을 통하여 배기 가스 개구부(20)을 통해 배출된다.
본 발명은 또한 주로 청구범위 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 실시하기 위한, 배연 및 대기 가스 중의 CO2를 환원시키기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는, 자가지지형 개방형 시스템의 경우, 실린더형 또는 구형의 회전하는 이산화탄소 해로우(33)가 외부수(outer mass of water:24)의 상부에 형성되는 것으로, 여기서 상기 이산화탄소 해로우(33)의 소재는 티타늄이거나 또는 그의 외부 표면에 이산화티타늄 코팅이 제공된 것으로, 이산화티타늄의 전자 송신 및 광촉매 효과에 의하여 이산화탄소 해로우(33)의 외부의 이산화티타늄 표면(26) 상에서의 이산화탄소 해로우(33)의 회전으로 인해 수막(27)이 연속적으로 생성되어, 이산화탄소 해로우(33)의 활성 표면적이 다공성 표면의 형성에 의해 유의적으로 증가됨을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 장치의 한가지 바람직한 구체예에서, 자가지지형 개방형 시스템의 가능한 고정형 적용예의 경우, 연결 시스템(36)에 의하여 상호 연결된 회전식 이산화탄소 해로우(33)가 아일랜드 패스닝(37)(island fastening)에 고정된 외부수(24)의 상부에 위치하며, 전류 발전기(34)와 UV 반사기(35)가 사용되는데, 상기 이산화탄소 해로우(33)는 물의 이동과 요동에 의하여 끊임없이 움직이며, 낮에는 주광 광 에너지(31)가, 그리고 밤에는 야광 에너지(32)가 이산화티타늄 표면(26) 외부 상에 수막(27)을 유발하여, 이산화탄소 해로우(33)의 외부 표면상에 광촉매 반응을 야기하여, 대기 중의 CO2가 물 속으로 끊임없이 용해되는 방식으로, 본 발명의 방법이 구현되는데, 즉, 이산화탄소 해로우(33)에 의하여 낮 동안의 기능은 태양에 의해 확보되고, 밤 시간의 기능은 주어진 구체예의 경우 풍력 에너지에 의해 작동되는 전류 발전기(34) 및 190-310 nm 파장 범위의 UV 광선에 의하여 이산화탄소 해로우(33)의 외부 표면을 조사하는 UV 반사기(35)에 의하여 확보된다.
본 발명에 따른 장치의 또 다른 바람직한 구체예에서, 자가지지형 개방형 시스템의 가능한 이동형 적용예의 경우, 연결 시스템(36)에 의하여 상호 연결된 이산화탄소 해로우(33)가 이 연결 시스템(36)에 의하여, 외부수 표면 상에 떠 있는 선박(23)에 고정되어, 선박(23)에 의하여 물 표면 상에서 견인되어, 이산화탄소 해로우(33)이 회전하게 되고 그의 표면에 연속적으로 수막이 생성되게 되어, 이산화탄소 해로우(33)의 표면이 주간에는 광 에너지(31)에 의하여 활성화되어, 견인이 진행되는 동안 대기로부터 수중으로의 CO2의 용해가 지속적으로 일어나게 된다.
본 발명에 따른 장치의 또 다른 바람직한 구체예에서, 확실한 한가지 구현예에서, 촉매 표면을 갖는 구체(sphere)의 직경은 1-2 m이고, 이들의 기하학적 표면적은 수 평방미터이며, 상기 표면은 좋기로는 다공성임으로 해서, 실제로 표면의 다공 형성에 의하여, 구의 표면적은 수백 또는 수천 평방 미터에 달하게 되어, 주어진 경우, CO2 분자를 잡아 당기는 회전 구가 수십개만 모여도 그 활성 표면적은 수평방 킬로미터에 달하게 된다.
본 발명에 따른 장치의 또 다른 바람직한 구체예에서, 복합형, 고정식 설비 방식의 자가지지형 및 밀폐형 시스템의 적용예의 경우, 장치는 환원 아일랜드(reduction island: 47)로서 구현되어, 천연가스 추출용 파이프(42)가 구비된 해양 천연가스 추출용 시추 장치(41)에 사용되는데, 여기서는 가스 분리기(43)가 해양 천연가스 추출용 시추 장치(41)의 해수 표면 상에 위치하고, 상기 장치에 UV 반사기(35)가 고정되며, 청정한 천연가스(44)의 수송 및 분리된 CO2의 채널링(45)가 해수 표면 아래에서 일어나서, 이온 형성 셀 아일랜드(40)가 해양 천연가스 추출용 시추 장치(41)의 한쪽 면에 고정되게 되고 그 하방에 연결 시스템(36)에 의해 서로 연결되어 있는 이산화탄소 해로우(33)의 주변에서 CO2의 펄버라이제이션(46)이 발생하여, 연결 시스템(36)에 서로 연결된 이산화탄소 해로우(33)들이 해양 천연가스 추출용 시추 장치(41)의 다른 쪽과 연결되며, 이들은 주간에는 광 에너지(31)에 의하여 활성화되어 CO2의 펄버라이제이션(46)이 그 주변에서도 일어나게 된다.
본 발명에 따른 장치의 또 다른 바람직한 구체예에서, 자가지지형 이동형 시스템의 가능한 한가지 구현예의 경우, 표면이 TiO2로 처리된 선박(23)의 선체가 이용되는데, 여기서는 펌프(21)와 워터 스프레이(48)가 선박(23)의 갑판에 위치하며, 선박(23)의 상부 표면 또는 전체 표면이 TiO2로 코팅되어, 예컨대 바다로 펌프 배출되는 물이 표면위를 흐르거나 표면 위로 스프레이되어, 얇은 수막층을 형성하게 되고, 이에 의하여 광촉매화에 의하여 연속적인 태양광 이온 발생(OH-)이 일어나며, 반응이 진행됨에 따라, 대기 중의 CO2가 히드록사이드 이온이 풍부한 수층 내로 확산하게 되고, 이것은 전술한 프로세스에 의해 환원되어, 다음 단계에서 그의 천연 형태(HCO3 _)로서 바닷속으로 용해되게 된다.
본 발명에 따른 장치의 또 다른 바람직한 구체예에서, 복합식 밀폐형 시스템 적용예의 경우, 두가지 방법, 즉, 광산화 및 직류 이온화가 함께 적용되는데, 여기서 반응조(1)에는 일방형 밸브(3)과 연결된 배연 가스 입구(2), 펄버라이저 표면(4), 이온 밸브(49), 압력 조절 밸브(9)와 연결된 가스 출구(10), 및 오버플로우(12)가 구비되어 있고, 이온화 재생 시스템(50)이 설치되는데, 이 재생 시스템의 구성 요소들은 고전압 공급 유닛(51), 순환 펌프(52), 이온화기(53), 공기 펌프(54), 산성수 재생기(55), TiO2 촉매(56), 광촉매 UV 라디에이터(57), 환풍기(58), 순환(59) 및 백금막(60), 이온수 피드백(61) 및 이온수 주입구(62)이다.
도 1은 밀폐형 시스템 반응조의 부분을 도시한 것으로서 그의 이론적 배치도의 측면도이다.
도 2는 측면도로 나타낸 도 1에 도시된 밀폐형 시스템 반응조 1의 가능한 내부 구현예의 공간 정면도이다.
도 3은 선박에 설치된 밀폐형 시스템 반응조의 구현예를 도시한다.
도 4는 자가지지형 개방형 시스템의 이론적인 기초 배치도를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 자가지지형 개방형 시스템의 가능한 고정식 적용예를 도시한 도면이다.
도 6은 자가지지형 개방형 시스템의 가능한 이동식 적용예를 도시한 도면이다.
도 7은 자가지지형 및 밀폐형 시스템의 복합 구현예의 고정형 설치 방식을 이론적인 형상으로 나타낸 도면이다.
도 8은 TiO2로 처리된 선박-선체 표면의 적용예를 자가지지형 이동형 시스템으로 구현한 예를 도시한 도면이다.
도 9는 이동 수단에 탑재 가능한 복합형, 밀폐형 시스템을 이들 두가지 시스템을 모두 적용한 경우의 이론적인 구현예를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 방법의 가장 일반적인 구현예
본 발명에 따른 방법의 가장 일반적인 구현 방식에 있어서, 본 발명의 방법은 반응제로서 "물"을 사용한다는 것만이 종래기술에 언급된 예들과 동일하다.
본 발명의 방법은 물(H2O)의 자동양성자이전반응(autoprotolysis)에 기초한다. 전류의 영향으로 인하여, 물은 그의 이온들(H3O+ 히드록소늄 및 OH- 히드록사이드 이온)로 해리된다. 이것이 물의 이온화이며, 다시 말해서 이온수는 적절한 전압에 의하여 생산된다. 물 분자는 그의 이온들, 즉: 산성 수소와 알칼리성 히드록사이드 이온으로 구성된다.
2H2O = H3O+ + OH-
두 개의 물 분자들은 한개의 산성 히드록소늄과 한개의 알칼리성 히드록이드를 생성한다. 이온화 프로세스는 공지의 물의 전기분해와는 다르며, 낮은 전압이 사용되어물 분자가 "단지" 구조화되는 것인 반면, 전기분해는 가스 생성을 야기한다. 물은 수소와 산소 가스로 분해된다.
결과적으로 본 발명에 따른 방법의 핵심은 이온수이다. 보다 구체적으로, "히드록사이드" 물, 즉 알칼리성을 갖는 물이다. 이온 농도는 이온화 분자의 분리와 함께, 물의 이온화 정도에 의해 제어될 수 있다. 본 발명의 경우에는 대부분 알칼리 이온(OH-)을 함유하는 물이 사용된다. 높은 히드록사이드(OH-) 이온 농도를 갖는 이 수용액은 가스를 환원시키는데 이용된다. 이온수의 pH(반응)은 7-11로 증가된다. 다른 방법에서(OH-) 이온 농도는 강알칼리 용액에 해당하는 pH 13 이상으로까지 증가될 수 있다. 이 방법에 대하여는 본 발명에 따른 용액의 특정 구체예를 설명하면서 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 용액의 적용예에서, 전술한 본 발명의 방법에 따라 생산된 알칼리 특성을 갖는 물의 도움을 받아 가스들을 결합, 안정화시켜 다른 화합물로 변환시킬 수 있다. 가스는 알칼리성 이온을 갖는 이온수와 반응하여, 물질의 상태와 화학적 변형을 일으키게 된다. 가스는 이온(플라즈마 상태에 대응)으로 변환되어 수화 이온이 된다. 예컨대 이산화탄소 CO2 가스는 카보네이트 이온(CO3 2 -) 및/또는 히드로겐 카보네이트/바이카보네이트(2HCO3 -)로 전환된다.
히드록사이드 이온(OH-)의 특징: 태양광의 이온화 효과로 인하여, 특히 오존층 부근의 지구 대기 중에서 끊임없이 생산되는 천연 물질이다. 생성되는 순간 이 물질은 대기 중에 존재하는 자유 래디칼(예컨대 산화질소, 탄화수소 분해 산물)과 즉각적으로 반응하며 이들을 무해하게 만든다. 지표 부근에서는 이보다 많은 양의 CO와 결합 및 흡수가 대양과 바다에서 일어난다. 이러한 물과의 반응은 약 pH 8.1의 약알칼리인데, 이것 역시 히드록사이드 이온(OH-)과 카보네이트 이온 함량에 기인하는 것이다. 이와 같이 물은 수천년 동안 대기 중의 CO2의 약 70%를 흡수 및 저장하여 왔다. 따라서 수백만년 동안 지구 환경에서 일어나는 자연적인 현상과 유사한 새로운 과정을 시도하려 한다.
본 발명에 따른 방법의 가능한 바람직한 구현예의 경우 이러한 히드록사이드 이온(OH-)이 직접적인 전압 인가의 도움을 받아 이온화되어 배연 가스 및/또는 배기 가스의 증기로부터 추출된 이산화탄소 가스의 환원에 사용된다.
또한 외부 공기와의 혼합에 의해, 이온화 셀 중에서 배연 가스 및/또는 배기 가스와의 반응에 상기 외부 공기의 산소를 이용하기도 한다. 이러한 산화 및 환원은 셀 내 이온수 용액에서 나란히 발생한다. 이산화탄소 가스는 이드록사이드 이온의 영향에 의하여 환원되어, HCO3 - 히드로겐 카보네이트 이온 및/또는(2HCO3 -) 바이카보네이트 이온이 생성된다. 부가적인 OH-(히드록사이드) 이온과의 반응이 일어나는 동안 CO3 2 - 카보네이트 이온과 H2O(물)이 생성된다. 셀 반응에서 이 프로세스를 지속시키고 및/또는 히드록사이드 이온의 생산을 지속시키기 위하여, 첨가된 산소는 H3O+(히드록소늄) 이온과 반응하여, 산화가 일어나서, OH-(히드록사이드) 이온 및 H2O(물)이 생산된다.
본 발명에 따른 방법의 가능한 실시 상태에 있어서 물 분자는 소위 "이온화" 셀이라 칭해지는 직류 전압에 의하여 분극된다. 이 셀에 사용되는 전류의 강도는 물의 전기분해에 사용되는 전류 강도보다 약하여야 하는데, 이는 그렇지 않을 경우 가스(O2, H2)가 생성될 것이기 때문이다. 셀에 인가되는 전류 강도가 "전기분해"에 필요한 강도에 도달하지 않을 경우, 물 분자는 "이온화"되어, 물 분자가 그의 이온들로, 즉(2H2O = H3O+ + OH-) 히드록사이드(OH-) 이온 및 히드록소늄(H3O+) 이온으로 해리된다.
본 발명의 방법에 따라 일어나는 화학적, 전기화학적 반응은 다음과 같다:
1) 이온화: 2H2O → H3O+ + OH- = 물의 해리
2) 환원 1: CO2 + OH- → HCO3 - 또는 2CO2 + 2OH- = 2HCO3 -
3) 환원 2: HCO3 - + OH- → CO3 2 - + H2O
4) 산화: 이온화: ½O2 + H3O+ → OH- + H2O. 이것은 자연적으로는 일어날 수 없고, 오직 에너지를 가하여야만 발생한다. - O2는 오직 에너지가 가해져야만 원자 상태, 즉 ½O2로 변환될 수 있다(이온화 셀 반응 참조).
5) 4H3O+ + O2 = 6H2O 재조합(Recombination)
이것은 에너지 부가 없이 일어나는 자연적인 재조합인데, 이는 H+ 원자가 가장 반응성이 큰 원자(따라서 이것은 그 자체로는 존재하지 않고 항상 파트너와 결합된 상태로만 존재함)이기 때문에, 반응 파트너와 만나자마자, 전자를 즉시 빼앗기 때문이다. 본 발명의 경우 이 반응 파트너는 O2이다. 또한 이것은 지구 상의 모든 원소들 중 수소 다음으로 반응성이 큰 원소이다.
이 프로세스는 자연발생적이며 물의 독특한 재조합 과정이다.
본 발명에서 이온화(이온-생성) 프로세스는 다음과 같다:
02　+ e-　= 02 -
산소 + 1 전자 = 퍼옥사이드 이온
02　+ 2e-　= 02 2-
산소 + 2 전자 = 수퍼옥사이드 음이온
02 -　+ H20-　= OH-　+ H02 -
퍼옥사이드 이온 + 물 = 히드록사이드 이온 + 퍼히드록실 이온
H02 -　+ H+ = H202
본 발명에서는 산화라고 칭하는 것이 실상 타당하지 않는데, 이는 환원은 오직 물 매질에서만 일어나서, 옥사이드 대신 반응 파트너가 이온(음이온)이기 때문이다. 음이온들은 전자 공여체이고 양이온들은 전자 수용체이다.
본 발명에 의한 과제의 해결책을 첨부된 도면을 참조로 설명한다:
도 1에는 저부에 배연 가스 유입구(2)가 위치된 반응조(1)가 도시되어 있다. 배연 가스는 반응조(1)의 저부로 들어와서 일방형 밸브(3)을 통해 가스 펄버라이저(15)로 유입된다. 물 역시도 물 피더(8)를 통해 반응조(1)의 저부로 유입된다. 이어서 배연 가스는 상부로 이송되어 가스 펄버라이저(15)의 펄버라이저 표면(4)의 천공들을 통하여 이온화 스페이스(16)으로 보내진다. 이온화 스페이스(16)에는 직류 공급 유닛(5)에 의해 발생된 U 이온화 전압에 의하여 형성된, 분극된 이온수인 반응 매질(11)이 존재하는데, 이 물의 수위는 반응조(1)의 측벽 상의 오버플로우(12)까지 차오를 수 있다. 이온화 스페이스(16)에는 티타늄으로 만들어지거나, 이산화티타늄으로 코팅된 전극(6)이 존재하며, 그 표면에는 주변의 적절한 이온들을 수집하는 이온 형성 표면(14)이 제공되는데, 이 표면에서 광촉매반응(17)에 의해 이온화가 일어난다. 상기 전극들(6)은 이온화 스페이스(16) 내에 위치한다. 해당 구체예에서 이온화 스페이스(16)의 한 가운데에 있는 반응 매질(11) 내에는 UV 라디에이터(7)이 위치한다. 반응 매질(11)에서 반응이 일어난 후, 가스 성분들은 압력 조절 밸브(9)와 가스 출구(10)을 통하여 반응 매질(11) 위에 위치된 가스 스페이스(13)로부터 반응조(1)로부터 배출된다.
도 1에 도시된 밀폐형 반응조(1)의 작동과 관련하여, 일방형 밸브(3)은 범용성의 점검 밸브이며, 이 밸브를 통해 배연 가스가 반응조(1)의 저부로 일방으로 유입되어 가스 펄버라이저(15)에 이른다. 여기에서 다시 가스는 펄버라이저 표면(4)를 통해 전극들(6) 사이에 존재하는 반응 매질(11)로 이송된다. 전극(6)의 소재는 티타늄이며 또는 그의 표면은 이산화티타늄인데, 빛에 의해 광촉매반응에 의하여 이온화를 일으키기 때문에 매우 중요하다. 이온화가 일어나는 동안 UV 라디에이터(7)이 전극 표면을 생성시켜 전자를 부가함으로써 중성 O2 가스로부터 O2 - 이온(퍼옥사이드 이온)을 발생시킨다. 한편 전극(6)에 연결된 전압은 물을 분극 및 이온화시킨다. O2 - 이온(퍼옥사이드 이온)은 H2O 분자와 반응하여 OH-(히드록사이드) 이온과, HO2 -(퍼히드록실) 이온을 생성한다.
배연 가스와 함께 스트리밍하는 CO2는 음하전된 이온수(OH-)(히드록사이드), 및 HO2 -(퍼히드록실)과 반응하여 HCO3 - 및/또는 2HCO3 - 이온을 생성한다.
저부로부터 펄버라이즈된 배연 가스는 반응 매질(11)을 통해 기포를 발생시키며 반응 매질(11) 상부의 가스 스페이스(13)에 축적되어 가스 출구(10)으로부터 배출된다. 배연 가스 중의 N2, O2 가스들은 이러한 조건 하에서는 반응할 수 없기 때문에, 아무런 변화 없이 본래의 형태로 시스템을 통과한다. 그러나 O2는 반응 파트너로서 이 프로세스에 참여하지만, 그의 주요 역할은 전자(e-)를 이송, 제공하는 것이다. 가스로서 시스템 내로 유입되는 O2는 거의 변하지 않은 채로 가스로서 프로세스 말기에 시스템으로부터 배출된다. 가스가 프로세스에 주입됨에 따라 소량의 일부 O2가 반응 매질(11) 내로 유입된다. 복수회의 반응 주기가 일어난 후 이러한 방식으로 주입된 O2는 다시 중성 O2 가스로 변환되어 가스 스페이스(13)을 통해 장치로부터 배출된다.
이 프로세스에는 물이나 증기의 일시적인 신선한 공급이 요구되는데, 이는 물이 CO2의 환원 파트너 역할을 하기 때문이다. 따라서, 결합시키고자 하는 CO2의 양에 비례하여, 물(H2O) 역시도 프로세스에 주입되어야 하며, 물은 오버플로우(12)를 통해 HCO3 - 및/또는 2HCO3 - 이온을 함유하는 액체 형태나 또는 증기 형태로서 가스 출구(10)을 통해 배출된다.
HCO3 -(히드로겐카보네이트)가 추가 반응을 할 수 있을 정도로, 반응 매질(11)이 OH- 이온으로 포화될 수 있는 경우, 다른 전자(e-)를 흡수할 수 있다. 이러한 방식으로 CO3(2-)(카보네이트 이온) 이온화 가스와 물(H2O)가 생성된다. CO3(2-)(카보네이트 이온)은 가스 형태로 가스 스페이스(13)로부터 외부 공간으로 배출되며, 공기 중의 증기로부터 전자 수용체 수소와 반응한 후, 그의 전하를 잃어서 다시 HCO3 -(히드로겐카보네이트)와 물로 되돌아온다.
내부 연소 엔진의 배연 가스는 연소 생성물로서 상당량의 물을 함유한다. 탄화수소의 연소는 얼마나 완전하게 연소되느냐에 따라, 이산화탄소 CO2만큼 물(H2O)을 많이 생성한다. 이는 배연 가스 내에 CO2와 결합할 물이 특정량 있음을 의미하지만, 그렇다고 CO2의 전체량과 반응하기에 항상 충분한 양의 물이 있음을 의미하는 것은 아니다. 효율을 증대시키기 위해서는 물을 부가적으로 더 주입하여야 한다. 이 물은 바다에서 이동하는 이동수단에 있어서는 거의 무제한적으로 사용할 수 있다. 온실 가스이기도 한 공기 중의 증기 역시 무제한적인 양으로 이용가능하다. 공기 중의 증기는 어디에서나 적절한 양으로 이용가능하다.
본 발명에 따른 반응조 1에서 이온 생성 프로세스의 효과적인 유지를 위해서는 2종의 서로 다른 기술적 용액이 필요하다. 히드록사이드 이온(OH-)을 생산하는 것 외에, 반응이 계속됨에 따라, 본 발명의 반응조 1에서는 음하전된 물 매질에서 CO2의 환원도 일어난다.
복합형 장치에서는(OH-) 히드록사이드 이온 강화 완료가 미리 인가된 직류 전압의 영향 하에 일어나서, 전극(6)의 표면에 TiO2 코팅이 제공되는 방식으로 장치를 적용한다. 이러한 방식으로, 동일한 전극(6)이 동시에 2가지 임무를 수행할 수 있다. 따라서 전자기 조사(이 경우 UV 조사 - 좋기로는 190-320 nm 파장 범위)의 경우, 전극 표면이 유도되어(반응 No. 1) 직류가 동일한 전극에 가해져서 물 분자의 분극 및 해리가 일어나 물 분자가 양극과 음극 사이에서 이온으로 변환된다. 2H2O = H3O+ +(OH-)(반응 No. 2).
이러한 2가지 프로세스는 보다 효과적인 이온화(알칼리화)를 수행할 수 있는데, 이는(OH-) 히드록사이드 이온의 생성이 보다 왕성해질 수록 이들이 상호 지지해주기 때문이다.
도 2는 측면도인 도 1에 도시된 밀폐형 시스템 반응조(1)의 가능한 인테리어 구현예의 공간적인 정면도이다. 반응조(1)은 외부 커버 없이 이 도면에 도시되어 있다. 이 도면에는 전극(6)이 2열로 배치되어 있으며, 서로 나란히 직립하여 위치한다. 이들 전극 사이에는 장란형 UV 라디에이터 2개가 수평하게 위치하며, 반응조(1)의 저부에는 가스 펄버라이저(15) 유닛이 존재하고 이 유닛의 상부에는 미세한 천공(4) 뚫린 펄버라이저 표면이 존재한다.
도 2에 도시된 구현예에서, 반응 조(1)의 기능은 도 1에 도시된 이론적 배치도에서의 기능과 동일하다.
도 3은 선박에 설치된 밀폐형 시스템 반응조의 경우를 도시한 도면이다. 도 3에서는 호수, 강, 또는 바다 표면과 같이 외부수(24) 표면에 떠 있는 선박(23)에 장착된 가스 프로세싱 셀(18)이 도시되어 있다. 이 가스 프로세싱 셀(18)은 도 1 및 도 2에 도시된 구조를 갖는 밀폐형 시스템 반응조(1)의 배치를 갖는다. 여기서 반응조(1)에는 가스 출구(10)과 오버플로우(12)가 구비되어 있다. 펌프(21)의 작동 하에 해수가 워터 소킹 인(22)을 통해, 선박(23)의 굴뚝(25) 내부로 돌출된 가스 프로세싱 셀(18)의 수직 파이프로 유입된다. 외부 공기 역시 선박(23)의 굴뚝(25) 내부로 돌출된 가스 프로세싱 셀(18)의 수직 파이프를 통해 유입된다. 배연 가스 출구(20)는 가스 프로세싱 셀(18)과 가스 출구(10)을 통하여 선박(23)의 굴뚝(25)에 나있다.
도 3으로부터 선박(23)의 갑판에 위치한 가스 프로세싱 셀(18)이 그의 기능을 위해 외부수(24), 즉 이 경우 호수, 강 또는 해수를 무제한적인 양으로 흡수할 수 있음을 보여준다. 오버플로우(12)를 통해 배출되는 물 역시도 외부수(24)로 배출된다. 다른 가스는 도 1에 도시된 바와 같은 외부 대기 내로 배출된다.
선박에 사용되는 것 외에도 도 3에 도시된 바와 같은 밀폐형 반응조 베이스 배치는 이와 유사한 방식으로 다른 이동 수단, 로리, 버스, 차량에 이용될 수 있다. 이 경우(OH-) 히드록사이드 이온의 양을 증가시키기 위해, 예컨대 펌프 및/또는 소위 벤투리(Venturi) 밸브를 이용하여 외부 공기를 흡입시키면서 부가적인 양의 물을 밀폐형 시스템 내로 주입하여야 하며, 공기 중의 증기가 이 장치에서 응축된다.
도 4는 자가지지형 개방형 시스템의 이론적인 기초 배치도를 나타낸 도면이다. 도 4에는 외부수(24) 위에서 회전하는 실린더형 또는 구형의 이산화탄소 해로우(33)가 도시되어 있다. 해로우(33)의 소재는 티타늄이거나 또는 그의 외부 표면에 이산화티타늄 코팅이 제공된 것이다. 이산화탄소 해로우(33)의 외부의 이산화티타늄 표면(26) 상에서 이산화탄소 해로우(33)의 회전으로 인해 수막(27)이 연속적으로 생성된다. 이 경우 이산화탄소 해로우(33)의 활성 표면적은 다공성 표면의 형성에 의해 유의적으로 증가될 수 있다.
도 4에 도시된 자가지지형 개방형 시스템은 다음과 같이 작동한다.
광-산화(photo-oxidation) 프로세스:
티타늄 소재로 되거나 이산화티타늄으로 표면이 적절히 코팅 처리된 실린더 또는 구체가 제공된다. 상기 코팅은 전자 송신기(electron transmitter) 역할을 하며, 그의 광촉매 효과가 이용된다.
프로세스가 진행되는 동안 TiO2 표면은,이 경우 외부 광에 의한 전자기 조사에 의해 유도되어, 그의 전하가 쉽게 통과된다는 특징을 갖는 소위 정공쌍을 생성하게 된다. 본 발명의 경우 O2 가스가 전하를 수용하는 파트너이므로, 부가적인 전자를 갖는 이온이 생성된다(O2 -). 이 현상이 소위 광촉매반응에 의한 산화(이온화)이다. 물 매질에서는 반응이 계속됨에 따라 전자 전하를 갖는 O2 - 분자가 그의 전하를 물 분자의 전자 수용체 수소(H+) 프로톤에게 공여하여 전하를 달리하는 2개의 별도 이온들이 분극된 H2O로부터 생성된다.
H20 + 02 - = H02 - +(OH-)
상기 구체 또는 실린더의 회전에 의해 그 표면에 수막이 끊임없이 형성되어, 반응이 수막에서 일어난다. 수막이 있으면, 반응이 그 안에서 일어난다. 실린더는 회전하면서 CO2와 지속적으로 결합하고, 이것은 그 후 물 속으로 용해된다. 이 프로세스를 유지시키기 위하여는, 프로세스를 유지하기 위한 반응 파트너 역할을 하는 대기 중의 산소가 필요하다.
이 프로세스의 첫번째 부분:
TiO2 + 광 에너지 + 대기 중의 02, + 물 = 이온화된(OH-) 이온이 풍부한 물(막 층으로서) + H02 -　(퍼히드록실 이온)
이어서 반응의 2차 부분이 자가지지형 방식으로 본 발명의 방법에 따라 발생한다. 즉(OH-) 이온이 풍부한 수막층 내로 CO2가 확산된다. 즉,
(OH-) 이온이 풍부한 물 + C02 = HC03 -를 함유하는 물
구체 또는 실린더의 지속적인 회전 또는 이동에 의하여 주변의 물 속으로 용해된다.
이것은 물의 움직임에 기인할 수 있고 또는 물의 끊임없는 흐름에 의해 강에서 일어날 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 자가지지형 개방형 시스템의 가능한 고정형 구현예를 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 시스템에서는 연결 시스템(36)에 의하여 상호 연결되어, 외부수(24)의 상부에서 회전하는 이산화탄소 해로우(33)가 아일랜드 패스닝(37)(island fastening)에 결합되어 있다. 또한, 전류 발전기(34) 및 그 위에 고정된 UV 반사기(35), TiO2 표면이 구비된 발전기 베이스(38) 및 아일랜드 패스팅(37)이 도시되어 있다. 이산화탄소 해로우(33)는 물의 이동과 요동에 의하여 끊임없이 움직여서 외부 이산화티타늄 표면(26) 상에 수막(27)이 형성된다. 이산화탄소 해로우(33)의 외부 TiO2 표면(26) 상에 형성된 수막(27)은 낮에는 주광 광 에너지(31)에 의하여, 그리고 밤에는 야광 에너지(32)에 의하여 유도된다. 이로부터 광촉매 반응이 이산화탄소 해로우(33)의 외부 표면상에서 발생하여, 이산화탄소 해로우(33)에 의하여 대기 중의 CO2가 물 속으로 끊임없이 용해되며, 이러한 방식으로 본 발명의 방법이 실현된다. 낮 동안의 기능은 태양에 의해 확보되고, 밤 동안에는 풍력 에너지에 의해 작동되는 전류 발전기(34) 및 UV 반사기(35)에 의하여 작동한다. 이산화탄소 해로우(33)의 외표면에 조사되는 이들 빛은 UV 범위, 즉 190-310 nm 파장이다.
도 6은 자가지지형 개방형 시스템의 가능한 이동식 구체예를 이론적으로 도시한 도면이다.
도 6에는, 연결 시스템(36)에 의하여 상호 연결된 이산화탄소 해로우(33)가 이 연결 시스템(36)에 의하여, 외부수(24) 표면 상에 떠 있는 선박(23)에 고정되고, 선박(23)이 이들을 물 표면에서 견인하는 것이 도시되어 있다. 이러한 견인의 결과, 이산화탄소 해로우(33)가 회전하게 되고 그의 표면에 연속적으로 수막(27)이 생성된다. 이산화탄소 해로우(33)의 표면은 주광시 광 에너지(31)에 의하여 활성화되어, 견인이 진행되는 동안 대기로부터 수중으로의 CO2의 용해가 지속적으로 일어나게 된다.
도 6에 도시된 이동형 자가지지형 개방형 시스템의 경우 도 4에 도시된 작동 원리가 구현되는데 도 6과의 차이점은 구체 각각 실린더가 계속 움직이는 방식으로, 그 표면에 수막이 형성되어, 이온(OH-) 및 CO2 환원을 형성하는 광-산화반응이 항상 일어난다는 것이다. 안정화된 CO2 가스는 예를 들면 히드로겐-카보네이트 및/또는 바이카보네이트의 형태로 해수 내로 용해된다.
확실한 구현예에서:
- 촉매 표면을 갖는 구체의 직경은 1-2 m이다.
- 이들의 표면적은 겉보기에는 단지 수평방 미터에 불과하다.
- 실제로는 전통적인 방식으로 실행가능한, 표면에 형성된 다공들로 인하여, 하나의 구체의 표면적은 수백(수천?) 평방 미터에 달할 수 있다(예를 들어, 나노기술분야에서 활성탄 1 g의 표면적은 수백 평방 미터일 수 있다).
- 결과적으로 소위 명중 확률 관점에서 회전 구체(CO2 분자를 잡아당기는)가 수십개만 있어도 그 활성 표면적은 수 평방 킬로미터가 될 수 있다.
도 7은 자가지지형 및 밀폐형 시스템의 복합 적용예의 고정식 설비를 이론적으로 도시한 도면이다.
도 7에는 바다속으로 뻗어 있는 천연가스 추출용 파이프(42)가 구비된 외부수(24)에서 환원 아일랜드(47)로서 구현된, 해양 천연가스 추출용 시추 장치(41)가 도시되어 있다. 가스 분리기(43)에 고정된 UV 반사기(35)가 장착되어 있고 해양 천연가스 추출용 시추 장치(41)가 바다 위에 떠 있다. 청정한 천연가스(44)의 수송 및 분리된 CO2(45)의 배출이 해수 표면 아래에서 일어난다. 이온 형성 셀 아일랜드(40)이 해양 천연가스 추출용 시추 장치(41)의 한쪽 면에 고정되게 되고 그 하방에 연결 시스템(36)에 의해 서로 연결되어 있는 이산화탄소 해로우(33)의 주변에서 CO2의 펄버라이제이션(46)이 일어난다. 연결 시스템(36)에 서로 연결된 이산화탄소 해로우(33)들이 해양 천연가스 추출용 시추 장치(41)의 다른 쪽과 연결되는데, 이들은 주간에는 광 에너지(31)에 의하여 활성화되어 CO2의 펄버라이제이션(46)이 그 주변에서도 일어나게 된다.
도 7에 따른 고정형 장치는 예컨대 바다, 강 또는 발전소의 냉각수 보관조의 물 표면 상에 설치될 수 있다. 즉, 전술한 밀폐형 셀 시스템과 자가지지형 시스템이 "물 표면" 상에 함께 설치되어 배연 가스 및/또는 대기 공기 중의 CO2가 이미 도입된 연쇄반응에 의하여 결합될 수 있으며 이것은 천연가스 추출이 일어나는 동안에 생성되는 이산화탄소 가스의 상당량을 결합하는데 적합하다.
도 8은 자가지지형, 이동형 시스템의 가능한 구현예를 도시한 것으로, TiO2에 의해 표면 처리된 선박-선체에 대한 적용예를 나타낸다. 대기 중의 산소(28), 대기중의 CO2(29) 및 외부수 924)의 표면에 떠 있는, TiO2로 코팅된 선박(23)이 도 8에 도시되어 있다. 펌프(21)와 워터 스프레이(48)가 선박(23)에 설치되어 있다. TiO2 표면(26) 상에 형성된 수막(27)이 낮 동안에는 주광 광에너시(31)에 노출된다. 이 경우 광촉매 반응은 TiO2로 코팅된 표면(26)을 갖는 선박(23)의 외부 표면 상에서 일어난다.
도 9에 도시된, 표면 처리된 선박-선체에 적용되는 자가지지형 이동형 시스템에서, 선박-선체의 표면 전체 또는 상부의 일부 표면이(TiO2)로 코팅되고, 해수로부터 물이 펌프되어 상기 표면위를 흐르게 하거나 표면에 분무된다. 이 얇은 수층에서 광촉매 이온 형성(OH-)이 태양광의 영향 아래 끊임없이 일어난다. 반응이 지속됨에 따라, 대기 중의 CO2는 히드록사이드 이온이 풍부한 수층 내로 확산된다. 이산화탄소는 전술한 방식으로 환원되고, 다음 단계에서는 천연 형태(HCO3 -)로 바다 속으로 용해된다.
도 9는 복합식 밀폐형 시스템의 적용예를 이론적으로 도시한 도면으로서, 두가지 시스템 모두를 복합 적용하여, 이동식 디바이스에 장착할 수 있다. 도 9에서, 반응조(1)에는 일방형 밸브(3)과 연결된 배연 가스 입구(2), 펄버라이저 표면(4), 이온 밸브(49), 일방 밸브(9)와 연결된 가스 출구(10), 및 오버플로우(12)가 구비되어 있다. 또한 이 도면에는 고전압 공급 유닛(51), 순환 펌프(52), 이온화기(53), 공기 펌프(54), 산성수 재생기(55), TiO2 촉매(56), 광촉매 UV 라디에이터(57), 환풍기(58), 순환(59) 및 백금막(60), 이온수 피드백(61) 및 이온수 주입구(62)가 구비된 이온화 재생 시스템(50)이 도시되어 있다.
복합식 밀폐형 시스템이 적용된 도 9에 도시된 배치에서는, 두가지 방법 즉 광산화 및 간접 전류 이온화법이 함께 사용된다. 이러한 방식으로 시스템은 이동식의 움직이는 디바이스(예컨대 차량)에 응용될 수 있다. 이산화탄소의 결합은 펄버라이제이션을 이용하여 밀폐된 셀 내에서 구현된다. 순환 펌프의 도움으로, 밀폐된 리덕션 셀 내에서 이온이 풍부한 물(O- + H2)이 순환되는데, 이 펌프는 이온화 장치를 통해 음하전된 히드록사이드 물만을 순환시킨다. 이온화기의 다른 쪽에서 배출되는 전자 수용체(H3O+)가 있는 물들은 소위 광산화 재생 유닛을 통해 이온화기로 피드백되며 이에 의하여 산성 수가 중화되고, 심지어 그 내부로 불어넣어지는 O2 에 의해 약알칼리성으로 된다. 이 순환 프로세스에 의해 히드록사이드(OH-) 이온으로 하전된 알칼리수가 연속적으로 공급된다. - 폐기물이 아닌 비산성수(H3O+)가 생산된다.
응용 분야:
본 발명에 따른 방법은 천연 원료인 소위 재구성된 "물 분자"가 사용됨에 따라 "CO2"의 생성이 일어나고, 가스 환원 후 천연생성물이 형성되는 실질적으로 모든 분야에서 사용가능하다. 본 발명의 방법은 환경에 유해하지 않고, 부산물도 없다. 생성된 카보네이트와 바이카보네이트는 천연 미네랄 워터의 성분들이며, 전 인류가 매일 마시고 있기도 하다.
결과적으로, 히드록사이드(OH-) 워터에 의해 환원된 이온화된 "CO2"가 환경에 배출되는데, 이는 이것이 환경친화적인 화합물이기 때문이다. 본 발명의 방법은 최종 산물이 이산화탄소를 함유하는 경우(배연 가스)라면 어떠한 기술과도 상용가능하다.
발명의 효과:
본 발명에 따른 방법은 물을 이용할 수 있는 곳이면 어디에서든 이용가능하다. 강, 바다, 대양, 우수, 지하수, "수돗물"(모든 연소 생성물과 함께 생성되는 증기 - 폐수).
물을 이온화시키기 위해, 히드록사이드 이온(OH-)를 생산하기 위해, 전류, 태양전지, 복사에너지, 라디오 주파수의 조사가 필요한데 이는 현장 적용시 이용될 수 있다.
본 발명의 방법을 수행하는 한가지 가능한 예는 소위 반응조 중에서 이온화 셀을 이용하여 물 분자에 직류 전압을 가하여 분극시킴으로써, 이온화에 의하여 물의 자동양성자이전반응이 일어나는 동안 생성된 히드록사이드(OH-) 이온을 이용하여 이산화탄소를 환원시키는 것이다.
"CO2" 가스의 환원에 의하여 본 발명에 따른 용액은 환경 및 기후의 보호에 이로운 역할을 하며, 대기오염과 지구온난화를 방지하는데 도움이 된다. 본 발명의 기술은 이산화탄소 배출이 심각한 자동차산업, 에너지 산업, 교통, 해운 및 여러 산업 분야에 이용될 수 있다.
본 발명의 방법은 특히 대기 가스 중의 CO2를 환원시키는데 적합하다.
1 - 반응조
2 - 배연 가스 유입구
3 - 일방 밸브
4 - 펄버라이저 표면 - 천공들
5 - 직류 공급 유닛
6 - 전극(티타늄 소재 또는 이산화티타늄으로 코팅됨)
7 - UV 라디에이터
8 - 물 피더
9 - 압력 제어 밸브
10 - 가스 출구
11 - 반응 매질 - 분극된 이온수
12 - 오버플로우
13 - 가스 스페이스
14 - 이온 형성 표면 - 광 에너지에 의해 유도됨
15 - 가스 펄버라이저
16 - 이온화 스페이스
17 - 광촉매반응에 의한 이온화
18 - 가스-프로세싱 셀(반응조 1을 포함)
19 - 공기 유입구
20 - 배연 가스 출구(굴뚝, 배기관)
21 - 펌프
22 - 워터 소킹 인
23 - 선박
24 - 외부수(바다, 강, 호수)
25 - 굴뚝
26 - 이산화티타늄 표면
27 - 수막
28 - 대기 중의 산소(도 8)
29 - 대기 중의 CO2(도 8)
30 - 해저
31 - 주광 광 에너지(주광에 의함)
32 - 야광 에너지(야광에 의함)
33 - 이산화탄소 해로우(실린더 또는 구형)
34 - 전류 발전기
35 - UV 반사기
36 - 연결 시스템
37 - 아일랜드 패스닝
38 - 발전기 베이스
39 - 스캐폴딩
40 - 이온 형성 셀 아일랜드
41 - 해양 천연가스 추출용 시추 장치
42 - 천연가스 추출용 파이프
43 - 가스 분리기
44 - 청정 천연가스의 전달
45 - 분리된 CO2의 출구
46 - CO2의 펄버라이제이션
47 - 환원 아일랜드
48 - 워터 스프레이
49 - 이온 밸브
50 - 이온화 재생 시스템
51 - 고전압 공급 유닛
52 - 순환 펌프
53 - 이온화기
54 - 공기 펌프
55 - 산성수 재생기
56 - TiO2 촉매
57 - 광-촉매 UV 라디에이터
58 - 환풍기
59 - 순환
60 - 백금막
61 - 이온수 피드백
62 - 이온수 주입구
U - 이온화 전압

Claims (20)

  1. 이산화탄소(CO2) 가스와의 결합을 위한 반응 매질로서 알칼리성인 (OH-) 이온을 함유하는 "히드록사이드" 이온수를 사용하여, 이산화탄소(CO2)를 상기 알칼리성 이온수와 반응시킴으로써, 반응이 일어나는 동안 이산화탄소(CO2)와 물로부터 카보네이트 이온(CO3 2 -) 및 히드로겐카보네이트/카보네이트(2HCO3 -)를 형성시키고, 이들을 안정한 가스나 액체 형태로 결합된 CO2를 지닌 채 대기 및/또는 외부수로 배출시키는 것을 특징으로 하는, 배연 및 대기 가스 중의 CO2를 환원시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 히드록사이드(OH-) 이온은 이온화 셀 내에서 생성되고,(OH-) 이온의 생성을 위해 이온화 셀 내에 직류 전압을 사용하는 것인 방법.
  3. 제2항에 있어서, 이온화 셀에 사용된 전극(6)은 그 소재가 티타늄 또는 상기 전극 표면이 티타늄이거나 또는 이산화티타늄으로 코팅된 것으로서, 빛을 받으면 광촉매반응에 의하여 이온화될 수 있고, 광촉매반응이 일어나는 동안 전극(6)의 표면이 UV 라디에이터(7)에 의해 유도되며, 전자를 중성 02　가스에 부가함으로써, 02 -　이온(퍼옥사이드 이온)이 생성되는 한편, 전극(6)에 가하여진 전압에 의하여 물이 분극 및 이온화 되어, O2 -　이온(퍼옥사이드 이온)이 H20 분자와 반응하여 OH-　(히드록사이드) 이온 및 H02 -　(퍼히드록실) 이온이 생성되고, 이어서 결합시키코자 하는 C02가 음하전된 이온수(OH-　(히드록사이드) 및 HO2 -　(퍼히드록실))과 반응하여 HC03 -　및/또는 2HC03 -　이온이 생성되는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 좋기로는 적절한 소재로 만들어진 실린더나 구체, 또는 적절히 표면 처리된, 티타늄 또는 이산화티타늄으로 코팅된 실린더 또는 구체가 사용되고, 여기서 코팅은 전자 송신기이로서 광촉매반응에 이용되며, 광촉매반응이 일어나는 동안, 전자기 조사에 의하여 TiO2 표면이 유도되고, 이 경우 외부의 천연광 또는 인공광에 의하여, 그의 전하를 용이하게 통과시키는 특성을 갖는 전공쌍(electron-hole pair)이 생성되며, 이 경우 전하를 받아들이는 파트너가 O2 가스이고 - 또한 전자로 하전된 이온 O2 -이 발생하여, 이러한 방식으로 광촉매반응(이온화)의 산화가 일어나고, 부가적인 단계에서 반응이 물 매질에서 진행됨에 따라 전자 전하를 갖는 O2 분자가 그의 전하를 물 분자의 전자 수용체 수소 프로톤(H+)에게 공여하여, 분극된 H2O가 2개의 분리된 이온들로 나뉘게 되며, [H2O + O2 - = HO2 - +(OH-)] 구체 또는 실린더가 지속적으로 회전함에 따라 수막이 그의 표면에 형성되고, 반응이 수막 내에서 일어나서, 실린더가 회전하면서 CO2를 계속 결합시켜 물 속으로 용해시키는 것이 특징인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 밀폐형 및/또는 개방형 시스템에 사용되는 것인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 복합형, 밀폐형 시스템에 적용되는 경우, 밀폐된 셀 내에서 펄버라이제이션에 의하여 이산화탄소의 결합이 일어나고, 이온이 풍부한 물(OH- + H2O)이 순환 펌프의 보조를 받아 밀폐된 환원 셀 내를 순환하는 방식으로 광산화반응 및 직류 이온화가 함께 이용되며, 여기서 상기 펌프는 오직 음하전된 히드록사이드수만을 이온화 장치를 통하여 순환시키는 것으로서, 이온화기의 다른 쪽에서 방출된 전자 결손수(electron defect water)(H3O+)가 이온화기로 피드백되어, 소위 광산화 발생 유닛을 통해, 에어 블로우 내의 O2가 산성수를 중화시켜, 이를 약알칼리성으로 만들며, 이 방법에 의하여 지속적으로 알칼리성 히드록사이드(OH-) 이온으로 하전된 물과 폐기물이 아닌 비산성수(H3O+)가 생산되는 순환식 프로세스인 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 방법은 공업용 장치, 발전소, 퍼니스 등과 같이 CO2 배출이 고정된 설치 위치에서 발생되는 경우에 사용되는 것인 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 고정 방식이 아니라 이동 방식으로 육상용 운송수단, 발전기에 사용되는 것인 방법.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 고정 방식이 아닌 이동 방식으로 수상용 운송수단, 선박에 사용되는 것인 방법.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 고정 방식이 아닌 이동 방식으로 항공기, 비행기, 또는 헬리콥터에 사용되는 것인 방법.
  11. 주로 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법을 구현하기 위한, 배연 및 대기 가스 중의 CO2를 환원시키기 위한 장치로서,
    밀폐형 시스템 반응조(1)의 경우, 반응조(1)의 저부에 위치한 배연 가스 유입구(2)를 통하여, 배연 가스가 반응조(1)의 하부로 들어와서 일방형 밸브(3)을 통해 가스 펄버라이저(15)로 유입되며, 물은 물 피더(8)를 통해 역시 반응조(1)의 하부로 유입된 후 그로부터 배연 가스가 상류로 이송되어 가스 펄버라이저(15)의 펄버라이저 표면(4)의 천공들을 통하여 이온화 스페이스(16)으로 보내지는데, 상기 이온화 스페이스(16)에는 직류 공급 유닛(5)에 의해 발생된 이온화 전압(U)에 의하여 형성된, 분극된 이온수인 반응 매질(11)이 존재하며, 여기서 상기 물의 수위는 반응조(1)의 측벽 상의 오버플로우(12) 이하이고, 이온화 스페이스(16)에는 티타늄으로 만들어지거나, 주변의 적절한 이온들을 수집하는 이온 형성 표면(14)를 갖는, 이산화티타늄으로 코팅된 전극(6)이 존재하여, 그 표면에서 광촉매반응(17)에 의해 이온화가 일어나며, 이온화 스페이스(16)의 한 가운데에 있는 반응 매질(11) 내에 수평한 UV 라디에이터(7)가 위치하고, 반응 후 가스 성분들은 압력 조절 밸브(9)와 가스 출구(10)을 통하여 반응 매질(11) 위에 위치된 가스 스페이스(13)으로부터 반응조(1)로부터 배출되는 것이 특징인 장치.
  12. 제11항에 있어서, 밀폐형 시스템 반응조(1)의 가능한 인테리어 구현에 있어서, 전극(6)은 2열로 상호 평행하게 직립하여 위치하며, 이들 전극 사이에는 2개의 장란형 UV 라디에이터 수평하게 위치하고, 반응조(1)의 저부에는 가스 펄버라이저(15) 유닛이 존재하며, 이 유닛의 상부에는 미세한 천공(4) 뚫린 펄버라이저 표면이 제공되어 있는 것인 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 밀폐형 시스템 반응조는 선박에 사용되고, 주어진 구현예에서 선박(23)은 호수, 강, 또는 바다 표면에 떠 있는 것으로, 밀폐형 시스템 반응조(1)를 갖는 가스 프로세싱 셀(18)이 선박(23)의 갑판에 설치되며, 반응조(1)에는 가스 출구(10)과 오버플로우(12)가 구비되어 있고, 펌프(21)의 작동 하에 해수가 워터 소킹 인(22)을 통해, 선박(23)의 굴뚝(25) 내부로 돌출된 가스 프로세싱 셀(18)의 수직 파이프로 유입되며, 외부 공기 역시 공기 유입구(19)를 통해 선박(23)의 굴뚝(25) 내부로 돌출된 가스 프로세싱 셀(18)의 수직 파이프를 통해 유입되고, 배연 가스는 가스 프로세싱 셀(18)과 가스 출구(10)을 통하여 배기 가스 개구부(20)을 통해 배출되는 것인 장치.
  14. 주로 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법을 구현하기 위한, 배연 및 대기 가스 중의 CO2를 환원시키기 위한 장치로서,
    자가지지형 개방형 시스템의 경우, 실린더형 또는 구형의 회전하는 이산화탄소 해로우(33)가 외부수(24)의 상부에 형성되는 것으로, 여기서 상기 이산화탄소 해로우(33)의 소재는 티타늄이거나 또는 그의 외부 표면에 이산화티타늄 코팅이 제공된 것으로, 이산화티타늄의 전자 송신 및 광촉매 효과에 의하여 이산화탄소 해로우(33)의 외부의 이산화티타늄 표면(26) 상에서의 이산화탄소 해로우(33)의 회전으로 인해 수막(27)이 연속적으로 생성되어, 이산화탄소 해로우(33)의 활성 표면적이 다공성 표면의 형성에 의해 유의적으로 증가됨을 특징으로 하는 것인 장치.
  15. 제14항에 있어서, 자가지지형 개방형 시스템의 가능한 고정형 적용예의 경우, 연결 시스템(36)에 의하여 상호 연결된 회전식 이산화탄소 해로우(33)가 아일랜드 패스닝(37)에 고정된 외부수(24)의 상부에 위치하며, 전류 발전기(34)와 UV 반사기(35)가 사용되고, 상기 이산화탄소 해로우(33)는 물의 이동과 요동에 의하여 끊임없이 움직이며, 낮에는 주광 광 에너지(31)가, 그리고 밤에는 야광 에너지(32)가 이산화티타늄 표면(26) 외부 상에 수막(27)을 유발하여, 이산화탄소 해로우(33)의 외부 표면상에 광촉매 반응을 야기하여, 대기 중의 CO2가 물 속으로 끊임없이 용해되는 방식으로 본 발명의 방법을 구현하여, 이산화탄소 해로우(33)에 의하여 낮 동안의 기능은 태양에 의해 확보되고, 밤 시간의 기능은 주어진 구체예의 경우 풍력 에너지에 의해 작동되는 전류 발전기(34) 및 190-310 nm 파장 범위의 UV 광선에 의하여 이산화탄소 해로우(33)의 외부 표면을 조사하는 UV 반사기(35)에 의하여 확보되는 것이 특징인 장치.
  16. 제14항에 있어서, 자가지지형 개방형 시스템의 가능한 이동형 적용예의 경우, 연결 시스템(36)에 의하여 상호 연결된 이산화탄소 해로우(33)가 이 연결 시스템(36)에 의하여, 외부수 표면 위에 떠 있는 선박(23)에 고정되어, 선박(23)에 의하여 물 표면 상에서 견인되어, 이산화탄소 해로우(33)이 회전하게 되고 그의 표면에 연속적으로 수막이 생성되게 되어, 이산화탄소 해로우(33)의 표면이 주간에는 광 에너지(31)에 의하여 활성화되어, 견인이 진행되는 동안 대기로부터 수중으로의 CO2의 용해가 지속적으로 일어나게 되는 것이 특징인 장치.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서, 한가지 구현예에서, 촉매 표면을 갖는 구체의 직경은 1-2 m이고, 이들의 기하학적 표면적은 수 평방 미터이며, 상기 표면은 좋기로는 다공성임으로 해서, 실제로 표면의 다공 형성에 의하여, 구의 표면적은 수백 또는 수천 평방 미터에 달하게 되어, 주어진 경우, CO2 분자를 잡아 당기는 회전 구체가 수십개만 모여도 그 활성 표면적은 수평방 킬로미터에 달하는 것이 특징인 장치.
  18. 제11항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 복합형, 고정식 설비 방식의 자가지지형 및 밀폐형 시스템의 적용예의 경우, 장치는 환원 아일랜드(47)로서 구현되어, 천연가스 추출용 파이프(42)가 구비된 해양 천연가스 추출용 시추 장치(41)에 사용되며, 여기서 해양 천연가스 추출용 시추 장치(41)의 해수 표면 상에 가스 분리기(43)가 위치하고, 상기 장치에 UV 반사기(35)가 고정되며, 청정한 천연가스(44)의 수송 및 분리된 CO2의 채널링(45)가 해수 표면 아래에서 일어나서, 이온 형성 셀 아일랜드(40)가 해양 천연가스 추출용 시추 장치(41)의 한쪽 면에 고정되게 되고 그 하방에 연결 시스템(36)에 의해 서로 연결되어 있는 이산화탄소 해로우(33)의 주변에서 CO2의 펄버라이제이션(46)이 발생하여, 연결 시스템(36)에 서로 연결된 이산화탄소 해로우(33)들이 해양 천연가스 추출용 시추 장치(41)의 다른 쪽과 연결되며, 상기 해로우들은 주간에는 광 에너지(31)에 의하여 활성화되어 CO2의 펄버라이제이션(46)이 그 주변에서도 일어나는 것이 특징인 장치.
  19. 제11항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 자가지지형 이동형 시스템의 가능한 한가지 구현예의 경우, 표면이 TiO2로 처리된 선박(23)의 선체가 이용되며, 펌프(21)와 워터 스프레이(48)가 선박(23)의 갑판에 위치하며, 선박(23)의 상부 표면 또는 전체 표면이 TiO2로 코팅되어, 예컨대 바다로 펌프 배출되는 물이 표면위를 흐르거나 표면 위로 스프레이되어, 얇은 수막층을 형성하게 되고, 이에 의하여 광촉매화에 의하여 연속적인 태양광 이온 발생(OH-)이 일어나며, 반응이 진행됨에 따라, 대기 중의 CO2가 히드록사이드 이온이 풍부한 수층 내로 확산하여, 전술한 프로세스에 의해 환원되어, 다음 단계에서 그의 천연 형태(HCO3 _)로서 바닷속으로 용해되도록 하는 것이 특징인 장치.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 있어서, 복합식 밀폐형 시스템 적용예의 경우, 광-산화 및 직류 이온화의 두 가지 방법이 함께 적용되며, 여기서 반응조(1)에는 일방형 밸브(3)와 연결된 배연 가스 입구(2), 펄버라이저 표면(4), 이온 밸브(49), 압력 조절 밸브(9)와 연결된 가스 출구(10), 및 오버플로우(12)가 구비되어 있고, 이온화 재생 시스템(50)이 설치되며, 이 재생 시스템의 구성 요소들은 고전압 공급 유닛(51), 순환 펌프(52), 이온화기(53), 공기 펌프(54), 산성수 재생기(55), TiO2 촉매(56), 광촉매 UV 라디에이터(57), 환풍기(58), 순환(59) 및 백금막(60), 이온수 피드백(61) 및 이온수 주입구(62)인 것이 특징인 장치.

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