| 초록 |
최근 이산화탄소 동시 포집-전환 포름산 제조 공정이 carbon capture and utilization (CCU)의 새로운 기술로써 주목받고 있다. 본 기술은 아민용매를 이용해 포집한 이산화탄소를 수소와 저온에서 반응시킴으로써 포름산으로 전환시킬 수 있다. 이 때 사용되는 기-액-액-고의 사성분계 수소화 반응을 위한 trickle-bed 반응기는 성형 촉매의 형상에 따라 그 성능이 크게 달라지는 것이 알려져 있기에 최적 촉매 형상을 찾는 시뮬레이션기반 역설계가 필요하다. 본 연구에서는 강체 물리엔진 (rigid body physics engine)을 이용해 수백개의 무작위 촉매충진 현상을 시뮬레이션하고 이를 전산유체역학 모델과 연동함으로써 반응기 구조, 다상 유동, 난류모델, 복합 열전달, 촉매 형상를 고려할 수 있는 자동화 최적설계 플랫폼을 구축하였다. 최적 전환율과 선택도를 가지는 촉매 형상을 설계하기 위해 해당 플랫폼에 multi-objective Bayesian optimization을 적용하여 반응특성이 달라짐에 따라 변하는 최적 촉매 형상에 대한 분석을 진행하였다. |
