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본 발명은 중수 생산을 위한 전해-촉매교환 (CECE) 공정의 일부인 복합개질–촉매교환 (CIRCE) 공정의 방정식 기반 시뮬레이션 및 최적화 방법에 관한 것이다. 특히 주요 단위공정인 LPCE에서 반응속도론, 물질 및 에너지 수지 방정식을 통합 모델로 구성하고 LPCE의 탑 높이와 운전 압력을 결정변수로 설정하여 시뮬레이션 및 최적화를 진행한다. 결정변수인 탑 높이, 운전압력을 포함해서 공정 사양인 LPCE 탑 직경, 운전온도의 변수에 대해서 민감도 분석을 진행해서 각 변수들이 복합개질–촉매교환 공정에 미치는 영향을 파악한다.