화학연, 환경신기술 인‧검증 국내 최초 획득

[인더스트리뉴스 박관희 기자] 한국화학연구원(이하 화학연)이 바이오가스로부터 신재생 연료인 C1가스를 분리 정제하는 분리막 기술을 개발해 환경신기술 인증을 획득했다. 환경신기술 인‧검증은 환경부가 환경기술에 대해 공인 평가기관의 평가를 거쳐 우수한 신기술로 지정함으로써 관련기술의 우수성을 보증하는 제도다. 인·검증을 획득하면 국내 지자체의 환경설비 입찰과정에서 높은 부가점을 받을 수 있다.

바이오가스는 음식물쓰레기, 하수슬러지, 축산분뇨, 매립지 등에서 발생하며 지구온난화의 요인으로 꼽힌다. 하지만 바이오가스에 들어있는 불순물(실록산, 황화수소, 암모니아, 수분 등)을 분리하고 메탄과 이산화탄소를 잘 정제하면 도시가스나 화학원료로 활용할 수 있는 자원이 된다.

천연가스에도 메탄 외에 이산화탄소, 질소, 헬륨, 황화수소, 수분, 수은 등의 불순물이 포함되어 있는데, 이들을 액화천연가스(LNG)와 파이프라인가스(PNG) 또는 화학원료로 활용하려면 이산화탄소 등의 불순물을 반드시 정제해야 한다.

적용하는 가스들 성분은 조금씩 다르지만 바이오가스, 천연가스, 철강부생가스의 분리 정제에 본 4단 분리막 기술이 유용하게 쓰인다.

이번 기술을 활용하면 바이오가스나 천연가스로부터 메탄을 회수율 98%, 순도 98%까지 생산할 수 있다. 고순도 메탄은 도시가스나 자동차 연료로 바로 활용할 수 있다. 또한 그동안 버려졌던 이산화탄소도 95%이상의 고순도로 95%이상 동시에 회수할 수 있다. 이산화탄소는 탄소자원화 기술을 거쳐 메탄올, 에탄올, 올레핀 등의 청정 연료 및 화학제품으로 활용될 수 있어 향후 온실가스 감축에 기여할 것으로 예상된다.

연구팀이 개발한 기술은 기존 경쟁기술인 흡수법, 흡착법과 비교했을 때, 플랜트 설치비가 저렴하고 운영이 간편하며 폐수가 발생되지 않아 환경친화적이다. 외부 온도에 영향을 잘 받지 않아 겨울철이나 여름철에도 운영이 쉽다.

본 공정에 채택된 분리막은 독일 및 프랑스, 일본 등의 경쟁 분리막 기술에 비해 가격이 낮으면서도 동급이상의 정제순도 및 회수율을 가지고 있다. 따라서 전체플랜트 설치 비용을 절반 이하로 낮출 수 있어 수입대체 및 수출 효과가 기대된다.

전세계 바이오가스 및 천연가스 정제 시장 규모는 6조원에 달한다. 이중 막분리에 의한 기체분리기술시장은 6,000억원이다. 국내의 경우 바이오가스 및 천연가스로부터 메탄과 이산화탄소를 모두 정제하면 연 1조원의 경제적 효과를 기대할 수 있다. 해외 바이오가스의 도시가스, 자동차연료, 탄소자원화를 위한 정제플랜트 시장 진출도 가능하다.

화학연 김정훈 박사는 “화학연과 참여업체들의 지속적 기술협력, 그리고 환경부의 꾸준한 과제지원을 통해 선진국 수준의 상업적 분리막 실증플랜트 기술을 개발할 수 있었다. 현재 관련 기업과 상업화를 추진 중이며, 앞으로 국내외 분리막 공정에 실질적으로 적용될 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

화학연 김성수 원장은 “바이오가스 및 천연가스로부터 탄소자원화 원료를 생산해내는 막분리 정제 기술은 그동안 일부 선진국만 보유하고 있었다. 이를 국내 독자 기술력으로 개발해 환경신기술로 검증 받았다는 점에서 의미가 크다. 향후 파리 신기후협약에 따라 2030년까지 감축해야 하는 온실가스 저감에도 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

화학연은 국내 특허를 등록하였으며 향후 바이오가스, 천연가스 정제 시장의 급격한 성장이 예상되는 미국 및 동남아(중국, 인도네시아, 말레이시아 등)에 해외 특허를 진행하고 있다. 또한 참여기업인 시노펙스, 한국종합기술, 에어레인 등과 기술이전 및 국내외 사업화를 추진하고 있다.

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