Research Topic 4 : Carbon Capture, Utilization and Storage 

Research Goal (연구 목표): 수소(H2)/CCUS 기술의 상용화를 위한 최적 설계 방법론 개발 및 전산화를 통한 공정 설계 tool 개발, 이를 통한 실증 규모 공정 개선
Our group's research goal is to minimize cost, maximize throughput, and/or efficiency of a process, while keeping its constraints satisfied. Its applications that we have been focusing on are optimization-based assessment frameworks for large scale CCUS (CO2 capture and utilization/storage) infrastructure design and large scale renewable energy (H2) supply chain management

Research Contents (연구 내용): 

▪ Modeling of unit operations: H2/CO2 분리, 전환 공정 등 다양한 H2/CCUS 제반 공정 기술 개발

▪ Process integration: H2/CCUS 요소 기술간 및 기존 상용 공정과의 통합 전략 수립

▪ Supply chain network design: 상부구조시스템(superstructure) 기반의 H2/CCU 통합 시스템에 대한 경제성 및 CO2 저감량 분석 및 극대화를 위한 개별 공정 최적화

▪ Scenario-based analysis: 다양한 시나리오 (탄소 감축 및 중립 포트폴리오 등) 기반의 최적 H2/CCUS technology platform 분석

• Simulation based design and analysis of CCUS processes

          - CO2 capture (absorption, adsorption, membrane)

          - CO2 utilization (catalytic, biological, electrochemical, thermochemical)

          - CO2 storage (depleted gas/oil reservoir, enhancing gas/oil recovery)

• Optimization of CCUS superstructure network for major industrial sectors 

Representative Research Achievements  (대표 연구 성과): 

▪ CCU based formic acid: Evaluating the environmental impacts of formic acid production from CO2: catalytic hydrogenation vs. electrocatalytic reduction (Green chemistry, 2021, IF=11.034, Outside front cover)

Industry Projects  (산업/연구 과제): 

▪ CCU based C1/C2 chemicals: 여수국가산업단지 내 이산화탄소 활용 화학제품 생산 공정 환경성 평가 모델 개발 (산업통상자원부 미래 신성장동력 CO2 고부가가치 사업화 플랫폼 구축, 2017~2021, 213억, Co-PI)

▪ CCU based polymers: CCU 공정의 경제성 및 CO2 저감효과 기반 실용성 평가 및 향상을 위한 전산모사, 분석과 최적화 (한국연구재단 유용물질 생산을 위한 Carbon to X 기술개발사업, 2020~2024, 450억, Co-PI)

Research Goal (연구 목표): 산업부생가스 분리·정제 및 화학적 전환을 통한 탄소중립 수소 (연료) 및 화학제품생산 기술 실증

Our group's research goal is to consider the following questions: 1) How is the profitability of the process? (Economical Analysis), 2) How is the safety of the process? (Technical Risk Analysis), and 3) How is the Environment-friendly Extent of process? (Environmental Analysis). Its applications that we have been focusing on are techno-economic analysis for carbon-neutral production of Offgas-to-H2(OtH) and Offgas-to-Chemicals(OtC) and thier multi-perspective (Techno-economic, risk, Life cycle) analysis. 

Research Contents (연구 내용): 

▪ Offgas-to-Chemicals(OtC): 철강공정 부생가스 활용 고부가 화학제품 (메탄올, 올레핀 등) 생산기술 타당성 평가

▪ Offgas-to-H2(OtH): 철강공정/석유화학공정 부생가스 활용 그레이/블루 수소 (연료) 생산 및 수송 전주기 기술 타당성 평가

Representative Research Achievements  (대표 연구 성과): 

▪ COG+BOFG to MeOH: Techno-economic analysis of methanol production from joint feedstock of coke oven gas and basic oxygen furnace gas from steel-making

 (J Ind Eng Chem, 2019, IF=6.76)

Industry Projects  (산업/연구 과제): 

▪CO/H2 혼합가스의 철광석 환원 특성 규명 (포스코)

▪포스코 내 CO2 배출 평가 및 관리체계 구축 (포스코)

▪제철공정 CO2 배출량 저감을 위한 network 모델 개발 및 최적화 연구 (포스코)

▪여수 사업장 에너지 절감 및 최적화 과제 (삼성 제일모직)

▪NCC 공정 내 폐열 활용을 위한 핀치네트워크 구성 및 운용 비용 최적화 (LG 화학)