| 초록 |
본 연구에서는 수소 생산을 위한 바이오가스 수증기 개질 반응의 열역학적 평형 계산에 관해 연구하였다. 열역학적 평형은 Gibbs 자유에너지 최소화 기법을 이용해 계산하였다. 산화제/메탄의 비 ((H2O+CO2)/CH4 = 1.0 ~ 1.6)와 온도 (500 ~ 1000 oC)를 변수로 하여, CH4, CO2 및 H2O 전환율, H2, CO 및 탄소침적 수율, 생산된 합성가스의 H2/CO 비를 계산하였다. 최적 반응 조건 선정을 위해서는 투입 수증기량, 전환율, 수율, 탄소침적을 고려하였다. 열역학적 평형 계산 결과, CH4 및 CO2 전환율은 산화제/메탄의 비 ((H2O+CO2)/CH4)에 관계없이 온도가 증가함에 따라 증가하였으며 이는 바이오가스 수증기 개질 반응의 강한 흡열 특성에 기인한 것이다. H2 수율은 온도가 증가함에 따라 증가하였으나 (H2O+CO2)/CH4)비 1.0과 1.2의 경우 800 oC 이상에서 역수성가스전환 (Reverse water gas shift) 반응 발생에 의해 H2 수율이 감소하였다. 탄소침적은 온도 및 (H2O+CO2)/CH4 비가 증가함에 따라 탄소침적 형성량이 감소하였다. 특히, (H2O+CO2)/CH4 비가 1.4와 1.6일 때, 각각 750 oC와 700 oC에서부터 탄소침적이 일어나지 않는 것을 확인하였다. |
