환상 구조를 가지고 양 끝단에 아민기를 가진 화합물을포함하는 조성물 및 연소배가스 흡수제로서의 사용방법 document_id A220623056710

지구온난화와 관련되어 연소배가스의 저감에 대한 세계적인 관심이 고조되고 있다. 연소배가스에는 이산화탄소를 비롯하여, 황산화물과 질소산화물 계통이 주를 차지하며, 특히 이산화황과 이산화질소 등의 저감이 시급한 실정이다. 이와같은 연소배가스 저감 필요성에 부응하기 위해, 연소배가스를 흡수, 처리하는 흡수제의 개발이 시급하며, 지금까지의 각 가스를 따로 처리하여 공정비용의 증가와 그다지 높지 못한 효율을 보인 흡수제들과는 달리, 이산화탄소, 이산화황, 이산화질소를 한번에 제거할 수 있는 연소배가스 복합흡수제의 개발이 무엇보다도 필요하게 되었다. 연소배가스의 가장 큰 부분을 차지하는 이산화탄소는, 온실가스 중의 하나로 화석연료의 사용이 증가함에 따라 이산화탄소의 대기배출로 인하여 지구 온난화에 심각한 영향을 미치고 있다. 지구 온난화 문제에서 대두된 온실가스처리 기술의 개발은 1990년대 초부터 일본, 미국 및 유럽 등지에서 활발히 추진되었다. 2050년까지 지구 대기 중의 이산화탄소 농도 수준을 550ppm이하로 유지하게 하기 위해서는 전력부분에서의 이산화탄소 평균 배출량을 0.2kgC/kWh 이하로 유지해야 할 것으로 세계에너지회의(World Energy Congress, WEC)에서 예상하고 있다. 그러나 현재의 기술로는 석탄의 경우 최고 0.9kgC/kWh, 천연가스의 경우 0.4kgC/kWh까지 가능한 것으로 알려지고 있다. 이와 같은 현실을 배경으로 하여 선진국의 이산화탄소 분리 및 처리기술 개발은 그 분리 및 처리를 위한 비용의 경제성 개선을 최우선 목표로 하여 추진되고 있으며, 기술개발을 위한 기반기술 및 자료의 구축은 충분히 확보되어 있는 상태이다. 지금까지 개발된 흡수법에 의한 이산화탄소 흡수 및 분리를 위한 흡수제로는 모노에탄올아민(monoethanolamine: 이하 MEA라 칭함), 아미노메틸프로판올(2-amino-2-methyl-propanol: 이하 AMP라 칭함) 또는 메틸디에탄올아민(methyldiethanolamine:이하 MDEA라 칭함) 등이 널리 상용화되어 있다. MEA는 제1급 알칸올아민으로서, 이산화탄소와 빠른 반응을 일으키며, 흡수 반응 속도가 빠른 장점이 있으나 이산화탄소 흡수용량은 상대적으로 MEA 1몰당 이산화탄소 0.5몰로 적은 단점이 있다. 이와는 달리 MDEA와 AMP의 경우에는 각각 3차 알칸올아민, 입체장애(sterically hindered)가 있는 알칸올아민이므로, 여러 논문들에 보고된 바와 같이 이산화탄소에 대한 흡수용량이 상대적으로 MEA보다 높고, 가열에 의한 탈거시에도 에너지 요구량이 MEA보다 작으나, 이산화탄소와의 반응속도가 느리다는 단점을 가지고 있다. 이산화황과 질소산화물과 같은 배출 대기오염물질은 이산화탄소에 비하여 대규모 투자비와 장기간의 기술개발에 의하여 일부는 상용화된 경우와 기술의 해외이전도 이루어진 바가 있어, 선진국에 비하여 기술수준의 차이는 이산화탄소에 비하여 좁으며, 총괄적으로 선진국 수준의 약 70%이상일 것으로 추정되나, 질소산화물과 미량 중금속 처리기술은 핵심기술의 미 확보로 선진국과의 기술격차가 이보다 큰 것으로 판단되어지고 있다. 이산화탄소와 마찬가지로, 이산화황과 질소산화물 역시 일차적으로 물에 대한 용해도가 이산화탄소보다는 떨어지기는 하나 물과 반응하여 산성 특히 황산과 질산을 가지는 가스이므로 알카리성을 가지고 있는 아민용액에 효율적으로 반응할 것으로 보여지며, 가열에 의한 탈거도 가능하다. 그러므로 지구 온난화 문제를 해결하기 위하여 상기와 같은 종래의 이산화탄소 흡수제의 장점을 모두 가진, 즉 연소배가스와 빠른 반응으로 흡수 반응 속도가 빠름과 동시에 연소배가스 흡수용량이 높은 새로운 연소배가스 복합 흡수제의 개발이 시급한 실정이다.