에너지연, 생산성？회수율 높아 연 500억 수입대체효과 기대
반도체와 석유화학제품, 연료전지 연료 등 첨단산업 분야에서 활용되는 고순도 수소를 생산할 수 있는 공정과 핵심기술이 상용화됐다.
한국에너지기술연구원 석유가스연구센터 조순행 박사팀은 석유화학 등 다양한 공정에서 부수적으로 발생하는 혼합가스를 원료로 99.9999%의 고순도 수소를 생산할 수 있는 수소 PSA 공정을 개발, 처음으로 상용화하는데 성공했다고 9일 밝혔다.
수소 PSA는 수소가 포함된 혼합가스로부터 수소를 고순도로 정제하기 위해 압력이 높은 상태에서 불순물을 흡착시켜 제거하는 공정기술을 말한다.
조 박사팀은 순도가 높은 수소생산을 위해 불순물인 일산화탄소를 선택적으로 제거하는 새로운 흡착제를 개발하고 최적화된 공정설계기술을 플랜트 공정에 적용한 결과, 99.9999%의 고순도 수소와 80%의 고회수율 성능을 지닌 수소를 생산할 수 있는 기술을 확보했다.
실제로 수소PSA 플랜트를 전남 여수공단에 위치한 덕양에너젠에 설치해 인근 에틸렌 공장에서 부수적으로 배출되는 혼합가스를 원료로 시간당 최대 5000N㎥(노멀 입방미터, 1N㎥=1000ℓ)를 처리했다. 아울러 지난해 10월부터 실제 운전한 결과, 1㎥ 부피의 흡착제가 1시간을 기준으로 생산하는 수소량은 290N㎥ 외국기술을 수입해 설치된 기존 공정보다 월등했으며 수소 회수율도 6∼15% 향상됐다. 이와 함께 일산화탄소를 완전히 제거하기 위해 많은 양의 제올라이트 흡착제를 사용해야 했으나, 이번에 개발된 공정은 소량의 흡착제로 많은 양의 원료가스 처리가 가능해 30∼40%의 설치비 절감효과가 있는 것으로 파악됐다고 연구팀은 설명했다.
조순행 박사는 "이번에 개발된 공정은 세계 최고 수준의 기술력을 보유한 미국과 독일, 일본의 수소 PSA 보다 회수율과 생산성이 높은 것으로 나타나 향후 기술 의존도를 줄일 수 있게 됐다"며 "국내 석유화학공정 등 10곳에 적용하게 되면 연간 150억원의 에너지 소비비용을 절감할 수 있고 연간 500억원의 수입대체 효과를 거둘 수 있을 것"이라고 말했다.
수소 PSA 플랜트 공정은 석유화학산업의 각종 수소가 포함된 배출가스의 정제, 제철소의 코크스로 가스, 연료전지 연료, 화학, 금속, 철강, 반도체 등 산업 전반에 걸쳐 적용이 가능하다.
대전=이준기기자 bongchu@
◇ 사진설명 : 한국에너지기술연구원이 처음으로 상용화해 성공한 수소 PSA 공정이 설치된 덕양에너젠 여수공장의 플랜트.
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한국에너지기술연구원 석유가스연구센터 조순행 박사팀은 석유화학 등 다양한 공정에서 부수적으로 발생하는 혼합가스를 원료로 99.9999%의 고순도 수소를 생산할 수 있는 수소 PSA 공정을 개발, 처음으로 상용화하는데 성공했다고 9일 밝혔다.
수소 PSA는 수소가 포함된 혼합가스로부터 수소를 고순도로 정제하기 위해 압력이 높은 상태에서 불순물을 흡착시켜 제거하는 공정기술을 말한다.
조 박사팀은 순도가 높은 수소생산을 위해 불순물인 일산화탄소를 선택적으로 제거하는 새로운 흡착제를 개발하고 최적화된 공정설계기술을 플랜트 공정에 적용한 결과, 99.9999%의 고순도 수소와 80%의 고회수율 성능을 지닌 수소를 생산할 수 있는 기술을 확보했다.
실제로 수소PSA 플랜트를 전남 여수공단에 위치한 덕양에너젠에 설치해 인근 에틸렌 공장에서 부수적으로 배출되는 혼합가스를 원료로 시간당 최대 5000N㎥(노멀 입방미터, 1N㎥=1000ℓ)를 처리했다. 아울러 지난해 10월부터 실제 운전한 결과, 1㎥ 부피의 흡착제가 1시간을 기준으로 생산하는 수소량은 290N㎥ 외국기술을 수입해 설치된 기존 공정보다 월등했으며 수소 회수율도 6∼15% 향상됐다. 이와 함께 일산화탄소를 완전히 제거하기 위해 많은 양의 제올라이트 흡착제를 사용해야 했으나, 이번에 개발된 공정은 소량의 흡착제로 많은 양의 원료가스 처리가 가능해 30∼40%의 설치비 절감효과가 있는 것으로 파악됐다고 연구팀은 설명했다.
조순행 박사는 "이번에 개발된 공정은 세계 최고 수준의 기술력을 보유한 미국과 독일, 일본의 수소 PSA 보다 회수율과 생산성이 높은 것으로 나타나 향후 기술 의존도를 줄일 수 있게 됐다"며 "국내 석유화학공정 등 10곳에 적용하게 되면 연간 150억원의 에너지 소비비용을 절감할 수 있고 연간 500억원의 수입대체 효과를 거둘 수 있을 것"이라고 말했다.
수소 PSA 플랜트 공정은 석유화학산업의 각종 수소가 포함된 배출가스의 정제, 제철소의 코크스로 가스, 연료전지 연료, 화학, 금속, 철강, 반도체 등 산업 전반에 걸쳐 적용이 가능하다.
대전=이준기기자 bongchu@
◇ 사진설명 : 한국에너지기술연구원이 처음으로 상용화해 성공한 수소 PSA 공정이 설치된 덕양에너젠 여수공장의 플랜트.
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