한국화학연구원(이하 화학연)이 도시가스 원료인 LNG(액화천연가스)에서 단기적 온실효과가 이산화탄소보다 80배 높은 메탄을 저감하는 기술을 기업에 이전했다.

화학연은 14일 본원에서 HD한국조선해양㈜, HD현대중공업㈜, HD현대오일뱅크㈜, ㈜에코프로HN과 공동개발한 '온실가스 활용 메탄올 생산기술'을 ㈜가스엔텍에 이전하는 협약식을 개최했다.

기술을 이전받은 ㈜가스엔텍은 LNG 탱크에서 자연 기화하는 천연가스(BOG)에서 메탄올을 생산하는 기술을 상용화함으로써 탄소중립기술 발판을 마련할 계획이다.

온실가스로 메탄올 생산

화학연 전기원 박사팀은 메탄과 이산화탄소에 수증기를 섞은 혼합기체를 촉매에 통과시켜 합성가스를 제조하는 리포밍 신공정 기술과, 제조한 합성가스에서 메탄올을 생산하는 통합공정까지 개발했다.

LNG는 어는점이 낮기 때문에 운송 및 운영 과정에서 자연 증발하거나 기화하는 BOG가 발생한다.

때문에 LNG 화물창에서 BOG를 제대로 관리하지 못하면 상업적 손실과 더불어 폭발 위험성도 있기 때문에 LNG를 연료로 하는 선박이나 발전소는 BOG 관리가 매우 중요하다.

기존에는 BOG를 연소하는 방법, 다시 액화시켜 LNG 탱크로 돌려보내는 방법, LNG 선박 연료로 사용하는 방법 등으로 처리했다. 그러나 이들 방식은 필연적으로 이산화탄소가 발생할 수밖에 없다.

반면 연구팀이 개발한 기술은 온실가스 저감뿐 아니라 메탄올 생산으로 새로운 가치를 창출한다. 실제 글로벌 메탄올시장은 2022년 321억 달러, 2030년에는 436억 8,000만 달러로 성장할 전망이다.

기존 공정은 메탄올 1톤 생산 때 이산화탄소 0.55톤을 배출하고, 열효율도 58% 수준에 불과하다. 반면 연구팀이 확보한 기술은 메탄올 1톤 생산 때 이산화탄소 배출은 0.35톤에 불과한 반면 열효율은 66%에 달한다.

특히 합성가스 제조 때 온실가스인 메탄과 이산화탄소를 활용, 메탄의 25%를 이산화탄소로 대체, 메탄올 생성 과정에 투입한 이산화탄소의 95% 이상을 활용해 탄소 저감에 매우 효과적이다.

연 100만 톤 메탄올생산 상용화 목표 

화학연은 2006년부터 10년에 걸쳐 산업계와 공동연구를 진행, 이산화탄소 이용률을 높이는 리포밍 촉매를 자체 개발했다.

아울러 공정 최적화 등 저탄소·저에너지·고효율 메탄올플랜트 기술을 확보했다.

1단계 연구는 화학연과 HD현대그룹이 이산화탄소 활용을 위한 공동 연구로, 이산화탄소와 메탄의 리포밍과 메탄올 합성연구를 수행했다.

이어 2단계 연구는 HD현대오일뱅크㈜, ㈜에코프로HN과 협력해 하루 메탄올 생산 10톤 규모 실증연구를 진행했다. 

화학연은 이번 기술이전에 따라 ㈜가스엔텍과 BOG 활용 메탄올 생산기술 경쟁력을 확보할 방침이다.

특히 후속 연구과제로 선박 또는 연안에서 BOG 기반 연 3~10만 톤 규모 메탄올 생산플랜트 기본설계 패키지를 확보, 상용 공장 구축을 목표로 한다.

이영국 화학연 원장은 “이산화탄소와 메탄을 활용한 메탄올 생산기술로 온실가스 저감과 탄소중립에 기여할 것”이라고 말했다.

대덕특구=이재형 기자 jh@kukinews.com