[반응공학] 이산화탄소 가스의 포집, 저장 및 제거기술

1. 이산화탄소 가스의 특성

이산화탄소(CO2)는 분자량이 44.01 g/mol인 무색, 무취의 기체로서 대기 중에 약 0.04% 정도 존재한다. 자연적으로 대기 중에 존재하며, 화산 활동, 해양 방출, 생물의 호흡 등 다양한 자연 현상에서 발생한다. 인위적 배출 역시 산업화 이후 급증하였으며, 주로 화석연료 연소, 시멘트 생산, 석유정제 과정에서 다량 배출된다. 현재 세계적인 온실가스 배출량 증가의 주범으로, 2020년 기준 전 세계 CO2 배출량은 약 36.4 억 톤 이상으로 집계되었다. 이산화탄소는 상온, 상압에서 기체 상태로 존재하며, 온도와 압력 변화에 따라 액체 또는 고체로의 전환이 가능하다. 공기보다 훨씬 무거운 특성을 갖고 있어, 대기 중에서는 낮은 곳에 집중되며, 해양에 흡수되어 해양의 pH 값 저하를 일으킨다. CO2는 용해도가 높아 해양에서 화학 반응을 통해 탄산염, 중탄산염 이온으로 전환된다. 이로 인해 해양 산성화가 촉진되고, 산호초와 해양생태계에 치명적인 영향을 미친다. 이산화탄소의 화학적 성질은 탄소 원소와 2개의 산소 원자가 결합된 이중 결합을 형성하며, 안정한 구조를 지니고 있다. 상용 연료와의 반응 시 생성 가스와 석유, 석탄 등…