전기원(뒷쪽) 박사가 이산화탄소 반응장치를 운전하고 있다.[한국화학연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 도시가스의 연료로 사용되는 액화천연가스(LNG)는 메탄(CH4)이 주성분이다. 메탄은 단기적인 온실효과가 이산화탄소에 비해 80배 높아, 메탄을 줄이거나 다른 물질로 전환하는 연구가 활발하다. 국내 연구진과 산업계가 공동연구를 통해 메탄과 이산화탄소를 원료로 하여 온실가스 저감 메탄올을 생산하는 공정 기술을 개발, LNG 관련 분야의 또 다른 국내 기업에 해당 기술을 이전하는 계약을 체결했다.

한국화학연구원, HD한국조선해양㈜, HD현대중공업, HD현대오일뱅크㈜, ㈜에코프로HN은 ㈜가스엔텍과 14일 기술이전 협약식을 개최했다.

한국화학연구원 전기원 박사 연구팀은 메탄과 이산화탄소에 수증기를 섞은 혼합기체를 촉매에 통과시킴으로써 합성가스를 제조하는 리포밍 신공정 기술을 개발했다. 또한 제조된 합성가스로부터 메탄올을 생산하는 통합 공정도 개발해 온실가스 저감 가능 기술을 확보했다.

㈜가스엔텍은 이번에 이전받은 기술을 활용해 LNG 화물 탱크에서 자연적으로 증발 및 기화하는 천연가스(BOG)로부터 메탄올 생산 기술의 상용화를 계획하고 있다. BOG와 이산화탄소를 원료로 메탄올을 생산함으로써 탄소중립 기술의 발판을 마련했다.

14일 한국화학연구원 대회의실에서 온실가스 활용 메탄올 제조 기술이전 협약식 후 기념촬영을 하고 있다.[한국화학연구원 제공]

도시가스는 난방뿐만 아니라 온수용, 취사용으로 사용되며 우리의 일상을 편리하게 만들어 준다. 그런데 도시가스의 연료로 주로 사용되는 LNG를 운송 및 운영하는 과정에서 자연적으로 증발·기화하는 BOG가 발생하게 된다. 화물창의 BOG 관리를 제대로 하지 못할 경우 폭발의 위험성과 상업적 손실을 발생할 수 있다. 그러므로 LNG 운영 선박 및 발전소에서는 BOG 관리가 매우 중요하다.

기존 BOG 처리 방법은 에너지를 소모하거나, 에너지로 활용되는 방법으로서, BOG 활용 시 필연적으로 이산화탄소가 발생된다는 단점이 있다.

기존 메탄올 상용 공정은 메탄올 1톤 생산시 0.55톤의 이산화탄소를 발생시키고, 열 효율은 58% 내외로 알려져 있다. 연구팀이 확보한 기술은 메탄올 1톤 생산시 0.35톤의 이산화탄소를 발생시키고, 열 효율은 66% 수준이다. 즉 기존 기술에 비해 이산화탄소 발생은 36% 줄이고, 열 효율은 14% 향상시킨 기술이다.

이번 기술에서는 합성가스 제조시 온실가스인 메탄과 이산화탄소를 활용함으로써 메탄의 25%를 이산화탄소로 대체해 탄소의 효율성을 증가시켰다. 또한 공정 중 사용되는 수증기량을 기존의 메탄 대비 3배 분량에서 메탄 대비 1.6배로 최소화하여 에너지 효율성을 향상시킨 저탄소·저에너지형 공정 기술이란 특징도 있다. 특히 메탄올 생성 과정에서 투입된 이산화탄소의 95% 이상이 사용되어 없어지는 높은 반응 이용률을 보여, 탄소 저감에 효과적인 공정 기술이다.

HD현대오일뱅크에 설치된 메탄올 실증 플랜트.[한국화학연구원 제공]

㈜가스엔텍과 화학연은 후속 연구 과제를 통해서 선박 혹은 연안에서 BOG 기반 3~10만톤/연 규모 메탄올 생산 플랜트 기본설계 패키지를 확보하여 상용 공장을 구축하는 것을 목표로 하고 있다.

이영국 한국화학연구원장은 “이산화탄소와 메탄을 활용한 메탄올 생산 기술은 온실가스를 저감시키고, 탄소 중립에 기여할 수 있는 연구”라며 “국내 기업이 기존 사업 분야를 넘어 온실가스 저감과 관련된 새로운 시장을 선도하는데 이바지하길 기대한다”고 말했다.