왜, DME에 주목하는가
왜, DME에 주목하는가
  • 승인 2007.02.05
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DME, 친환경에너지로 ‘주목’
▲ 손병호 산업자원부 에너지안전팀 사무관
1. DME는 무엇인가

■ 관심과 기대

지구온난화(global warming)로 촉발된 지구환경에 대한 위기의식은 기후변화협약(UN Framework Convention on Climate Change)을 탄생시켰다. 우리나라는 1993년 12월 기후변화협약에 가입하였고 2002년 10월에는 교토의정서(Kyoto protocol)를 비준하였으나 구속적인 온실가스(Greenhouse Gases) 감축의무는 부담하고 있지는 않다. 그러나 세계 10위의 온실가스 배출국인 우리나라가 언제까지나 지구온난화의 주범인 온실가스 감축의무 부담을 면제 받을 수는 없을 것이다.

우리나라도 이러한 세계적인 추세에 맞추어 여러 가지 정책적 대안을 추진하고 있다. 기존 에너지원의 대체를 위한 신·재생 에너지의 개발·보급, 배출가스 제어기술의 개발 등 다양한 정책들을 활발히 추진하고 있다.

DME(Dimethyl Ether. CH3OCH3)는 친환경적 특성으로 인해 이러한 정책을 추진할 수 있는 에너지로 주목받고 있다. DME는 메탄가스(CH4), 이산화탄소(CO2), 천연가스로부터 제조할 수 있고 오존층을 파괴하지 않아 머지않은 장래에 우리의 고민을 덜어주는 각광받는 에너지가 될 것으로 기대된다.

현재도 DME는 인체에 무해하여 에어로졸(Aerosol) 분사제나 화장품에 사용되고 있으며 일부 화학원료용으로도 사용되고 있다. 앞으로 경제성 있는 대량 생산이 이루어지고 안전이 확보된다면 가정용뿐만 아니라 발전용, 수송용 등 산업전반에 걸쳐 널리 사용될 것으로 예측 된다.

특히 수송용 연료로 사용할 경우 기존의 가솔린(gasoline)이나 디젤유(Diesel油)에 비해 질소산화물(NOx) 및 미탄화수소의 배출이 매우 낮아 ULEV(Ultra Low Emission Vehicle)의 규제치를 만족할 수 있는 청정에너지로 평가되고 있다.

■ DME의 특성

DME는 공기 중에 장시간 노출되어도 과산화물(peroxide) 형태로 생성되지 않는 화합물로서 비활성적이면서 부식성이 없을 뿐만 아니라 발암성과 마취성이 없어 인체에 무해한 것으로 알려져 있다. 물리적 성질은 LPG나 프로판(Propane)과 유사하여 동일한 방법으로 저장이나 운송이 가능하다. 또한 열량은 메탄(Methane)보다 높고 황 함유량이 없어 LNG나 디젤 연료의 대체물로서 가능성이 높다.

이러한 특성은 현재 다용도로 사용되고 있는 천연가스의 수급불안이나 LPG의 가격등락에 대처할 수 있는 역할도 할 수 있을 것으로 본다.

DME가 수송용 연료로 상용될 경우 주행거리(연비) 면에서 가솔린이나 디젤연료에 뒤지지 않으며, 배기가스의 친환경성은 오히려 양호한 것으로 나타나고 있다.

안전·경제성 통한 대량생산기술 확보
다양한 DME 활용방안 연구·검토 돼야

2. DME의 현주소

■ DME의 생산·사용

미국, 일본, 유럽 등에서 화학원료용 DME 플랜트가 가동되고 있으며, 우리나라도 연간 8천톤 정도가 생산되어 농약연료, 페인트, 에어로졸 추진제 등 화학연료용으로 사용되고 있다. 한국가스공사는 2003년 1일 생산능력 50kg의 DME 공정을 개발완료 했으며 2008년까지 일 10톤 규모의 데모(Demo) 플랜트 준공을 추진하고 있다.

중국은 연료용 DME 사업을 가장 의욕적으로 추진하고 있으며 세계 최초로 연료용 DME 플랜트를 건설하였다. 향후 중국은 20~30년 내에 DME가 중추적 역할을 할 것으로 기대하고 있다. 타 에너지에 비해 풍부한 매장량을 갖고 있는 석탄을 사용하여 DME를 생산하고 가정과 산업전반의 연료로 공급함으로써 급속한 경제발전에 따른 환경문제와 에너지부족 문제를 동시에 해결하려는 전략으로 추진하고 있다.

서방국가로서는 덴마크의 Haldor Topsoe社가 2010년을 목표로 연간 250만톤 규모의 프랜트를 추진하고 있으며 일본은 DME International社와 Japan DME Ldt.社가 2005년과 2008년을 목표로 각각 연간 150만톤, 180만톤 규모의 생산을 추진하고 있는 것으로 알려지고 있다.
■ DME의 제조·이용기술

상용화되어 있는 DME 제조기술로는 메탄올 탈수 간접법이 이용되고 있다. 국내에서도 이 방법을 이용하여 DME를 생산하고 있으나 이러한 제조법은 고가의 메탄올을 원료로 사용하기 때문에 연료용 DME를 생산하는 데는 경제성이 나오지 않는다. 그러나 최근에는 메탄가스와 이산화탄소에 촉매를 이용한 혼합개질반응을 거쳐 합성가스를 제조하고 이로부터 DME를 직접 생산하는 제조기술이 개발됨에 따라 경유와 비슷한 가격으로 생산이 가능한 것으로 알려지고 있다.

유럽은 디젤 대체연료로서 DME의 기술개발을 추진하고 있다. 1990년부터 자동차 DME 엔진의 실험을 거쳐 최근에는 IDA(International DME Association)가 구성되어 활동 중이며 미국 역시 디젤엔진용 DME 개발이 활발히 전개되고 있다.

일본 정부는 2010년 이후에는 DME를 연료용으로 실용화 한다는 목표를 가지고 아·태지역에 산재되어 있는 중소규모 천연가스전과 갈탄 등을 이용하여 해외에서 DME를 생산·도입하여 국내의 발전용, 수송 연료용, 연료전지용 등으로 사용하는 방안을 제시하고 있다.

우리나라는 DME를 디젤엔진에 적용하는 연구나 발전용 연료로 사용하기 위한 타당성 조사 등이 이루어지고 있으며 최근 한국가스공사는 경제성이 없는 소규모 가스전에서 DME를 생산하여 수송 연료용이나 가정 연료용으로 사용하는 방안을 연구·검토하고 있다.

■ DME의 안전성

현재 제한적으로 사용되고 있는 DME는 고압가스안전관리법령 및 관련 고시로 안전이 규율되고 있다. 앞으로 DME를 여러 분야에 확대·사용하기 위해서는 안전성 검증과 함께 현행 법령체계에 대한 보완이 반드시 선행되어야 할 것이다.

DME를 가장 빨리 상용화 할 수 있을 것으로 생각되는 수송 분야를 예로든다면 순수 DME로 기존의 디젤연료나 LPG를 대체하는 방법과 혼합연료 형태로 사용하는 방법이 있을 것이다. 어떠한 형태가 되었건 이를 위해서는 DME 충전설비, DME 연료용 차량 등 제반 제품이나 시설에 대한 체계적인 실증연구와 시범사업을 통해 안전성을 확인한 이후 추진되어야 할 것이다.

나아가 DME를 가정용 연료로까지 확대 사용하는 것은 사용 환경이나 소비자의 사용행태로 볼 때 보다 신중한 접근이 필요하다. 기존의 LPG에 사용되던 각종 용품 등이 DME를 사용하더라도 안전에 문제가 없는지, 현행 LPG 안전관리 체계와 같은 방법으로 안전관리를 할 것인지? 그리고 품질을 어떻게 담보하고 유통질서를 어떻게 확립할 것인가 하는 방안이 먼저 마련되어야 할 것이다.

3. DME의 가능성

DME는 다른 화석연료에 비해 상대적으로 청정성이 높고 LPG나 프로판과 유사한 물리적 성질을 지니고 있어 이들 연료를 사용하는 인프라를 안전하게 이용할 수 있는 호환성을 찾고 경제성이 있는 대량생산기술이 확보 된다면 가정, 수송, 발전 등 산업전반에 걸쳐 사용되어 지는 중요한 연료로서 자리매김하게 될 것이다.

특히 소규모 가스전을 이용한 DME의 대량생산이 가능하다면 석유나 천연가스의 수급에 제약을 받지않는 다원화된 에너지원으로서 에너지의 안정적 조달에도 크게 기여하게 될 것으로 기대된다.

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