화학연, 고순도 C1가스 생산 분리막 기술 개발... 환경신기술 검증도 획득

국내 연구진이 바이오가스, 천연가스에서 신재생 연료인 'C1가스'를 분리·정제하는 분리막 기술을 개발했다. 국내 기업도 6조원 규모 세계 바이오가스 및 처연가스 시장에 진출할 수 있게 됐다.

한국화학연구원(원장 김성수)은 김정훈 C1가스분리전환연구센터 박사팀이 C1가스를 낮은 비용으로 고효율 정제하는 '폴리설폰계 4단 분리막 기술'을 개발했다고 23일 밝혔다.

화학연이 개발한 4단 폴리설폰계 분리막 기술의 C1가스 정제 원리
화학연이 개발한 4단 폴리설폰계 분리막 기술의 C1가스 정제 원리

음식물쓰레기, 하수슬러지, 축산분뇨에서 나오는 바이오가스를 메탄 이산화탄소와 같은 C1가스(탄소 분자가 1하인 기체)로 정제하려면 불순물을 걸러내는 공정이 필수다. 천연가스도 마찬가지다. 메탄은 도시가스나 자동차 연료로, 이산화탄소는 메탄올·에탄올·올레핀 생산에 활용할 수 있다.

문제는 국내에 관련 공정 기술이 없다는 점이다. 국내에서는 독일, 프랑스, 일본 등의 상용화 기술을 수입해 쓰고 있다.

연구팀은 바이오가스나 천연가스에서 고순도 메탄·이산화탄소를 생산하는 분리막 공정 기술을 국산화 개발했다. 분리막은 바이오가스나 천연가스를 투과시키는 막이다. 막 소재의 미세기공 크기, 용해도·확산도의 차이를 이용해 C1가스를 분리하는 역할을 한다.

연구팀은 새로운 저비용·고효율 분리막을 만드는데 성공했다. 외국 기업이 사용하는 '폴리미드'보다 가격이 낮은 폴리설폰계 재료를 이용, 단가를 낮췄다. 또 분리막을 4단으로 구성하고 막면적비, 단별 압력, 유량, 온도 등 조건을 최적화 해 정제 성능을 높였다.

분리막 공정의 단별 개요
분리막 공정의 단별 개요

연구팀은 자체 개발한 분리막을 이용해 전체 플랜트 설치비용을 기존 대비 절반 이하로 낮출 수 있다고 설명했다. 성능도 뛰어나다. 메탄을 98%를 회수해 98%의 높은 순도로 생산한다. 이산화탄소도 95% 이상으로 회수해 만든다. 뛰어난 가격 및 성능 경쟁력으로 수입대체 및 수출을 기대할 수 있다.

최근에는 정부도 관련 기술의 역량을 인정했다. 환경부가 관련 분야에서 처음으로 환경신기술 인증·검증을 마쳤다.

김성수 원장은 “그동안 일부 선진국만 보유한 막분리 정제기술을 독자 개발, 환경신기술 검증을 받았다”면서 “국내외 공정에 실질 적용할 수 있다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com