순산소연소 (Oxy-Fuel Combustion)
쉽게 풀면
일반적인 연소는 공기를 이용하는데, 공기의 약 4분의 3이 질소이다 보니 배가스에도 질소가 잔뜩 섞여 나옵니다. 이 상태에서 이산화탄소만 골라내려면 손이 많이 갑니다. 순산소연소는 아예 처음부터 질소를 뺀 순수한 산소만으로 연료를 태워서, 나오는 배가스가 거의 이산화탄소와 수증기뿐이도록 만드는 방법입니다. 수증기는 식혀서 물로 응축시키면 쉽게 제거되므로, 남는 이산화탄소를 별도의 복잡한 분리 공정 없이 비교적 손쉽게 고농도로 얻을 수 있습니다.
왜 중요한가
연소후 포집처럼 별도의 화학 흡수 공정을 거치지 않고도 고농도 이산화탄소를 얻을 수 있어, 포집 단계의 에너지 소모를 줄일 수 있는 대안으로 연구되고 있습니다. 다만 순수한 산소를 만들어내는 공기분리 공정 자체에 많은 에너지가 필요하다는 점이 함께 고려되어야 합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
배가스 일부를 다시 연소로로 돌려보내는 비율을 조절했을 때 연소 특성이 어떻게 달라지는지 살펴봤다는 뜻입니다.
산소를 만드는 데 드는 에너지까지 포함해 전체 공정이 얼마나 효율적인지 따져봤다는 의미입니다.
조금 더 깊게 보면
순산소연소에서는 화염 온도가 지나치게 높아지는 것을 막기 위해 배가스의 일부를 다시 연소로로 순환시켜 산소 농도와 온도를 조절하는 배가스 재순환 방식이 흔히 사용됩니다. 필요한 산소는 일반적으로 공기분리장치를 통해 대기 중 공기에서 질소를 제거하여 얻습니다.
주의할 점
순수한 산소를 생산하는 공기분리 과정 자체가 에너지 집약적이어서, 포집 단계에서 절감한 에너지가 산소 생산 단계에서 다시 소모될 수 있습니다. 따라서 전체 공정을 종합적으로 평가해야 실질적인 효율 개선 여부를 판단할 수 있습니다.