KR20210132481A - Hybrid system of carbon dioxide compact membrane separation and utilization for urban power plants - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a hybrid system of a compact carbon dioxide separation membrane and carbon capture and utilization, applicable to an urban power plant. The system includes a blower into which exhaust gas enters and which distributes same; a photocultivation process unit which is supplied with the exhaust gas from the blower and carries out a photocultivation process using microalgae, and discharges a first processing gas; a mixing tank into which the exhaust gas supplied from the blower, and the first processing gas enter; a separation membrane process unit which is supplied with a second processing gas which has been mixed in the mixing tank, and, by using a plurality of separation membranes, separates the second processing gas into a first enriched gas containing nitrogen, a second enriched gas containing oxygen and a third enriched gas containing carbon dioxide; a mineralization reaction unit which mineralizes carbon dioxide by using the third enriched gas which has been separated in the separation membrane process unit, and discharges a third processing gas to the mixing tank; a sensor unit which, by using a plurality of sensors, measures the concentration of carbon dioxide discharged in each process; and a control unit which, by using detection values of the sensor unit, controls the gas flow and carbon dioxide content supplied to and discharged from the blower, the photocultivation process unit, the mixing tank, the separation membrane process unit and the mineralization reaction unit.

Description

도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템{Hybrid system of carbon dioxide compact membrane separation and utilization for urban power plants}Carbon dioxide compact membrane separation and utilization for urban power plants applied to urban power plants

실시예는 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 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템에 관한 것이다.The embodiment relates to a carbon dioxide compact separation membrane applied to an urban power plant and a carbon resource-recycling hybrid system. In more detail, even in urban power plants or industrial complexes located in the city center, it is possible to effectively capture and separate carbon dioxide in a small space at a low cost and use it as a post-processing to convert carbon dioxide into a new carbon resource that can be converted into various expensive materials. It relates to a compact separation membrane and a carbon-recycling hybrid system.

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.With the development of industry, the problem of global warming due to the increase in the concentration of carbon dioxide in the atmosphere is emerging. is the use of

산업화가 시작된 19세기 초반부터 대기 중에 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 이산화질소, 할로카본 등의 온실 가스 농도가 증가하게 되었고 20세기 중반 이후 급속하게 증가하였다.The concentration of greenhouse gases such as carbon dioxide (CO2), methane (CH4), nitrogen dioxide, and halocarbons in the atmosphere increased from the early 19th century, when industrialization began, and increased rapidly after the mid-20th century.

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.As global warming is accelerating due to the increase in greenhouse gases, regulations on emission and treatment are becoming stricter. International interest in global warming is gradually increasing through the UN Conference on Environment and Development held in Rio, Brazil in June 1992, and advanced countries agreed to reduce global greenhouse gas emissions by 5.2% compared to 1990 in 2010. There is an international agreement on mitigation measures. In particular, the treatment of carbon dioxide, which accounts for about 80% of greenhouse gases that cause global warming, has emerged as a more important issue.

배출된 이산화탄소 성분을 처리하기 위한 기술로 이산화탄소 분리막 포집 기술, 이산화탄소 광물화 기술 및 미세조류를 이용한 광배양기술 등 다양한 기술이 등장하고 있다.Various technologies such as carbon dioxide separation membrane capture technology, carbon dioxide mineralization technology, and photoculture technology using microalgae are emerging as technologies for treating the emitted carbon dioxide component.

그러나, 각각의 기술들은 이산화탄소를 처리할 수 있는 장점이 있으나, 시스템 설치비, 이산화탄소 처리량, 단위면적당 낮은 이산화탄소 저감률 등 다양한 문제점이 존재한다.However, although each of the technologies has the advantage of being able to treat carbon dioxide, there are various problems such as system installation cost, carbon dioxide treatment amount, and low carbon dioxide reduction rate per unit area.

실시예는 바이오매스 성장률을 향상시키고, 분리막 포집부에서 효율적으로 가스를 분리하고 이를 활용하여 미세조류 성장속도 상승과 배출가스의 이산화탄소 농도를 감소시키는 것을 목적으로 한다.The embodiment aims to improve the biomass growth rate, efficiently separate the gas from the separation membrane collecting unit, and utilize it to increase the growth rate of microalgae and reduce the carbon dioxide concentration of the exhaust gas.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned here will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

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 질소가 함유된 제1 농축가스, 산소가 함유된 제2 농축가스 및 이산화탄소가 함유된 제3 농축가스로 분리하는 분리막 공정부; 상기 분리막 공정부에서 분리된 상기 제3 농축가스를 이용하여 이산화탄소를 광물화하고 제3 처리가스를 상기 혼합탱크로 배출하는 광물화 반응부; 복수의 센서를 이용하여 각 공정에서 배출되는 이산화탄소의 농도를 측정하는 센서부; 상기 센서부의 감지값을 이용하여 상기 블로워, 상기 광배양 공정부, 상기 혼합탱크, 상기 분리막 공정부 및 상기 광물화 반응부로 공급 및 배출되는 가스의 유량 및 이산화탄소 함유량을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.An embodiment of the present invention, the exhaust gas is introduced, a blower for distributing it; a light culture process unit for receiving exhaust gas from the blower, performing a light culture process using microalgae, and discharging a first processing gas; a mixing tank into which the exhaust gas supplied from the blower and the first process gas are introduced; A second process gas mixed in the mixing tank is supplied, and the second process gas is used with a plurality of separation membranes to form a first enriched gas containing nitrogen, a second enriched gas containing oxygen, and a third enriched gas containing carbon dioxide. Separation membrane processing unit for separating the concentrated gas; a mineralization reaction unit for mineralizing carbon dioxide using the third concentrated gas separated in the separation membrane process unit and discharging a third processing gas to the mixing tank; a sensor unit for measuring the concentration of carbon dioxide emitted from each process using a plurality of sensors; A control unit for controlling the flow rate and carbon dioxide content of the gas supplied and discharged to the blower, the light culture process part, the mixing tank, the separation membrane process part, and the mineralization reaction part using the detection value of the sensor part; have.

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.Preferably, the separation membrane processing unit may be characterized in that it separates into the first concentrated gas, the second concentrated gas and the third concentrated gas using a first separation membrane, a second separation membrane, and a third separation membrane.

바람직하게는, 상기 제1 분리막에서 분리된 상기 제1 농축가스와 상기 제2 농축가스의 혼합가스를 제2 분리막으로 이동하고, 상기 제2 농축가스와 상기 제3 농축가스의 혼합가스는 제3 분리막으로 이동하며, 상기 제2 분리막에서는 제1 농축가스와 제2 농축가스가 분리되고, 상기 제3 분리막에서는 제2 농축가스와 제3 농축가스가 분리되는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the mixed gas of the first concentrated gas and the second concentrated gas separated in the first separation membrane is moved to a second membrane, and the mixed gas of the second concentrated gas and the third concentrated gas is a third Moving to the separation membrane, the first concentrated gas and the second concentrated gas may be separated in the second separation membrane, and the second concentrated gas and the third concentrated gas may be separated in the third separation membrane.

바람직하게는, 상기 제1 농축가스는 질소의 함량이 95~99%인 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the first concentrated gas may be characterized in that the nitrogen content is 95 to 99%.

바람직하게는, 상기 제2 농축가스는 산소의 함량이 80~90%인 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the second concentrated gas may be characterized in that the oxygen content is 80 to 90%.

바람직하게는, 상기 제3 농축가스는 이산화탄소의 함량이 85~95%인 것을 할 수 있다.Preferably, the third enriched gas may have a carbon dioxide content of 85 to 95%.

바람직하게는, 상기 제1 농축가스는 미세분산기를 통해 마이크로 버블화되어 상기 광물화 반응부로 주입되며, 상기 광물화 반응부로 공급되는 상기 제3 농축가스와 함께 반응하여 광물화 슬러리탱크 내부가 균일하게 혼합되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the first concentrated gas is micro-bubbled through a microdisperser and injected into the mineralization reaction unit, and reacts with the third concentrated gas supplied to the mineralization reaction unit to make the inside of the mineralization slurry tank uniformly It may be characterized in that it is mixed.

바람직하게는, 상기 제2 농축가스는 상기 광배양 공정부로 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the second concentrated gas may be characterized in that it is supplied to the photo-culture process unit.

바람직하게는, 상기 제2 농축가스는 45~55m3/hr로 공급되는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the second concentrated gas may be characterized in that it is supplied at 45 ~ 55m 3 /hr.

바람직하게는, 상기 제1 처리가스의 이동라인에는 워터트랩이 배치되어 상기 제1 처리가스 내부에 함유하는 수분을 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, a water trap is disposed in the moving line of the first processing gas to remove moisture contained in the first processing gas.

바람직하게는, 상기 워터트랩을 통해 제거된 수분은 상기 광배양 공정부로 유입되는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, the moisture removed through the water trap may be introduced into the photo-culture process unit.

바람직하게는, 상기 블로워는 상기 배기가스의 유입량을 결정하는 제1 블로워와 상기 제1 블로워를 통해 유입되는 배기가스 중 상기 광배양 공정부로 유입되는 배기가스 량을 조절하는 제2 블로워를 포함할 수 있다.Preferably, the blower may include a first blower for determining the inflow of the exhaust gas and a second blower for controlling the amount of exhaust gas flowing into the light culture process unit among the exhaust gas flowing through the first blower. have.

바람직하게는, 상기 센서부는 상기 제1 블로워를 통해 유입되는 배기가스의 이산화탄소를 측정하는 제1 센서, 상기 광배양 공정부에서 배출되는 제1 처리가스의 이산화탄소를 측정하는 제2 센서, 상기 혼합탱크에서 배출되는 혼합가스의 이산화탄소를 측정하는 제3 센서, 상기 분리막 공정부에서 배출되는 이산화탄소를 측정하는 제4 센서, 상기 분리막공정에서 배출되는 제3 농축가스의 이산화탄소를 측정하는 제5 센서 및 상기 광물화 반응부에서 배출되는 이산화탄소를 측정하는 제6 센서를 포함할 수 있다.Preferably, the sensor unit includes a first sensor for measuring carbon dioxide in the exhaust gas introduced through the first blower, a second sensor for measuring carbon dioxide in the first processing gas discharged from the light culture process unit, and the mixing tank. A third sensor for measuring carbon dioxide of the mixed gas discharged from a fourth sensor for measuring carbon dioxide emitted from the separation membrane process unit, a fifth sensor for measuring carbon dioxide from the third concentrated gas discharged from the separation membrane process, and the mineral A sixth sensor for measuring carbon dioxide emitted from the reaction unit may be included.

바람직하게는, 상기 제4 센서에서 감지되는 이산화탄소 농도가 기설정된 값보다 높은 경우, 상기 제어부는 상기 제1 블로워를 통해 유입되는 배기가스량을 감소시키고, 상기 제2 블로워를 통해 상기 광배양 공정부로 유입되는 배기가스량을 증대하여 상기 혼합탱크 내부의 이산화탄소 농도를 낮추는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, when the carbon dioxide concentration detected by the fourth sensor is higher than a preset value, the control unit reduces the amount of exhaust gas introduced through the first blower, and flows into the light culture process unit through the second blower It may be characterized in that the concentration of carbon dioxide in the mixing tank is lowered by increasing the amount of exhaust gas to be used.

바람직하게는, 상기 제4 센서에서 감지되는 이산화탄소 농도가 기설정된 값보다 높은 경우, 상기 제어부는 상기 분리막 공정부의 재순환율을 증대하여 상기 제6 센서에서 감지되는 이산화탄소 농도를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, when the carbon dioxide concentration sensed by the fourth sensor is higher than a preset value, the control unit controls the carbon dioxide concentration sensed by the sixth sensor by increasing the recirculation rate of the separation membrane process unit. have.

바람직하게는, 상기 제4 센서에서 감지되는 이산화탄소 농도가 기설정된 값보다 높은 경우, 상기 제어부는 상기 광물화 반응부로 투입되는 탄산칼슘의 투입량을 증대하여 상기 제6 센서에서 감지되는 이산화탄소 농도를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.Preferably, when the carbon dioxide concentration detected by the fourth sensor is higher than a preset value, the control unit increases the input amount of calcium carbonate input to the mineralization reaction unit to control the carbon dioxide concentration detected by the sixth sensor can be characterized as

실시예에 따르면, 미세조류 배양공정의 변화로 바이오매스 성장률을 상승시키는 효과가 있다.According to the embodiment, there is an effect of increasing the biomass growth rate by changing the microalgal culture process.

또한, 분리막 포집부에서 생성되는 가스를 활용하여 균일한 광물화 반응 및 미세조류 성장속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect of improving the uniform mineralization reaction and the growth rate of microalgae by utilizing the gas generated in the separation membrane collecting unit.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various and advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above, and will be more easily understood in the course of describing specific embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템의 구조도이고,
도 3은 도 1의 구성요소인 분리막 공정부의 세부 구조도이고,
도 4는 도 2에서 산소 공급농도에 따른 바이오매스의 농도를 나타내는 그래프이다.
1 is a block diagram of a carbon dioxide compact separation membrane and a carbon resource conversion hybrid system applied to an urban power plant according to an embodiment of the present invention;
2 is a structural diagram of a carbon dioxide compact separation membrane and a carbon resource conversion hybrid system applied to an urban power plant according to an embodiment of the present invention;
3 is a detailed structural diagram of the separation membrane process part, which is a component of FIG. 1;
4 is a graph showing the concentration of biomass according to the oxygen supply concentration in FIG. 2 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

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.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical spirit of the present invention, one or more of the components may be selected among the embodiments. It can be combined and substituted for use.

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.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention may be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, unless specifically defined and described explicitly. It may be interpreted as a meaning, and generally used terms such as terms defined in advance may be interpreted in consideration of the contextual meaning of the related art.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.

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.In this specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as “at least one (or more than one) of A and (and) B, C”, it is combined with A, B, and C It may include one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used.

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.These terms are only used to distinguish the component from other components, and are not limited to the essence, order, or order of the component by the term.

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.And, when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.

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.In addition, when it is described as being formed or disposed on “above (above) or under (below)” of each component, the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as “upper (upper) or lower (lower)”, the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one component may be included.

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.Hereinafter, the embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components are given the same reference numerals regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.

도 1 내지 도 4는, 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.1 to 4, in order to clearly understand the present invention conceptually, only the main characteristic parts are clearly shown, and as a result, various modifications of the diagram are expected, and the scope of the present invention is limited by the specific shape shown in the drawings it doesn't have to be

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템의 구조도이고, 도 3은 도 1의 구성요소인 분리막 공정부의 세부 구조도이고, 도 4는 도 2에서 산소 공급농도에 따른 바이오매스의 농도를 나타내는 그래프이다.1 is a block diagram of a carbon dioxide compact separation membrane and a carbon resource hybrid system applied to an urban power plant according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a structural diagram of a carbon dioxide compact separator applied to an urban power plant and a carbon resource hybrid system according to an embodiment of the present invention. , FIG. 3 is a detailed structural diagram of the separation membrane process unit, which is a component of FIG. 1 , and FIG. 4 is a graph showing the concentration of biomass according to the oxygen supply concentration in FIG. 2 .

도 1 내지 도 4를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템은 블로워(100), 광배양 공정부(200), 혼합탱크(300), 분리막 공정부(400), 광물화 반응부(500), 센서부(600) 및 제어부(700)를 포함할 수 있다.1 to 4, the carbon dioxide compact separation membrane and the carbon resource recycling hybrid system applied to the urban power plant according to an embodiment of the present invention is a blower 100, a light culture process unit 200, a mixing tank 300, a separation membrane process unit ( 400 ), a mineralization reaction unit 500 , a sensor unit 600 , and a control unit 700 .

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.Blower 100 is exhaust gas containing carbon dioxide is introduced, it can be distributed to each element. In one embodiment, the blower 100 measures the amount of exhaust gas flowing into the light culture process unit 200 among the exhaust gas flowing through the first blower 110 and the first blower 110 that determines the amount of exhaust gas inflow. It may include a second blower 120 to adjust.

이때, 제1 블로워(110)와 제2 블로워(120)를 통해 유입되는 배기가스 양은 제어부(700)를 통해 조절될 수 있다.At this time, the amount of exhaust gas introduced through the first blower 110 and the second blower 120 may be adjusted through the control unit 700 .

광배양 공정부(200)는 블로워(100)로부터 배기가스를 공급받고 미세조류를 이용하여 광배양 고정을 수행하고 제1 처리가스를 배출할 수 있다.The light culture process unit 200 may receive exhaust gas from the blower 100 , perform light culture fixation using microalgae, and discharge the first processing gas.

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.The photoculture process unit 200 may perform a process of immobilizing carbon dioxide using microalgae. Microalgae, which are phytoplankton, use the sun as an energy source and grow through photosynthesis to fix carbon dioxide.

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.Fixing carbon dioxide using these microalgae has the advantage that solar energy can be used as the main energy source, similar to the case of photosynthesis of carbon dioxide by plants, so that the amount of energy consumed to fix carbon dioxide is very small.

미세조류는 식물에 비해 성장속도가 빠르고, 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, 화력발전소와 같은 탄소 배출원에서 나오는 연소 배기가스를 직접적으로 세포 배양에 활용할 수 있다는 장점이 존재한다.Microalgae grow faster than plants, have 20-100 times higher biomass productivity per unit area than soybeans, corn, and rapeseed, which are the first-generation biofuels, and can be mass-cultivated through the sea or wasteland. , sewage, seawater wastewater, and other water resources can be utilized. In particular, there is an advantage that combustion exhaust gas from a carbon emission source such as a thermal power plant can be directly utilized for cell culture.

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.In the case of microalgae process, it is possible to convert carbon dioxide into various high-value-added substances such as biodiesel, biopolymer, pharmaceuticals, health food, and natural colorants. It has the advantage that this is possible.

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.Examples of microalgae that can be used for photoculture include Neochloris (Neochloris sp.), Chlorella (Chlorella sp.), Chlorococcum (Chlorococcum sp.), Spirulina (Spirulina sp.), Haematococcus (Haematococcus sp.), Neospongiococcum (Neospongiococcum sp.), Senedesmus (Scenedesmus sp.), and Dunaliella (Dunaliella sp.) may be mentioned, but are not limited thereto, and the ability to convert carbon dioxide into biomass in general. It can be used without limitation if it is microalgae with

광배양 공정부(200)를 통해 배출되는 처리가스의 이동라인에는 워터트랩(210)이 배치되어 제1 처리가스 내부에 함유되어 있는 수분을 제거할 수 있다. 미세조류 광배양공정에서 배출되는 제1 처리가스는 습윤포화된 상태이다. 이러한 제1 처리가스는 워터트랩(210)을 지나면서 수분이 제거되고, 수분이 제거된 제1 처리가스는 혼합탱크(300)로 이동할 수 있다.A water trap 210 may be disposed on the movement line of the processing gas discharged through the light culture process unit 200 to remove moisture contained in the first processing gas. The first treatment gas discharged from the microalgae light culture process is in a wet and saturated state. Moisture is removed from this first process gas passing through the water trap 210 , and the first process gas from which moisture is removed may move to the mixing tank 300 .

이때, 워터트랩(210)에서 회수된 물은 광배양 공정부(200)로 공급되어 물을 재활용할 수 있다.At this time, the water recovered from the water trap 210 may be supplied to the photo-cultivation process unit 200 to recycle the water.

혼합탱크(300)는 제1 블로워(110)를 통해 공급되는 배기가스와 수분이 제거된 제1 처리가스가 유입될 수 있다. 이때, 제어부(700)는 분리막 공정부(400)로 공급되는 혼합가스의 이산화탄소 농도를 제어할 수 있다.In the mixing tank 300 , the exhaust gas supplied through the first blower 110 and the first processing gas from which moisture is removed may be introduced. In this case, the control unit 700 may control the carbon dioxide concentration of the mixed gas supplied to the separation membrane processing unit 400 .

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.The separation membrane processing unit 400 receives the second processing gas mixed in the mixing tank 300 , and converts the second processing gas into a second processing gas using a plurality of separation membranes, a first enriched gas containing nitrogen, and oxygen It can be separated into a third enriched gas containing the second enriched gas and carbon dioxide contained.

분리막 공정부(400)는 제2 처리가스를 복수의 분리막에 유입시켜 통과하는 경우 각 성분의 분리공극차와 투과속도에 기인하여 질소, 산소 및 이산화탄소 각각의 성부을 주성분으로 하는 농축가스로 분리할 수 있다.When the second processing gas flows through the plurality of separation membranes, the separation membrane process unit 400 separates the gas into a concentrated gas mainly composed of nitrogen, oxygen, and carbon dioxide due to the separation pore difference and permeation rate of each component. have.

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.The separation membrane processing unit 400 may separate the first concentrated gas, the second concentrated gas, and the third concentrated gas using the first separator 410 , the second separator 420 , and the third separator 430 .

일실시예로, 혼합탱크(300)에서 유입된 제2 처리가스는 제1 분리막(410)에서 분리된 제1 농축가스와 제2 농축가스의 혼합가스를 제2 분리막(420)으로 이동시키고, 제2 농축가스와 제3 농축가스의 혼합가스는 제3 분리막(430)으로 이동시킬 수 있다. 이후 제2 분리막(420)에서는 제1 농축가스와 제2 농축가스가 분리되며, 제3 분리막(430)에서는 제2 농축가스와 제3 농축가스가 분리될 수 있다. 이후 제2 분리막(420)에서 분리된 제2 농축가스와 제3 분리막(430)에서 분리된 제3 농축가스는 하나에 배관으로 모여 이동하게 된다.In one embodiment, the second processing gas introduced from the mixing tank 300 moves the mixed gas of the first concentrated gas and the second concentrated gas separated in the first separation membrane 410 to the second separation membrane 420 , The mixed gas of the second concentrated gas and the third concentrated gas may be moved to the third separation membrane 430 . Thereafter, the first concentrated gas and the second concentrated gas may be separated in the second separation membrane 420 , and the second concentrated gas and the third concentrated gas may be separated in the third separation membrane 430 . Thereafter, the second concentrated gas separated from the second separator 420 and the third concentrated gas separated from the third separator 430 are collected in one pipe and moved.

복수의 분리막을 통해 분리된 제1 농축가스, 제2 농축가스 및 제3 농축가스는 시스템 내부에서 활용될 수 있다.The first concentrated gas, the second concentrated gas, and the third concentrated gas separated through the plurality of separation membranes may be utilized within the system.

이때, 제1 농축가스는 질소의 함량이 95~99%, 제2 농축가스는 산소의 함량이 80~90%, 제3 농축가스는 이산화탄소의 함량이 85~95%일 수 있다.At this time, the first enriched gas may have a nitrogen content of 95 to 99%, the second enriched gas may have an oxygen content of 80 to 90%, and the third enriched gas may have a carbon dioxide content of 85 to 95%.

광물화 반응부(500)는 분리막 공정부(400)에서 분리된 제3 농축가스를 이용하여 이산화탄소를 광물화하고 제3 처리가스를 혼합탱크(300)로 배출할 수 있다.The mineralization reaction unit 500 may use the third concentrated gas separated in the separation membrane process unit 400 to mineralize carbon dioxide and discharge the third processing gas to the mixing tank 300 .

광물화 반응부(500)는 포집된 이산화탄소를 자연산 광물 또는 산업체에서 배출되는 무기계 산업부산물(inorganic industrial waste)과 반응시켜 새로운 광물로 합성시키는 기술이다.The mineralization reaction unit 500 is a technology for synthesizing the captured carbon dioxide into a new mineral by reacting it with natural minerals or inorganic industrial waste discharged from industries.

일실시예로, 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.In one embodiment, the mineralization reaction unit 500 is carbon dioxide in the exhaust gas through the mineralization reaction with Ca and Mg components in the building by-products (slag, waste concrete) to produce CaCO 3 , MgCO 3 and carbonate to produce carbon dioxide permanently can be solidified with

생성된 탄산염은 안정하여 물에 잘 녹지 않으며, 대기 중으로 이산화탄소 방출이 불가능해 환경적으로도 해가 없으며, 이산화탄소를 영구적으로 저장하여 이산화탄소의 배출문제를 해결할 수 있다. The carbonate produced is stable and does not dissolve well in water, it is not harmful to the environment because it is impossible to release carbon dioxide into the atmosphere, and it is possible to solve the problem of carbon dioxide emission by permanently storing carbon dioxide.

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.At this time, the first concentrated gas containing high-purity nitrogen gas is microbubbled through a fine disperser and injected into the mineralization reaction unit 500 , and reacts with the third concentrated gas supplied to the mineralization reaction unit 500 . Thus, the inside of the mineralization slurry tank can be uniformly mixed.

일실시예로, 98%로 농축된 질소가스를 함유하는 제1 농축가스는 광물화 폐콘미분말 슬러리탱크로 유입되어 분사되며, 분사되는 미세질소기포로 인해 균일한 혼합 및 유지 효과를 통해 효과적인 광물화 반응이 일어나도록 할 수 있다.In one embodiment, the first concentrated gas containing nitrogen gas concentrated to 98% is introduced into the mineralized waste cone fine powder slurry tank and sprayed, and is effectively mineralized through uniform mixing and maintenance effect due to the sprayed fine nitrogen bubbles. can cause a reaction to occur.

또한, 산소가 농축된 제2 농축가스는 고농도의 산소가스를 판매하여 수익을 올리거나, 광배양 공정부(200)로 공급되어 미세조류 배양을 촉진할 수 있다.In addition, the oxygen-enriched second enriched gas may increase profits by selling high-concentration oxygen gas, or may be supplied to the light culture process unit 200 to promote microalgae culture.

85%로 농축된 산소가 포함된 제2 농축가스는 광배양 공정부(200)로 공급되어 미세조류의 성장속도를 향상시키는 촉진제로 사용될 수 있다.The second enriched gas containing oxygen enriched to 85% may be supplied to the light culture process unit 200 and used as an accelerator to improve the growth rate of microalgae.

일실시예로, 도 4를 참조하면, 광배양 공정부(200)에서 클로렐라를 15일간 배양하는 경우, 종래의 공정에서는 2.6g/L의 바이오매스 농도가 나타나고 있다.As an example, referring to FIG. 4 , in the case of culturing chlorella for 15 days in the light culture process unit 200 , a biomass concentration of 2.6 g/L is shown in the conventional process.

본 발명의 실시예에서 산소가 함유된 제2 농축가스를 주입하는 경우, 제2 농축가스를 10m3/h로 주입하는 경우 2.5g/L, 20m3/h로 주입하는 경우 2.8g/L, 30m3/h로 주입하는 경우 3.1g/L, 50m3/h로 주입하는 경우 3.3g/L, 70m3/h로 주입하는 경우 2.7g/L, 100m3/h로 주입하는 경우 2.3g/L의 바이오매스가 생성되는 것을 확인할 수 있다. 산소가스를 촉진재로 주입하는 경우 일정영역까지는 바이오매스 성장속도가 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 50m3/h를 넘어가는 경우 성장속도가 감소함을 확인할 수 있다.When injecting the second enriched gas containing oxygen in an embodiment of the present invention, when injecting the second enriched gas at 10m 3 /h 2.5g/L, when injecting at 20m 3 /h 2.8g/L, when injected into a 30m 3 / h in case of injecting 3.1g / L, 50m 3 / h in case of injecting 3.3g / L, 70m 3 / h in case of injecting 2.7g / L, 100m 3 / h 2.3g / It can be confirmed that L biomass is generated. When oxygen gas is injected as a facilitator, it can be confirmed that the biomass growth rate increases up to a certain area, and when it exceeds 50 m 3 /h, it can be confirmed that the growth rate decreases.

따라서 본 발명에서 제2 농축가스의 공급량는 45~55m3/h에서 결정되는 것이 바람직하며, 최적의 조건으로 50m3/h로 공급될 수 있다.Therefore, in the present invention, the supply amount of the second enriched gas is preferably determined at 45 to 55 m 3 /h, and may be supplied at 50 m 3 /h under optimal conditions.

센서부(600)는 복수의 센서를 이용하여 각 공정에서 배출되는 이산화탄소의 농도를 측정할 수 있다.The sensor unit 600 may measure the concentration of carbon dioxide emitted from each process using a plurality of sensors.

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), 분리막공정에서 배출되는 제3 농축가스의 이산화탄소를 측정하는 제5 센서(650) 및 광물화 반응부(500)에서 배출되는 이산화탄소를 측정하는 제6 센서(660)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the sensor unit 600 includes a first sensor 610 for measuring carbon dioxide in the exhaust gas introduced through the first blower 110 , and A second sensor 620 for measuring carbon dioxide, a third sensor 630 for measuring carbon dioxide of the mixed gas discharged from the mixing tank 300, and a fourth sensor for measuring carbon dioxide emitted from the separation membrane processing unit 400 ( 640), a fifth sensor 650 for measuring carbon dioxide of the third concentrated gas discharged from the separation membrane process and a sixth sensor 660 for measuring carbon dioxide emitted from the mineralization reaction unit 500 may be included.

제어부(700)는 센서부(600)의 감지 값을 이용하여 블로워(100), 광배양 공정부(200), 혼합탱크(300), 분리막 공정부(400) 및 광물화 공정부로 공급 및 배출되는 가스의 유량 및 이산화탄소 함유량을 제어할 수 있다.The control unit 700 is supplied and discharged to the blower 100, the light culture process unit 200, the mixing tank 300, the separation membrane process unit 400, and the mineralization process unit using the detection value of the sensor unit 600. It is possible to control the flow rate of the gas and the carbon dioxide content.

본 발명은 최종적으로 배출되는 이산화탄소의 양을 제어하여 배기가스 배출량을 제어하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to control exhaust gas emission by finally controlling the amount of carbon dioxide emitted.

그러나, 유입되는 이산화탄소 양이나, 처리되는 이산화탄소 양이 항상 일정한 것이 아니기 때문에 처리효율이 달라져 최종 배출되는 이산화탄소의 양이 달라지는 문제점이 있다.However, since the amount of carbon dioxide introduced or the amount of carbon dioxide to be treated is not always constant, there is a problem in that the amount of carbon dioxide finally discharged varies due to different treatment efficiency.

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.In the present invention, in order to solve this problem, when the carbon dioxide concentration detected by the fourth sensor 640 is higher than a preset value, the carbon dioxide emission can be adjusted by controlling the components of the system.

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.When the carbon dioxide concentration detected by the fourth sensor 640 is higher than the preset value, the controller 700 reduces the amount of exhaust gas introduced through the first blower 110, and the second blower ( 120) by increasing the amount of exhaust gas flowing into the photo-culture process unit 200 to lower the carbon dioxide concentration inside the mixing tank 300, thereby controlling the final amount of carbon dioxide discharged.

또한, 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.In addition, the control unit 700 may control the carbon dioxide concentration sensed by the fourth sensor 640 by increasing the recirculation rate of the separation membrane process unit 400 , and the amount of calcium carbonate injected into the mineralization reaction unit 500 . may be increased to control the carbon dioxide concentration sensed by the fourth sensor 640 .

일실시예로, 제1 센서(610)에서 감지되는 배기가스 내 이산화탄소 농도가 8%이며, 제4 센서(640)에서 감지지되는 이산화탄소 농도가 1%로 유지해야 하는데, 제4 센서(640)에서 감지되는 이산화탄소의 농도가 2~3%인 경우 배출되는 이산화탄소 농도를 낮출 필요가 있다.In one embodiment, the carbon dioxide concentration in the exhaust gas detected by the first sensor 610 is 8%, and the carbon dioxide concentration detected by the fourth sensor 640 should be maintained at 1%, the fourth sensor 640 If the concentration of carbon dioxide detected in the system is 2~3%, it is necessary to lower the concentration of carbon dioxide emitted.

제어부(700)는 제1 블로워(110)를 유입가스량을 적게하고(400m3/min→300m3/min), 제 블로워(100)를 통해 광배양 공정부(200)로 유입되는 유입가스량을 증대(100m3/min→200m3/min)하고, 광물화 공정부 내의 이산화탄소농도를 제2 센서(620)를 통해 5.5%로 맞추면, 제3 센서(630)를 통해 측정되는 이산화탄소의 농도를 (8~10%→6.5~8%) 제어할 수 있다.The control unit 700 decreases the amount of gas introduced into the first blower 110 (400 m 3 /min → 300 m 3 /min), and increases the amount of gas introduced into the light culture process unit 200 through the first blower 100 . (100 m 3 /min → 200 m 3 /min) and when the carbon dioxide concentration in the mineralization process unit is adjusted to 5.5% through the second sensor 620, the concentration of carbon dioxide measured by the third sensor 630 is (8 ~10%→6.5~8%) can be controlled.

또한, 분리막 공정부(400) 내부에서 1~3단 공정내 재순환율이나 외부순환율을 높이거나, 제5 센서(650)에서 측정되는 이산화탄소 농도대비 산화칼슐(CaO) 투입량이나 재순환율을 높여 광물화 처리가스내 이산화탄소농도를 낮추어 제4 센서(640)를 통해 배출되는 최종 이산화탄소 농도를 낮출 수 있다.In addition, by increasing the recirculation rate or the external circulation rate in the first to third steps inside the separation membrane process unit 400 or by increasing the calcium oxide (CaO) input or the recirculation rate compared to the carbon dioxide concentration measured by the fifth sensor 650 , the mineral The final concentration of carbon dioxide discharged through the fourth sensor 640 may be lowered by lowering the concentration of carbon dioxide in the treatment gas.

이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.As described above, with reference to the accompanying drawings with respect to the embodiment of the present invention has been described in detail.

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.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions are possible within the range that does not depart from the essential characteristics of the present invention by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are for explaining, not limiting, the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 블로워 110 : 제1 블로워
120 : 제2 블로워 200 : 광배양 공정부
210 : 워터트랩 300 : 혼합탱크
400 : 분리막 공정부 410 : 제1 분리막
420 : 제2 분리막 430 : 제3 분리막
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
100: blower 110: first blower
120: second blower 200: light culture process unit
210: water trap 300: mixing tank
400: separation membrane process unit 410: first separation membrane
420: second separator 430: third separator
500: mineralization reaction unit 600: sensor unit
610; first sensor 620: second sensor
630: third sensor 640: fourth sensor
650: fifth sensor 660: sixth sensor
700: control unit

Claims (16)

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 질소가 함유된 제1 농축가스, 산소가 함유된 제2 농축가스 및 이산화탄소가 함유된 제3 농축가스로 분리하는 분리막 공정부;
상기 분리막 공정부에서 분리된 상기 제3 농축가스를 이용하여 이산화탄소를 광물화하고 제3 처리가스를 상기 혼합탱크로 배출하는 광물화 반응부;
복수의 센서를 이용하여 각 공정에서 배출되는 이산화탄소의 농도를 측정하는 센서부;
상기 센서부의 감지값을 이용하여 상기 블로워, 상기 광배양 공정부, 상기 혼합탱크, 상기 분리막 공정부 및 상기 광물화 반응부로 공급 및 배출되는 가스의 유량 및 이산화탄소 함유량을 제어하는 제어부;
를 포함하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
The exhaust gas is introduced, a blower for distributing it;
a light culture process unit for receiving exhaust gas from the blower, performing a light culture process using microalgae, and discharging a first processing gas;
a mixing tank into which the exhaust gas supplied from the blower and the first process gas are introduced;
A second process gas mixed in the mixing tank is supplied, and the second process gas is used with a plurality of separation membranes to use a first enriched gas containing nitrogen, a second enriched gas containing oxygen, and a third enriched gas containing carbon dioxide. Separation membrane processing unit for separating the concentrated gas;
a mineralization reaction unit for mineralizing carbon dioxide using the third concentrated gas separated in the separation membrane process unit and discharging a third processing gas to the mixing tank;
a sensor unit for measuring the concentration of carbon dioxide emitted from each process using a plurality of sensors;
a controller for controlling the flow rate and carbon dioxide content of the gas supplied and discharged to the blower, the light culture process part, the mixing tank, the separation membrane process part, and the mineralization reaction part using the detection value of the sensor part;
A compact carbon dioxide separation membrane and a hybrid system for carbon resources applied to urban power plants, including.
제1 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 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
The method of claim 1,
The separation membrane processing unit uses a first separation membrane, a second separation membrane and a third separation membrane to separate the first concentrated gas, the second concentrated gas and the third concentrated gas. Recycling hybrid system.
제2 항에 있어서,
상기 제1 분리막에서 분리된 상기 제1 농축가스와 상기 제2 농축가스의 혼합가스를 제2 분리막으로 이동하고, 상기 제2 농축가스와 상기 제3 농축가스의 혼합가스는 제3 분리막으로 이동하며,
상기 제2 분리막에서는 제1 농축가스와 제2 농축가스가 분리되고,
상기 제3 분리막에서는 제2 농축가스와 제3 농축가스가 분리되는 것을 특징으로 하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
3. The method of claim 2,
The mixed gas of the first concentrated gas and the second concentrated gas separated in the first separation membrane is moved to a second membrane, and the mixed gas of the second concentrated gas and the third concentrated gas is moved to a third membrane, ,
In the second separation membrane, the first concentrated gas and the second concentrated gas are separated,
In the third separation membrane, a carbon dioxide compact separation membrane and a carbon resource recycling hybrid system applied to an urban power plant, characterized in that the second concentrated gas and the third concentrated gas are separated.
제3 항에 있어서,
상기 제1 농축가스는 질소의 함량이 95~99%인 것을 특징으로 하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
4. The method of claim 3,
The first concentrated gas is a carbon dioxide compact separation membrane and carbon resource hybrid system applied to an urban power plant, characterized in that the nitrogen content is 95 to 99%.
제3 항에 있어서,
상기 제2 농축가스는 산소의 함량이 80~90%인 것을 특징으로 하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
4. The method of claim 3,
The second concentrated gas is a carbon dioxide compact separation membrane applied to an urban power plant, characterized in that the content of oxygen is 80 to 90% and a hybrid carbon resource.
제3 항에 있어서,
상기 제3 농축가스는 이산화탄소의 함량이 85~95%인 것을 특징으로 하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
4. The method of claim 3,
The third enriched gas has a carbon dioxide content of 85 to 95%, a carbon dioxide compact separation membrane applied to an urban power plant and a carbon resource conversion hybrid system.
제1 항에 있어서,
상기 제1 농축가스는 미세분산기를 통해 마이크로 버블화되어 상기 광물화 반응부로 주입되며,
상기 광물화 반응부로 공급되는 상기 제3 농축가스와 함께 반응하여 광물화 슬러리탱크 내부가 균일하게 혼합되도록 하는 것을 특징으로 하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
The method of claim 1,
The first concentrated gas is microbubbled through a fine disperser and injected into the mineralization reaction unit,
A carbon dioxide compact separation membrane and carbon resource hybrid system applied to an urban power plant, characterized in that it reacts with the third concentrated gas supplied to the mineralization reaction unit to uniformly mix the inside of the mineralization slurry tank.
제1 항에 있어서,
상기 제2 농축가스는 상기 광배양 공정부로 공급되는 것을 특징으로 하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
The method of claim 1,
The second concentrated gas is a carbon dioxide compact separation membrane and carbon resource conversion hybrid system applied to an urban power plant, characterized in that supplied to the photo-cultivation process unit.
제8 항에 있어서,
상기 제2 농축가스는 45~55m3/hr로 공급되는 것을 특징으로 하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
9. The method of claim 8,
The second concentrated gas is a compact carbon dioxide separation membrane and carbon resource hybrid system applied to an urban power plant, characterized in that it is supplied at a rate of 45 to 55 m 3 /hr.
제1 항에 있어서,
상기 제1 처리가스의 이동라인에는 워터트랩이 배치되어 상기 제1 처리가스 내부에 함유하는 수분을 제거하는 것을 특징으로 하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
The method of claim 1,
A water trap is disposed in the moving line of the first process gas to remove moisture contained in the first process gas.
제10 항에 있어서,
상기 워터트랩을 통해 제거된 수분은 상기 광배양 공정부로 유입되는 것을 특징으로 하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
11. The method of claim 10,
The water removed through the water trap is a compact carbon dioxide separation membrane applied to an urban power plant and a hybrid carbon resource recycling system, characterized in that it is introduced into the photo-cultivation process unit.
제1 항에 있어서,
상기 블로워는 상기 배기가스의 유입량을 결정하는 제1 블로워와 상기 제1 블로워를 통해 유입되는 배기가스 중 상기 광배양 공정부로 유입되는 배기가스 량을 조절하는 제2 블로워를 포함하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
The method of claim 1,
The blower includes a first blower that determines the amount of exhaust gas inflow and a second blower that adjusts the amount of exhaust gas flowing into the light culture process unit among the exhaust gas flowing through the first blower. Separation membrane and carbon recycling hybrid system.
제12 항에 있어서,
상기 센서부는
상기 제1 블로워를 통해 유입되는 배기가스의 이산화탄소를 측정하는 제1 센서, 상기 광배양 공정부에서 배출되는 제1 처리가스의 이산화탄소를 측정하는 제2 센서, 상기 혼합탱크에서 배출되는 혼합가스의 이산화탄소를 측정하는 제3 센서, 상기 분리막 공정부에서 배출되는 이산화탄소를 측정하는 제4 센서, 상기 분리막공정에서 배출되는 제3 농축가스의 이산화탄소를 측정하는 제5 센서 및 상기 광물화 반응부에서 배출되는 이산화탄소를 측정하는 제6 센서를 포함하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
13. The method of claim 12,
the sensor unit
A first sensor for measuring carbon dioxide in the exhaust gas introduced through the first blower, a second sensor for measuring carbon dioxide in the first processing gas discharged from the photo-culture process unit, and carbon dioxide in the mixed gas discharged from the mixing tank A third sensor for measuring , a fourth sensor for measuring carbon dioxide emitted from the separation membrane process unit, a fifth sensor for measuring carbon dioxide in the third concentrated gas discharged from the separation membrane process, and carbon dioxide emitted from the mineralization reaction unit A carbon dioxide compact separation membrane applied to an urban power plant including a sixth sensor for measuring and a hybrid system for carbon resources.
제13 항에 있어서,
상기 제4 센서에서 감지되는 이산화탄소 농도가 기설정된 값보다 높은 경우,
상기 제어부는 상기 제1 블로워를 통해 유입되는 배기가스량을 감소시키고, 상기 제2 블로워를 통해 상기 광배양 공정부로 유입되는 배기가스량을 증대하여 상기 혼합탱크 내부의 이산화탄소 농도를 낮추는 것을 특징으로 하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
14. The method of claim 13,
When the carbon dioxide concentration detected by the fourth sensor is higher than a preset value,
The control unit reduces the amount of exhaust gas flowing in through the first blower, and increases the amount of exhaust gas flowing into the light culture process unit through the second blower to lower the concentration of carbon dioxide in the mixing tank. Applied carbon dioxide compact separation membrane and carbon recycling hybrid system.
제13 항에 있어서,
상기 제4 센서에서 감지되는 이산화탄소 농도가 기설정된 값보다 높은 경우,
상기 제어부는 상기 분리막 공정부의 재순환율을 증대하여 상기 제6 센서에서 감지되는 이산화탄소 농도를 제어하는 것을 특징으로 하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
14. The method of claim 13,
When the carbon dioxide concentration detected by the fourth sensor is higher than a preset value,
The control unit increases the recirculation rate of the separation membrane process unit to control the carbon dioxide concentration detected by the sixth sensor.
제13 항에 있어서,
상기 제4 센서에서 감지되는 이산화탄소 농도가 기설정된 값보다 높은 경우,
상기 제어부는 상기 광물화 반응부로 투입되는 탄산칼슘의 투입량을 증대하여 상기 제6 센서에서 감지되는 이산화탄소 농도를 제어하는 것을 특징으로 하는 도심발전소 적용 이산화탄소 컴팩트 분리막 및 탄소 자원화 하이브리드 시스템.
14. The method of claim 13,
When the carbon dioxide concentration detected by the fourth sensor is higher than a preset value,
The control unit increases the amount of calcium carbonate input to the mineralization reaction unit to control the carbon dioxide concentration detected by the sixth sensor, a carbon dioxide compact separation membrane and carbon resource hybrid system applied to an urban power plant.
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