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[신기술] 배출가스에서 고순도 N₂O 회수·정제 기술 개발세계 최초로 배출가스로부터 고순도 N₂O 회수·정제 기술 개발
이락순  |  rslee@igasnet.com
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승인 2021.06.02  
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아디핀산 및 N₂O 생산공정 등 · · · 연간 980만톤 CO2 e 온실가스 감축

화학연, 단일가스켐과 공동으로 실증시설 가동

   
 

한국화학연구원 연구팀이 단일가스켐(주)(대표 장세훈)와 공동으로 배출가스로부터 아산화질소(N₂O)를 고효율 로 회수해 정제하는 공정기술을 개발했다.

화학연 이수복 박사팀은 환경부 산하 Non-CO₂ 온실가스 저감기술개발산업단이 지원하는 연구과제 일환으로 아디핀산(Adipic Acid) 생산공정상 배출되는 아산화질소 포집과 정제기술의 신기술인증을 획득한 바 있다.

기존 산업계에서는 활용기술이 별도로 없어 지구온난화 지수가 310에 달하는 아산화질소의 대기방출을 위해서는 질소와 산소로 열분해하는 등 추가 에너지와 비용을 투입해 처리해 왔다.

하지만 이번 신기술은 아다핀산 생산공정의 배기가스에 섞여 있는 약 40%의 아산화질소를 99.999% 이상의 아산화질소로 90% 이상 회수할 수 있다는 것이다. 여기서 회수된 아산화질소는 반도체, OLED 등 첨단공정에 사용될 수 있도록 99.999% 이상의 고순도 상태를 유지 할 수 있다.

신기술은 흡수공정, 막분리공정, 흡착공정 및 증류공정 등의 주요 분리공정으로 구성돼 있으며 정제공정 전체와 분리막 소재를 독자기술로 개발됐다. 먼저 배출가스로부터 흡수공정과 흡착공정을 통해 이산화탄소, 일산화탄소, 질소화합물 등의 불순물을 제거한 후 막분리공정으로부터 질소와 산소를 분리하여 아산화질소 농도를 90%이상으로 농축한다.

또한 증류공정으로 극미량의 불순물을 제거함으로써 99.999% 이상의 고순도 아산화 질소를 얻을 수 있다고 설명했다. 또한 이 기술은 아디핀산은 물론 질산암모늄, 가프로락탐을 생산하는 화학공장 및 원료로 사용한 아산화질소 생산 공정으로부터 나오는 배기가스에도 적용할 수 있다고 설명 했다.

이에 연구팀은 충북 오창의 단일가스켐에 이같은 실증 시설을 설치하고 정제공정 개발 및 검증을 시행했다. 실증시설은 약 40%의 아산화질소가 함유된 배기가스를 시 간당 50,000ℓ 가량 처리해 배기가스내 아산화질소 농도를 100ppm 미만으로 낮추기 위한 고주파 유도 가열 열분해 기술이 포함됐다.

이들 통해 고순도 아산화질소를 연간 270톤을 회수할 수 있다. 국내 아디프산 공장에 적용 시 배기가스로부터 회수할 수 있는 아산화질소는 연간 30,000톤 가량으로 연간 980만톤 의 CO₂e 온실가스 감축 효과는 물론 아산화질소 생산원가 절감에 효과가 높은 것으로 평가될 수 있다.

한편 전 세계 아디핀산 생산공정 배기가스에서 나오는 아산화질소 발생량은 81만3,000톤/년 규모로 화학연 연구팀 의 기술을 적용할 수 있는 해외 시장 규모도 크다. 특히 아디핀산 생산량의 약 24.8%를 차지하는 중국에 이같은 정제 공정 기술 수출 가능성이 높은 것으로 평가되고 있다.

   
 

 

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