[올해의신기술]<18>메탄 및 CO₂ 혼합가스 분리막 정제공정

한국화학연구원이 개발한 '메탄 및 이산화탄소(CO₂) 혼합가스 분리막 정제공정 기술'은 음식물 쓰레기에서 나오는 온실가스를 고순도로 분리 정제해 유용한 자원으로 만드는 기술이다. 독일, 일본을 비롯한 외국 기업이 주도하는 기술을 국산화한 성과물이다.

음식물쓰레기, 하수슬러지, 축산분뇨에서 발생하는 바이오가스에는 메탄과 CO₂가 함유돼 있어 화학연료로 활용할 수 있다. 하지만 실록산, 황화수소, 암모니아, 수분 등 분순물 때문에 바로 자원으로 쓰기 어렵다. 바이오가스 정제기술 수요가 늘어나는 이유다. 국내에서는 외국의 상용화 공정 기술을 수입, 활용하는 실정이다.

화학연이 개발한 메탄 및 이산화탄소(CO₂) 혼합가스 분리막 정제공정의 세부 모습.

화학연은 메탄과 CO₂를 도시가스, 자동차연료 및 화학연료로 바로 생산하는 기술을 우리나라에서 처음으로 개발했다.

이 기술을 적용하면 바이오가스에서 최대 98%의 메탄을 회수율 98%까지 생산할 수 있다. 바로 도시가스로 활용할 수 있는 수준이다. 또 고순도 CO₂를 95% 이상 회수할 수 있다. 메탄올, 에탄올, 올레핀 등 청정 연료 및 화학제품으로 활용할 수 있다.

기술의 핵심은 4단 분리막이다. 유럽 및 일본 기업의 2~3단 분리막에 비해 가격이 3분의 1 수준으로 낮추면서 성능은 유지했다. 외국기업은 메탄 및 CO₂ 선택도는 높지만 가격이 비싼 '폴리미드' 분리막을 사용한다. 반면에 화학연은 선택도는 다소 떨어지지만 가격이 크게 낮은 '폴리설폰' 분리막을 활용했다. 분리막을 하나 더 적용하고, 공정 최적화를 통해 가격을 낮추면서 성능은 끌어올렸다. 관련 기술의 수입 대체 및 수출을 기대할 수 있다. 전 세계 140조에 달하는 바이오가스 생산·정제 공정 시장에서 영향력을 발휘할 전망이다.

기술진척도는 실용화단계인 7단계다. 지난달 말에는 환경부로부터 '환경신기술 인·검증'을 받는데 성공, 기술력을 인정받았다.

김정훈 온실가스분리회수연구그룹 박사는 “독자기술로 바이오가스 분리막 정제 기술을 개발했다”면서 “온실가스 저감 및 신재생에너지 확보에도 크게 기여할 것”이라고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com

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