한국에너지기술연구원(원장 김종남)이 개발한 ‘CO2 포집 기술(KIERSOL)’이 특수가스 제조업체인 SK머트리얼즈(주)에 기술이전 됐다.

에기연 온실가스연구실 윤여일 박사 연구진은 화력발전소, 제철소, 시멘트, 석유화학, 유리용해로 등 다양한 산업에 적용 가능한 CO2 포집 기술을 국산화했다. 연구진은 해외 기술대비 저렴한 흡수제 원료를 사용하고 적은 에너지로 운전 가능한 공정기술을 통해 CO2 포집 비용을 낮췄으며 흡수제 핵심 조성 확보, 원천 설계 및 엔지니어링 기술을 100% 국산화해 3건의 실증 과제를 통해 성능을 입증했다.

현재 대규모 CO2 포집 운전 실적을 보유한 국산 기술이 없어 2~3년 내로 중규모실증 등을 통해 규모 격상(Scale-Up)되지 않는다면 대형 CO2 배출원 대상 CO2 포집은 Mitsubishi Heavy Industry(일본), Aker Solution(노르웨이), Fluor/UOP/Exxon(미국), BASF(독일) 등 해외 CO2 포집기술 라이선스를 고가에 구매해 사용해야 할 상황이다.

연구진이 개발한 키어솔(KIERSOL)은 7개국(한국, 미국, 중국, 캐나다, 호주, 인도, 독일)에 특허 등록된 CO2 포집용 액상 흡수제와 이를 활용한 공정기술이다. 혼합 가스 속에 포함돼 있는 CO2를 선택적으로 흡수 포집해내는 기술로써 흡수탑과 재생탑의 조합으로 구성돼 있다. 키어솔을 통해 분리한 CO2는 약 99.5%로써 고순도 액화 공정을 통해 반도체용 CO2(99.999%)까지 활용 가능하다.

특히 키어솔은 탄산칼륨을 주물질로 해 산소 내산화성이 강한 반응 속도 촉진제가 혼합돼 있는 수용액상 흡수제로 혼합 가스의 특성에 따라 KIERSOL-P(10기압 이하 석유화학용), KIERSOL-N(천연가스 발전소용), KIERSOL-C(석탄화력/시멘트/제철용), KIERSOL-B(바이오메탄용)으로 세분화해 개발됐다. 공정 설계 기술을 자체 개발했으며 상용화 촉진을 위해 세계 3번째로 1톤 CO2/일 규모 모바일 공정을 40피트 수출형 컨테이너 6기 규모로 제작해 국내외 CEO들에게 실제 운전 데이터를 실시간 현장에서 볼 수 있게 함으로써 국산 기술 투자 선택을 용이하게 했다.

해외 엔지니어링 업체들은 CO2 포집을 위해 주로 아민을 주물질로 활용하고 있다. 이에 주입 가스 중 산소에 의한 아민 산화 분해, 50℃ 이상 승온되는 CO2 흡수 반응열 억제용 흡수탑 내 인터쿨러 활용, SO2에 부반응이 일어나는 흡수제, 재생열에 의한 흡수제 열변성, 거품생성 방지제 사용, 수산화나트륨 투입을 통한 리클레이머 활용 등 많은 단점이 있으나 키어솔은 이러한 문제점이 거의 없는 기술로 전해졌다.

연구책임자인 윤여일 박사는 “이 기술을 본격 상용화에 적용해 CO2 포집비용을 낮춤으로써 세계 CCUS 상용화를 리드할 수 있을 것”이라며 “특히 부생수소 생산 공정 중 발생하는 CO2도 포집 가능한 기술이기에 향후 블루수소 생산의 핵심적 역할을 할 것으로 전망한다”고 밝혔다.

한편 SK머티리얼즈는 에너지연으로부터 이전받은 ‘CO2 포집 기술’로 한국뿐만 아니라 북미지역(전용실시권)까지 진출해 CCUS사업을 위한 핵심 기술로 활용할 계획이다.