고농도 이산화탄소 포집 후 재사용...일부 기술은 필리핀 발전소에 수주도

환경 오염의 주범인 이산화탄소(CO2) 배출량을 줄이는 것은 현대 사회가 직면한 과제다. 전 세계는 파리기후협약을 맺는 등 CO2 배출량 감소를 위해 노력하고 있다.

지난달 31일 한전 전력연구원이 소개한 연구·개발 성과에는 CO2 배출량을 줄이는 성과뿐만 아니라 CO2를 활용하는 개발 성과도 포함됐다.

◆ 고체 흡수제를 이용한 CO2 포집…고농도 CO2 재사용

건식 이산화탄소 포집 플랜트 전경
건식 이산화탄소 포집 플랜트 전경

‘연소 후 건식 CO2 포집 기술’은 세계 최고 수준인 80% 이상의 CO2 제거율을 보인다.

친환경 소재를 이용해 폐수·부식 발생을 최소화한 이 기술은 고체 흡수제를 이용해 CO2를 포집해 고농도로 분리한다.

건식 CO2 포집 기술을 이용하면 포집한 CO2를 99% 이상의 고순도로 액화할 수 있다. 고농도 CO2는 산업적 활용이 가능하다.

◆ 액체 흡수제도 이용…매일 CO2 180t 이상 포집

연소후 습식아민 이산화탄소 포집 설비
연소후 습식아민 이산화탄소 포집 설비

전력연구원은 건식 CO2 포집과 더불어 습식 CO2 포집 기술도 개발했다.

‘연소후 습식아민 CO2 포집 기술’은 습식아민 흡수제를 활용, 90% 이상의 포집 효율로 매일 180t 이상의 CO2를 포집한다.

이 기술은 포집공정을 최적화해 기존 흡수제와 비교해 35%의 에너지 절감 효과를 보인다.

◆ CO2와 수소의 만남…미생물 이용해 메탄 연료화

이산화탄소 메탄연료화 파일럿 플랜트
이산화탄소 메탄연료화 파일럿 플랜트

‘CO2 전환 메탄 연료화’는 신재생에너지 이용 뒤 남는 잉여전력으로 수소를 생산한 뒤 미생물을 이용, 수소를 CO2와 반응시켜 메탄으로 전환하는 기술이다.

이 기술에 대해 전력연구원은 “포집한 CO2를 메탄가스로 전환해 저장했다가 필요할 때 기존 도시가스 배관을 통해 공급할 수 있는 파워 투 가스(P2G) 기술”이라며 “풍력·태양광 발전 등의 출력을 안정화하는 데 기여할 것”이라고 했다. 향후 내년까지 대량 메탄화를 가능케 할 미생물을 확보하고 메탄가스 생산 플랜트를 구축한 뒤, 1MW급 실증설비(2022년), 50MW급 상용설비 개발(2023년)을 통해 상용화할 계획이다.

◆ 석회석으로 다시 태어나는 CO2

석회석 생산 파일럿 플랜트
석회석 생산 파일럿 플랜트

CO2를 석회석으로 전환하는 기술도 개발됐다. 석회석은 고부가 산업용 원재료이며, 전환에 사용되는 원료도 폐콘크리트, 석탄회 등 산업부산물이라는 점이 의미 있다.

CO2 포집·저장 공정 없이 가능한 것이 특징인 ‘CO2 이용 석회석 생산 기술’은 저에너지형 융합 공정으로, 지난해 ‘미국 피츠버그 국제발명 전시회’에서 금상을 받기도 했다.

전력연구원은 이 기술을 통해 CO2 배출을 감축하는 동시에 생산된 고부가 석회석을 환경, 펄프, 제지, 도료 등 다양한 용도로 활용이 가능할 것으로 보고 있다.

◆ CO2, 주방세제나 사료로 사용할 수도

중탄산소다 제조 파일럿 설비
중탄산소다 제조 파일럿 설비

CO2를 이용해 중탄산소다를 생산하는 기술도 선을 보였다. 전력연구원은 이 기술을 통해 산업용 원재료로 사용되는 중탄산소다를 일 40kg 이상 생산하는 데 성공했다고 밝혔다.

‘배가스 활용 중탄산소다 생산기술’은 별도의 포집설비 없이 90% 이상의 CO2가 제거된다.

이 과정에서 전력연구원이 개발한 새로운 탄산화 공정을 적용, 최신 분리막·전극기술을 통해 에너지를 기존과 비교하면 25% 이상 아낄 수 있다.

전력연구원은 “중탄산소다는 바이오매스 발전, 산성 가스 처리, 식품첨가물, 주방세제, 사료 등에 사용돼 온실가스의 고부가가치 활용에 기여한다”고 밝혔다.

저작권자 © 전기신문 무단전재 및 재배포 금지