화석연료 CO₂포집 및 수소 생산

화석연료 CO₂포집 및 수소 생산

 

■ 분리막 이용 포집 기술, 수소 대량 생산 가능

화석 연료에서 발생하는 이산화탄소를 원천적으로 제거하면서 수소를 대량 생산할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국 에너지 기술 연구원은 화력 발전에 주로 쓰이는 석탄에서 이산화탄소를 원천적으로 제거함과 동시에 미래 청정 에너지인 수소를 대량 생산할 수 있는 ‘분리막을 이용한 이산화탄소 포집 통합 공정 기술’을 개발하는데 성공했다고 2011.08.31일 밝혔다.

이 기술은 석탄, 폐기물, 바이오 매스 등 품질이 낮은 탄화 수소 연료를 오염 물질 배출없이 청정하게 이용할 수 있으며, 대량의 수소 생산이 가능해 향후 도래할 수소 경제 사회를 앞당길 수 있는 미래 에너지 생산기술로 평가받고 있다. 이 기술을 석탄 가스화 복합 발전(IGCC)에 적용하면 배출된 합성 가스를 이산화탄소와 수소로 전환하고 분리막을 통해 선택적으로 수소를 분리하는 동시에 이산화탄소를 포집한다. 이렇게 포집된 이산화탄소는 지하 등에 저장되고, 분리된 수소는 저장된 뒤 연료 전지 발전이나 수송용으로 활용할 수 있다.

■ 기존 분리막 보다 처리량이 7배 이상 향상

특히 에너지연이 자체 개발한 팔라듐계(Pd-Cu계) 분리막은 기존 분리막 보다 합성 가스 처리량이 7배 이상 향상되었고, 팔라듐 박을 3㎛ 두께로 초박막화해 고가 소재의 사용량을 10분의 1가량 획기적으로 줄여 수소 투과 성능을 현재 142㎖/㎠로 미국 에너지부(DOE)의 목표치인 110㎖/㎠를 초과 달성하는 등 기존 수소 투과도의 한계를 극복했다.

실제로 기존 분리막을 500㎿ 규모의 발전소에 적용할 경우 1200억원의 비용이 들어갔지만 개발된 분리막은 60억원으로, 높은 수준의 기술 경제성을 확보하고 있다.

아울러 이산화탄소 포집률이 기존 공정 보다 4-25% 향상된 90% 이상으로 세계 최고의 분리 효율을 달성했는데, 이는 이산화탄소 포집 비용을 현재 톤당 40-60달러에서 10달러까지 줄여준다. 에너지 연구원은 이 공정을 분당 2리터의 가스 처리 능력을 가진 실험실 규모의 공정과 시간당 1000리터의 탄화 수소를 처리할 수 있는 파일럿 설비를 통해 실증에 성공했다.

에너지 연구원 관계자는 "이번에 개발된 공정 기술은 저비용 이산화탄소 포집 기술 개발을 위한 기폭제 역할을 할 것으로 기대한다"며 "앞으로 석탄 가스화 시스템과 연계한 2단계 사업을 통해 상용화를 앞당길 예정"이라고 말했다. (디지털타임스, 입력: 2011.08.31)