분리막 모듈
화력 발전에 주로 쓰이는 석탄에서 이산화탄소를 원천적으로 제거하는 동시에 미래 청정에너지인 수소를 대량 생산할 수 있는 기술이 개발됐다.
대전 대덕연구개발특구 내 한국에너지기술연구원은 31일 이 같은 내용의 ''분리막을 이용한 이산화탄소 포집 통합 공정 기술''을 개발하는데 성공했다고 밝혔다.
이 기술을 석탄가스화 복합발전에 적용하면, 배출되는 합성가스 중 일산화탄소는 이산화탄소로 바뀌어 포집된 뒤 지하 등에 저장되고, 수소는 연료전지 등에 활용될 수 있도록 선택적으로 분리된다.
에너지연은 분당 2ℓ의 가스처리 능력을 가진 실험실 규모의 공정과 시간당 1천ℓ를 처리할 수 있는 자체 제작 파일럿 설비를 이용해 기술을 실증한 결과, 이산화탄소 포집률이 기존 공정보다 4-25% 향상된 90% 이상에 달해 세계 최고의 분리효율을 달성했다.
이로써 현재 t당 40-60달러 수준인 이산화탄소 포집비용을 10달러까지 줄일 수 있는 기반을 마련했다는 게 에너지연측의 설명이다.
공정에 들어가는 분리막의 수소 투과 성능도 분당 142㎖/㎠로 미국 에너지부의 목표치인 110㎖/㎠를 초과 달성했다.
에너지연은 관련 설비 시장이 활성화될 2025년에 상용화에 성공해 국내 발전소에 적용하면, 연간 220만t의 이산화탄소 저감효과와 7천 400억 원의 국내 시장, 2조 6천억 원의 수출시장을 선점하는 경제적 파급효과를 가져올 것으로 기대하고 있다.
이번 공정기술의 핵심 원천기술인 ''팔라듐계(Pd-Cu계) 분리막''은 기존 분리막보다 합성가스 처리량이 7배 이상 향상됐다.
기존 분리막은 30㎛ 두께의 ''팔라듐 박(Foil)''을 코팅해 제조했으나, 이번에 개발된 분리막의 두께는 3㎛에 불과해 소재 사용량이 10분의 1로 줄었다.
기존 분리막을 500㎿ 규모 발전소에 적용할 경우 1천 200억 원의 비용이 들어가지만, 새로 개발된 분리막은 5% 수준인 60억 원이면 가능하다.
연구책임자인 에너지연 온실가스센터 백일현 박사는 "이번에 개발된 기술이 저비용 이산화탄소 포집기술 개발을 위한 기폭제 역할을 할 것으로 기대한다"며 "앞으로 석탄 가스화 시스템과 연계한 2단계 사업을 통해 상용화를 앞당길 계획"이라고 말했다.