실증 플랜트 공정기술 공동개발

경제적 효과 및 온실가스 저감 기여

철강산업 부생가스로부터 유용한 자원인 수소와 일산화탄소를 분리해 내는 분리막 공정이 국산기술로 개발돼 상용화에 들어갔다.

최근 산업용가스메이커로 도약하고 있는 단일가스켐(주)(대표 장세훈)는 구랍 21일 한국화학연구원과 철강 부생가스 속 수소와 일산화탄소를 고순도로 회수하는 분리막 공정에 대한 기술이전 협약식을 개최했다.

철강산업에서 발생하는 부생가스는 연간 8,000만톤으로 고부가 자원인 수소(H2)와 일산화탄소(CO)를 부생가스로부터 분리·정제하는 기술은 난이도가 높아 국내에는 독자기술이 없는 상황이다.

미국, 중국 등 일부 국가에서만 흡착법(PSA) 공정을 상용화해 독점적으로 운영하고 있으며 일부 국내 기업이 해외기술을 수입해 시범운영하고 있다. 흡착법은 고압에서 운전되며 가스 회수율이 낮아 플랜트 제작·운영비 및 에너지가 많이 드는 단점이 있다.

이에 화학연구원 김정훈 박사팀은 철강 부생가스로부터 수소와 일산화탄소를 회수하는 분리막 공정에 대한 연구를 통해 기존 상용 흡착법의 낮은 회수율 및 고비용 문제 등을 해결할 수 있는 원천기술을 세계 최초로 확보했다.

화학연구원이 개발한 분리막 공정은 95% 이상의 고순도 수소를 95% 이상 회수, 99%이상의 고순도 CO를 90% 이상 회수할 수 있다. 특히 개발된 분리막 공정은 상용 흡착법에 비해 공정이 간단하면서도 회수율이 높아 적은 비용과 낮은 에너지로도 운영이 가능하다.

화학연구원은 이번 개발 기술로 국내 철강 부생가스에서 수소를 회수할 경우 현재 제조 가격의 약 60% 수준으로 수소를 얻을 수 있고 일산화탄소 회수는 약 66% 가격으로 생산할 수 있을 것으로 보고 있다. 더불어 기존 천연가스·석유화학 촉매공정으로 생산하는 수소와 일산화탄소 일부도 대체할 수 있어 석유화학산업 공정으로부터 발생하는 이산화탄소(CO2)도 감축할 수 있다.

단일가스켐은 화학연구원과 수소 회수 분리막 공정 원천기술을 토대로 상용화 전단계인 스케일업 실증 플랜트 기술개발에 공동 착수했으며 향후 일산화탄소 분리막 파일럿 공정 실증 기술도 개발에 나설 계획이다.

연구책임자 김정훈 박사는 “스케일업 실증화가 향후 상용화로 연결되면 전세계 철강회사에 수출할 수 있을 것”이라며 “전세계에 있는 부생가스 속 수소와 일산화탄소를 자원화하면 수소경제 활성화 등 경제적 효과는 물론 온실가스 감축 및 탄소중립에도 크게 기여할 것으로 기대된다”고 말했다．

한편 단일가스템은 의료용고압가스 전문공급업체 단일시스켐의 계열사로 2007년 창립이래 산소, 질소 등의 액체가스 생산뿐만이 아니라 반도체용 가스, 특수가스, 혼합가스, 기타가스 등을 공급하고 있다. 최근 충북 청주 오창에 있는 기존 고압가스 저장 및 충전시설 외에 산소 기준으로 시간당 10,300N㎥/h를 생산할 수 있는 ASU(공기분리장치)플랜트 건설을 완공했으며 이를 통해 고순도의 산소, 질소, 아르곤 등의 산업가스를 생산해 오창과학산업단지 내 수요처들에게 파이프라인 공급방식을 통해 공급하고 있다.