KR20170039931A - 탄산염 슬러리를 활용한 이산화탄소 포집 및 이를 농업시설에 공급하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중탄산칼륨 슬러리를 활용한 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법으로서
1) 연소 및 가스화 공정에서 발생하는 이산화탄소를 하기의 반응식에 의해서 포집하는 단계;
K2CO3 + CO2 + H2O → 2KHCO3
2) 상기 1) 단계에서 생성된 중탄산칼륨으로부터 하기의 반응식에 의해 이산화탄소를 생성하는 단계;
2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O
3) 상기 2) 단계에서 발생한 이산화탄소를 농업시설에 공급하고 탄산칼륨을 다시 1) 단계에 활용하여 이산화탄소를 포집하는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명은 물과 혼합된 슬러리 상태의 중탄산칼륨을 열분해하여 이산화탄소를 생성하는 반응부, 상기 반응부에서 생성된 이산화탄소를 농업시설에 공급하는 송풍부로 구성됨을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 장치를 제공한다.
본 발명은 중탄산칼륨을 사용함으로써 연소에 의해 이산화탄소를 공급하는 방법에 대비해 인체 및 식물에 무해하고, 고압의 액화 이산화탄소를 이용한 공급장치에 비해 장치 설비가 간단할 뿐만 아니라 안전하다. 또한 다른 탄산염에 대비해 식물의 성장에 필요한 충분한 이산화탄소를 공급할 수 있음은 물론 탄산칼륨을 재활용하여 다시 이산화탄소 포집에 사용할 수 있는 환경적, 경제적 측면에서의 장점이 있다.
1) 연소 및 가스화 공정에서 발생하는 이산화탄소를 하기의 반응식에 의해서 포집하는 단계;
K2CO3 + CO2 + H2O → 2KHCO3
2) 상기 1) 단계에서 생성된 중탄산칼륨으로부터 하기의 반응식에 의해 이산화탄소를 생성하는 단계;
2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O
3) 상기 2) 단계에서 발생한 이산화탄소를 농업시설에 공급하고 탄산칼륨을 다시 1) 단계에 활용하여 이산화탄소를 포집하는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명은 물과 혼합된 슬러리 상태의 중탄산칼륨을 열분해하여 이산화탄소를 생성하는 반응부, 상기 반응부에서 생성된 이산화탄소를 농업시설에 공급하는 송풍부로 구성됨을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 장치를 제공한다.
본 발명은 중탄산칼륨을 사용함으로써 연소에 의해 이산화탄소를 공급하는 방법에 대비해 인체 및 식물에 무해하고, 고압의 액화 이산화탄소를 이용한 공급장치에 비해 장치 설비가 간단할 뿐만 아니라 안전하다. 또한 다른 탄산염에 대비해 식물의 성장에 필요한 충분한 이산화탄소를 공급할 수 있음은 물론 탄산칼륨을 재활용하여 다시 이산화탄소 포집에 사용할 수 있는 환경적, 경제적 측면에서의 장점이 있다.
Description
본 발명은 시설 원예, 특히 식물을 재배하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이산화탄소는 광합성에 필수적인 요소로서 식물의 성장에는 반드시 필요한 구성요소다. 통상 대기 중의 이산화탄소의 농도는 약 300ppm이나 식물을 재배하는 비닐 하우스 등의 농업시설은 환기가 제한되므로 광합성이 활발하게 이루어지는 낮 시간에 이산화탄소의 농도가 떨어진다. 정상적인 광합성을 위해서 적정 농도의 이산화탄소를 공급이 필요하며 이를 위한 몇 가지 기술이 제시되어 있다.
연소를 통해 이산화탄소를 공급하는 방법이 있으나, 연소 중에 발생할 수 있는 일산화탄소, 아황산가스, 질산가스 등의 유해가스로 인해서 식물의 성장에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다.
다른 방법으로는 액화 이산화탄소를 이용하여 이산화탄소를 공급하는 것이다. 고압의 액화 이산화탄소가 담긴 용기를 비닐 하우스 근처에 배치하고 미터링 밸브, 고압 배관 등을 통해 비닐 하우스 내부로 이산화탄소를 공급한다. 그러나 이러한 방법은 설치 및 유지 관리에 많은 비용이 소모되며, 고압의 이산화탄소를 다루고 있는 점에서 안전상의 문제가 야기될 수 있다.
또 다른 방법으로는 탄산염을 사용하여 이산화탄소를 공급하는 것이다. 탄산염은 상온에서는 이산화탄소를 거의 방출하지 않으나, 촉매 또는 가열에 의해 쉽게 이산화탄소를 방출한다. 지금까지 사용되거나 사용될 수 있는 탄산염으로는 탄산암모늄((NH4)2CO3), 중탄산암모늄(NH4HCO3), 탄산망간(MnCO3), 탄산바륨(BaCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 중탄산나트륨(NaHCO3), 탄산스트론튬(SrCO3), 탄산칼슘(CaCO3) 중 한가지 또는 두 가지 이상의 혼합물로 구성된 탄산염이 제시되었다(특허문헌 0001, 특허문헌 0002, 특허문헌 0003, 특허문헌 0004).
그러나, 지금까지 제시된 탄산염은 이산화탄소의 방출량이 낮기 때문에 실제에 활용되기에는 효과적인 방법이 될 수 없었다.
중탄산칼륨은 미국의 식품의약품안전청(FDA, Food and Drug Administration)에 따르면 매우 안전한 물질로 알려져 있으며, 화재 현장에서 소화기의 소화액으로 널리 사용될 만큼 이산화탄소의 방출량도 충분하다. 또한 식물 성장을 위한 비료로서 (특허문헌 0005, 특허문헌 0006), 다양한 화학반응에서 이산화탄소 공급 수단으로서 제안되었다(특허문헌 0007, 특허문헌 0008). 탄산염을 패치 형태로 제작하여 피부에 이산화탄소를 공급하는 방법도 제시되었다(특허문헌 0009).
많은 장점 때문에 중탄산칼륨은 다양한 형태로 사용되었지만, 중탄산칼륨을 사용하여 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법 및 장치는 현재까지 제시된 경우가 없다.
중탄산칼륨은 100~220℃에서 분해되어 이산화탄소를 방출하는 것으로 알려져 있다. 농업시설에 적용하기 위해서 중탄산칼륨의 분해 시험을 본 발명자가 직접 수행한 결과 상기 온도에서 고체 중탄산칼륨에 의한 이산화탄소 방출량이 미미하여 농업시설에 사용하기에는 실용적이 못하였다. 이와 같이 실제 적용에 있어서 이산화탄소의 공급량이 충분하지 못하기 때문에 아직까지도 중탄산칼륨을 이용하여 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법이 개발되지 않은 것으로 파악된다.
본 발명은 간단하고 효과적인 방법을 통해 이와 같은 문제점을 해결하여 신규의 중탄산칼륨을 이용하여 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법을 제공하였다.
이상과 같이 본 발명은 탄산염 슬러리를 이용해서 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하고자 본 발명인 탄산염을 활용한 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법은
중탄산칼륨으로부터 하기의 반응식에 의해 이산화탄소를 생성하여 공급하는 방법을 제공한다.
2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O
특히, 본 발명은 기존의 방법에서 해결하지 못한 낮은 이산화탄소 발생량을 간단하면서 효과적인 중탄산칼륨 슬러리를 이용하여 해결하였으며, 중탄산칼륨을 본 발명과 같이 방법을 사용하여 농업시설의 이산화탄소 공급원으로 사용한 경우는 없었다. 중탄산칼륨 고체만을 가열, 분해하여 이산화탄소를 생성하는 경우 이산화탄소 발생량이 매우 낮아 실제에 적용하기가 어려웠지만 본 발명의 중탄산칼륨 슬러리를 이용할 경우, 간단하면서도 농업시설에 충분한 이산화탄소가 발생됨을 알 수 있었다.
위의 반응식을 통해서 중탄산칼륨의 분해 후 물이 발생하는 것을 알 수 있지만 본 발명자의 실험에 의하면 높은 분해 온도로 인해서 물이 빠르게 증발하여 슬러리와 같은 효과를 얻을 수 없는바, 단순히 고체를 가열하는 것과 슬러리는 효과면에서 뚜렷한 차이를 보이고 있다.
또한 본 발명은 아래와 같이 중탄산칼륨을 이산화탄소 포집 및 방출에 사용하는 방법을 추가한다.
1) 연소 공정에서 발생하는 이산화탄소를 하기의 반응식에 의해서 포집하는 단계;
K2CO3 + CO2 + H2O → 2KHCO3
2) 상기 1) 단계에서 생성된 중탄산칼륨으로부터 하기의 반응식에 의해 이산화탄소를 생성하는 단계;
2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O
3) 상기 2) 단계에서 발생한 이산화탄소를 농업시설에 공급하고 탄산칼륨을 다시 1) 단계에 활용하여 이산화탄소를 포집하는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명은 물과 혼합된 슬러리 상태의 중탄산칼륨을 열분해하여 이산화탄소를 생성하는 반응부, 상기 반응부에서 생성된 이산화탄소를 농업시설에 공급하는 송풍부로 구성됨을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 장치를 제공한다.
본 발명인 탄산염 슬러리를 활용한 이산화탄소 포집 및 이를 농업시설에 공급하는 방법 및 장치는 인체 및 식물에 무해한 중탄산칼륨을 사용하여 식물의 광합성에 필요한 이산화탄소를 공급함은 물론 이산화탄소를 모두 방출한 탄산칼륨을 다시 연소 공정에 재활용활 수 있는 장점이 있다. 한편 연소를 통해서 이산화탄소를 공급하는 방법에 비해 식물의 생장에 피해를 줄 수 있는 유해가스가 발생하지 않는 장점이 있으며, 고압 액화 이산화탄소를 이용하는 방법에 대비해 설비가 간단하고 안전하다는 장점이 있다. 또한 기존의 탄산염 및 고체만을 사용한 중탄산칼륨에 대비해 간단하면서도 이산화탄소 발생량이 높다는 기술적 장점이 있다.
도 1은 슬러리에 사용된 탄산염의 종류에 따른 이산화탄소 발생량을 비교한 실험결과(탄산염:물의 중량비는 6:4, 온도는 120℃).
도 2는 중탄산칼륨과 물의 중량비, 온도 및 시간에 따른 이산화탄소의 발생량을 비교한 실험결과 (a) 90℃, (b) 120℃.
도 3은 중탄산칼륨과 물의 중량비에 따른 이산화탄소의 발생량을 비교한 실험결과(온도 120℃, 시간 60분).
도 4는 온도와 시간에 따른 이산화탄소의 발생량을 비교한 실험결과(중탄산칼륨:물의 중량비는 6:4).
도 5는 온도와 이산화탄소 발생량의 상관관계(중탄산칼륨:물의 중량비는 6:4, 시간 60분).
도 2는 중탄산칼륨과 물의 중량비, 온도 및 시간에 따른 이산화탄소의 발생량을 비교한 실험결과 (a) 90℃, (b) 120℃.
도 3은 중탄산칼륨과 물의 중량비에 따른 이산화탄소의 발생량을 비교한 실험결과(온도 120℃, 시간 60분).
도 4는 온도와 시간에 따른 이산화탄소의 발생량을 비교한 실험결과(중탄산칼륨:물의 중량비는 6:4).
도 5는 온도와 이산화탄소 발생량의 상관관계(중탄산칼륨:물의 중량비는 6:4, 시간 60분).
본 발명에 따른 탄산염 슬러리를 활용한 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법은 중탄산칼륨으로부터 하기의 반응식에 의해 이산화탄소를 생성하여 공급하는 방법을 제공한다.
2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O
또한, 본 발명에 따른 탄산염 슬러리를 활용한 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법은
1) 연소 공정에서 발생하는 이산화탄소를 하기의 반응식에 의해서 포집하는 단계;
K2CO3 + CO2 + H2O → 2KHCO3
2) 상기 1) 단계에서 생성된 중탄산칼륨으로부터 하기의 반응식에 의해 이산화탄소를 생성하는 단계;
2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O
3) 상기 2) 단계에서 발생한 이산화탄소를 농업시설에 공급하고 탄산칼륨을 다시 1) 단계에 활용하여 이산화탄소를 포집하는 추가로 포함한다.
또한 중탄산칼륨은 물과 혼합된 슬러리 상태가 바람직하다.
또한 연소 및 가스화 공정에서 이산화탄소를 포집하는 단계는 유동층 또는 스크러버에서 수행된다.
또한 이산화탄소를 생성하는 단계에 pH 변화에 따라 색이 변하는 지시약을 부가하여 이산화탄소의 발생량을 확인할 수 있다. pH에 따라서 색이 변하는 지시약의 종류는 다양하며 이를 선택하는 것은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 기술 상식에 해당하므로 자세한 설명은 생략한다.
또한 이산화탄소를 생성하는 단계에서 이산화탄소 발생을 촉진할 수 있는 촉진제로서 산을 추가로 사용할 수 있다.
또한 이산화탄소를 생성하는 단계는 중탄산칼륨:물의 중량비가 4:6 내지 6:4이며, 온도는 100 내지 130℃에서 수행되며 바람직하게는 중량비기 약 6:4, 온도는 약 120℃에서 수행되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 양태인 탄산염 슬러리를 활용한 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 장치는 물과 혼합된 슬러리 상태의 중탄산칼륨을 열분해하여 이산화탄소를 생성하는 반응부, 상기 반응부에서 생성된 이산화탄소를 농업시설에 공급하는 송풍부로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 장치에서 열분해에 필요한 열을 공급하기 위한 전기 가열부를 추가로 포함할 수 있다.
또한 이산화탄소의 농도를 측정하기 위한 이산화탄소 농도 센서, 상기 이산화탄소 농도 센서로부터 측정된 값을 기준으로 이산화탄소 공급량을 결정하는 제어부를 포함할 수 있으며, 이산화탄소의 공급량은 반응부의 온도, 전기 가열부에서 제공하는 열량, 송풍부 바람의 세기 등에 의해서 결정된다.
또한 반응부에는 슬러리 혼합을 위한 교반기가 부가될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
탄산염을 사용하여 이산화탄소의 발생량을 측정한 방법은 아래와 같다. 중탄산칼륨(KHCO3), 중탄산나트륨(NaHCO3), 탄산칼륨(K2CO3) 등의 고체를 물과 혼합하여 질량비가 10:0, 7:3, 6:4, 5:5, 4:6, 3:7, 2:8인 슬러리 혼합용액을 준비하였다.
상기 준비된 혼합용액을 둥근 플라스크에 넣고 교반기를 이용하여 교반하였으며, 온도제어 장치와 히터를 이용하여 90, 100, 110, 120℃로 가열하였다.
상기 둥근 플라스크의 상부에는 10도로 유지되는 응축기를 장착하여 혼합용액에서 분리된 이산화탄소 기체로부터 수분을 제거하였고, 외부로 방출되는 이산화탄소의 양은 습식유량계를 이용하여 실시간으로 측정하였다.
도 1 내지 도 6은 상기 실험에 따른 결과를 나타내는 그래프다. 도 1은 슬러리에 사용된 탄산염의 종류에 따른 이산화탄소 발생량을 비교한 실험결과(탄산염:물의 중량비는 6:4, 온도는 120℃)다. 도 1의 결과에서 알 수 있듯이 중탄산칼륨 또는 중탄산나트륨과 같은 중탄산염이 이산화탄소 공급에 유리하며 특히 중탄산칼륨은 다른 탄산염에 비해 가장 많은 이산화탄소를 발생시킴을 알 수 있다.
중탄산칼륨과 중탄산나트륨은 100 내지 120℃에서 이산화탄소를 발생시키나, 중탄산칼륨이 중탄산나트륨에 비해 약 50%나 많은 이산화탄소를 발생하는 것을 알 수 있다. 한편 탄산칼륨은 120℃에서 이산화탄소를 거의 발생시키지 않음을 알 수 있다. 탄산칼륨(K2CO3)은 K2O와 CO2로 분해될 수 있는데, 이와 같은 반응은 1100℃에서 발생한다. 지나치게 반응 온도가 높기 때문에 탄산칼륨을 이산화탄소의 공급원으로 사용하는 것은 바람직하지 않다.
도 2는 중탄산칼륨과 물의 중량비와 시간에 따른 이산화탄소의 발생량을 비교한 실험결과로서 (a)는 90℃, (b)는 120℃에서 각각 실험한 결과다. 상기 결과에서 알 수 있듯이 중탄산칼륨과 물의 중량비가 6:4일 때 가장 많은 이산화탄소를 발생한다. 통상적으로 열분해 반응시 원료 화합물이 가장 많은 경우 가장 많은 분해물이 생성되는 것이 타당한 추론이나 본 발명자의 실험에 따르면 이산화탄소 발생량에 대해서는 중탄산칼륨과 물의 중량비기 6:4일 때 가장 많은 이산화탄소가 발생되며 이는 통상의 발명자가 전혀 예측할 수 없는 특이한 효과다.
원료 화합물로만 구성된 물이 없는 중탄산칼륨의 고체만 존재할 경우 이산화탄소가 거의 발생하지 않음을 알 수 있었다. 이는 중탄산칼륨 결정이 탄산칼륨 결정으로 상변화하는 속도가 느리기 때문으로 해석이 되며, 물과 혼합된 슬러리는 상변화 속도가 상대적으로 빠르기 때문에 모든 경우에서 고체 중탄산칼륨보다 이산화탄소 발생 속도가 높았다.
도 3은 중탄산칼륨과 물의 중량비에 따른 이산화탄소의 발생량을 비교한 실험결과(온도 120℃, 시간 60분)로서 순수한 중탄산칼륨에 소량의 물을 첨가할 경우에 이산화탄소의 발생량이 급작스럽게 증가함을 알 수 있었으며, 중탄산칼륨과 물의 중량비가 6:4가 최적의 조건임을 명확하게 파악할 수 있었다. 이와 같이 본 발명에서 제안한 슬러리 형태는 간단하면서도 이산화탄소의 발생량이 매우 높은 효과적인 방법이다.
이론상으로 중탄산칼륨은 물이 없이도 분해되어 이산화탄소를 방출해야 하나, 순수한 고체만으로 구성된 경우에는 이산화탄소 발생량이 매우 낮을 것을 알 수 있다. 공기만을 통해서 분해에 필요한 열을 공급하기에는 공기만의 열용량이 충분하지 못할 뿐만 아니라 앞서 설명한 바와 같이 상변화 속도가 느리기 때문으로 해석되며, 본 발명에서 제시한 슬러리 형태만이 분해에 필요한 열을 충분히 제공할 뿐만 아니라 상변화 속도도 증가시키는 것으로 해석할 수 있다.
한편 중탄산칼륨의 분해에서 발생하는 물은 높은 온도로 인해서 빠르게 증발하기 때문에 슬러리와 같은 효과는 나타낼 수 없었다.
도 4는 온도와 시간에 따른 이산화탄소의 발생량을 비교한 실험결과(중탄산칼륨:물의 중량비는 6:4)로서 반응 온도가 높을수록 이산화탄소의 발생량이 증가함을 알 수 있다. 또한 이산화탄소의 시간에 따른 발생량 추이를 보았을 때 열분해 반응은 1차 반응의 양상을 나타내는 것으로 보인다. 따라서 향후 이산화탄소 발생 장치에 적용하는 경우 반응이 종료되는 지점까지 장치를 운전하지 않고 반응물의 70%정도가 반응되는 시점까지만 장치를 운전하고 다시 중탄산칼륨을 보충해야만 균일한 이산화탄소 발생량을 유지할 수 있을 것으로 보인다.
또한 온도 제어를 통해 이산화탄소 발생을 제어하는 것이 매우 용이하다는 것을 알 수 있다. 그러나, 슬러리의 경우 혼합물에 따른 끓는 점 상승으로 120℃에서 끊기 시작하며 그 이상의 온도 상승이 어렵기 때문에 온도 제어에 따른 이산화탄소 발생량의 조절은 120℃ 이하에서 진행되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 120℃까지 실험을 수행하였으나, 고체상의 비율이 높아질 경우 끓는 점 상승효과로 인해 더 높은 온도로도 가열이 가능할 것이나, 에너지 공급 대비 이산화탄소 발생량을 고려할 때 지나치게 높은 온도는 바람직하지 않을 것이다.
도 5는 온도와 이산화탄소 발생량의 상관관계(중탄산칼륨:물의 중량비는 6:4, 시간 60분)를 나타내는 그래프로서 온도에 따른 이산화탄소 발생량이 일차 상관관계를 나타내고 있는바, 온도 제어를 통해서 이산화탄소 발생량을 매우 용이하게 제어할 수 있음을 명확하게 알 수 있다.
한편, 중탄산칼륨의 이산화탄소 발생량을 높이기 위해서 산을 추가의 촉진제로 사용할 수 있다. 황산을 추가의 촉진제로 사용하는 경우 아래와 같은 반응을 통해서 이산화탄소가 발생되며, 이때는 이산화탄소의 포집 반응 또한 변경된다.
KHCO3 + H2SO4 = K2SO4 + 2CO2 + 2H2O (하우스에서 이산화탄소 발생)
K2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4(침전 제거) + 2KOH (KOH 회수 반응)
KOH+CO2 = KHCO3 (CO2 포집)
그러나 상기와 같은 반응의 경우 황산과 수산화칼슘이 지속적으로 필요하고, KOH를 회수하는 과정에서 황산칼슘을 제거하는 추가의 공정이 필요하다.
이상과 같이 물의 비율, 온도, 다른 탄산염과의 결과를 비교한 결과 중탄산칼륨을 물과 중량비로서 6:4로 사용할 경우에 가장 많은 이산화탄소가 발생이 되며, 온도가 높아질수록 이산화탄소의 발생량이 증가함을 알 수 있었다.
본 발명은 중탄산칼륨을 사용함으로써 연소에 의해 이산화탄소를 공급하는 방법에 대비해 인체 및 식물에 무해하고, 고압의 액화 이산화탄소를 이용한 공급장치에 비해 장치 설비가 간단할 뿐만 아니라 안전하다. 또한 다른 탄산염에 대비해 식물의 성장에 필요한 충분한 이산화탄소를 공급할 수 있음은 물론 탄산칼륨을 재활용하여 다시 이산화탄소 포집에 사용할 수 있는 환경적, 경제적 측면에서의 장점이 있다.
이상 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Claims (13)
- 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법에 있어서, 중탄산칼륨으로부터 하기의 반응식에 의해 이산화탄소를 생성하여 공급하는 방법
2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O
- 1항에 있어서,
하기 이산화탄소 포집 단계 및 탄산칼륨을 재활용하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법
1) 연소 및 가스화 공정에서 발생하는 이산화탄소를 하기의 반응식에 의해서 포집하는 단계;
K2CO3 + CO2 + H2O → 2KHCO3
2) 상기 1) 단계에서 생성된 중탄산칼륨으로부터 하기의 반응식에 의해 이산화탄소를 생성하는 단계;
2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O
3) 상기 2) 단계에서 발생한 이산화탄소를 농업시설에 공급하고 탄산칼륨을 다시 1) 단계에 활용하여 이산화탄소를 포집하는 단계.
- 1항 및 2항에 있어서,
중탄산칼륨은 물과 혼합된 슬러리 상태인 것을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법.
- 2항에 있어서,
연소 및 가스화 공정에서 이산화탄소를 포집하는 단계는 유동층 또는 스크러버에서 수행되는 것을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법.
- 1항 및 2항에 있어서,
이산화탄소를 생성하는 단계에 pH 변화에 따라 색이 변하는 지시약을 부가하여 이산화탄소의 발생량을 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법.
- 1항 및 2항에 있어서,
이산화탄소를 생성하는 단계에서 이산화탄소 발생을 촉진할 수 있는 촉진제로서 산을 추가로 사용하는 것을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법.
- 1항 및 2항에 있어서,
이산화탄소를 생성하는 단계는 중탄산칼륨:물의 중량비가 4:6 내지 7:3이며, 온도는 100 내지 130℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법.
- 7항에 있어서,
이산화탄소를 생성하는 단계는 중탄산칼륨:물의 중량비가 약 6:4이며, 온도는 약 120℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 방법.
- 물과 혼합된 슬러리 상태의 중탄산칼륨을 열분해하여 이산화탄소를 생성하는 반응부;
상기 반응부에서 생성된 이산화탄소를 농업시설에 공급하는 송풍부;로
구성됨을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 장치.
- 9항에 있어서,
열분해에 필요한 열을 공급하기 위한 전기 가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 장치.
- 9항에 있어서,
이산화탄소의 농도를 측정하기 위한 이산화탄소 농도 센서;
상기 이산화탄소 농도 센서로부터 측정된 값을 기준으로 이산화탄소 공급량을 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 장치.
- 11항에 있어서,
이산화탄소의 공급량은 반응부의 온도, 전기 가열부에서 제공하는 열량, 송풍부 바람의 세기 등에 의해서 결정됨을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 장치.
- 9항에 있어서,
반응부에는 슬러리 혼합을 위한 교반기가 부가됨을 특징으로 하는 농업시설에 이산화탄소를 공급하는 장치.
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