본 연구에서는 이산화탄소 포집 기술에 적용할 수 있는 흡수제인 $K_2CO_3$와 homopiperazine (homoPZ)을 이용한 혼합 수용액을 사용하여 이산화탄소 흡수 특성을 연구하였다. 기액 흡수평형(VLE) 장치를 사용하여 60, $80^{circ}C$에서 이산화탄소 평형분압($P_{CO_2}^*$)과 압력변화를 측정하였고, 40, 60, $80^{circ}C$에서 반회분식(semi-batch) 흡수 장치를 사용하여 흡수능을 평가하였다. $K_2CO_3$ 수용액의 결정 생성 문제 개선과 $CO_2$ 흡수량 및 흡수속도 증대를 위해 고리형 diamine인 homoPZ를 증진제로 사용하였으며, 기존 연구된 MEA, $K_2CO_3$와 $K_2CO_3$/piperazine (PZ)과의 성능을 비교 평가하였다. 실험결과 homoPZ를 첨가하였을 경우 $K_2CO_3$ 수용액보다 이산화탄소 평형분압이 낮아져 흡수능이 개선되었으며, 흡수속도는 $60^{circ}C$에서 약 0.375배, $80^{circ}C$에서 약 0.343배 향상되었다. $K_2CO_3$/homoPZ 수용액의 $CO_2$ loading capacity는 $60^{circ}C$에서 $K_2CO_3$/PZ 수용액과 유사하였고, MEA 수용액보다는 우수하였다.
In this study, as one of the carbon dioxide ($CO_2$) adsorbents the aqueous potassium carbonate ($K_2CO_3$)/promoter mixtures were investigated. Equilibrium partial pressure ($P_{CO_2}^*$) and pressure change were measured by using VLE (Vapor-liquid equilibrium) equipment in the mixture solution at 60 and $80^{circ}C$, respectively. Absorption capacity was estimated in the semi-batch absorption apparatus at 40, 60 and $80^{circ}C$. We proposed to use homopiperazine (homoPZ), cyclic diamine compound as a promoter of $K_2CO_3$ solution, to prevent crystalline formation and increase absorption capacity of aqueous $K_2CO_3$ solution. The absorption capacity of $K_2CO_3$/homoPZ was compared with MEA, $K_2CO_3$ and $K_2CO_3$/piperazine (PZ). Based on the results, we found that the mixture solution containing homoPZ had lower equilibrium partial pressure than that of $K_2CO_3$ solution and the absorption rate was approximately 0.375-times faster at $60^{circ}C$, 0.343-times faster at $80^{circ}C$ than that of aqueous $K_2CO_3$ solution without homoPZ. $K_2CO_3$/homoPZ solution showed excellent CO2 loading capacity compared with MEA solution at $60^{circ}C$.
