한국에너지기술연구원은 박종호 청정연료연구실 박사팀이 '블루수소' 생산 핵심인 이산화탄소(CO₂) 포집 핵심 소재·공정 기술을 개발, 포집 비용을 획기적으로 낮췄다고 7일 밝혔다.
블루수소는 수소 생산 과정 중 탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술로 CO₂를 제거한 수소를 뜻한다.
수소(H₂)는 청정에너지로 주목받으나 화석연료에서 생산되는 '그레이수소'가 총 생산량 90% 이상으로, 수소 1㎏ 생산에 약 10㎏ CO₂가 발생한다. CO₂를 배출하지 않는 그린수소 생산 비율을 높여야 한다. 가장 현실적인 대안이 블루수소다.
연구진은 CO₂ 포집 흡착제의 낮은 흡착량, CO₂ 포집 선택도를 개선해 전체 공정 효율을 올렸다.
개발 흡착제는 상용 흡착제 대비 CO₂를 4.6배 이상 높은 선택도로 정밀 포집할 수 있으면서 흡착량은 기존 상용과 유사하다.
기존 상용 흡착제는 흡착량이 높으면 배출가스 중 CO₂가 아닌 메탄(CH₄)을 더 많이 포집하고, CO₂ 선택도가 높으면 흡착량이 낮아지는 단점이 있었다.
개발 흡착제는 극성을 띄고 있어 무극성도가 매우 높은 CH₄와의 인력을 최소화하는 동시에 CO₂ 친화도는 유지하도록 설계됐다.
연구진은 개발 흡착제를 적용한 진공압력변동흡착(VPSA:압력 변화에 따른 흡착량 차이를 이용한 기체 분리 기술) 공정 기술을 개발하고 연속 운전 수행을 통해 99% 순도 CO₂를 92% 회수율로 포집하는데 성공했다. 기존 흡착제는 96% 순도 CO₂를 67%만 회수할 수 있다.
특히 CO₂ 분리, 고순도 회수에 필요한 전력 소비를 계산한 결과, 1톤당 40킬로와트시(40㎾h) 전력이 필요한 것으로 확인됐다. 선도 기업인 미국 에어프로덕츠 기술(83㎾h) 대비 전력 사용이 절반이다. 포집 비용도 절반가량 줄일 수 있다.
박종호 박사는 “이번에 개발한 흡착제와 연구원이 보유한 수소 플랜트 설계 기술, 공정 개발 경험을 접목하면 연 100만톤 규모 CO₂ 포집 실증 및 1톤당 30달러 이하 저비용 블루수소 생산이 가능할 것”이라며 “선진 기술을 뛰어넘는 국산화 기술 확보로 블루수소 생산 시장을 선도하고 2050 탄소중립에 기여하기 위해 노력하겠다”고 밝혔다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
