이산화탄소 저장탱크 예냉공정의 온도 및 압력 제어기법

Abstract

이산화탄소 저장 및 포집공정은 대기 중 배출되는 이산화탄소를 포집하여 추출한 후 압축 수송하여 저장하는 기술로 기후변화에 대응하는 공정이다. 이산화탄소 저장탱크를 탑재한 수송선이 수송수단으로 사용되며, 질소로 충전되어있는 저장탱크에 압축되어진 액화 이산화탄소가 선적되게 된다. 이 때, 이산화탄소 저장탱크가 저온의 이산화탄소와 급격히 접촉할 시에는 탱크 내벽에 물리적이나 열적인 손상이 가해질 수 있으며, 이를 방지하기 위해 예냉의 과정이 필요하다. 본 연구에서는 예냉을 위해 주입되어야 하는 이산화탄소 액체의 양을 계산하고자 하는 것이며, 이를 위해 예냉과정의 모델링 식을 제시하였고 이를 공학용 모델링 시뮬레이션 프로그램인 매트랩 및 시뮬링크를 이용하여 그 결과를 나타내었다. 이 모델링을 통하여 시간 당 온도변화를 허용치를 넘어가지 않는 제어를 하고자 모델예측제어라는 기법을 사용하였다. 모델예측제어는 공정의 모델을 이용하여 미래의 출력값을 예측하고 이를 최적화하여 얻어진 제어된 입력치를 사용하는 제어기법이며, 이를 통해 이산화탄소 저장탱크의 온도의 시간당 감소폭이 특정 조건을 넘어가지 않도록 하는 이산화탄소 유입량을 결정하였다.