[투데이에너지 홍시현 기자] 한국에너지기술연구원(원장 김종남, 이하 에너지연)이 개발한 ‘CO₂ 포집 기술(KIERSOL)’이 SK머트리얼즈(주)에 기술이전됐다.
에너지연 온실가스연구실 윤여일 박사 연구진은 화력발전소, 제철소, 시멘트, 석유화학, 유리용해로 등 다양한 산업에 적용 가능한 CO₂포집 기술을 국산화했다. 연구진은 해외 기술대비 저렴한 흡수제 원료를 사용하고 적은 에너지로 운전 가능한 공정기술을 통해 CO₂ 포집 비용을 낮췄으며 흡수제 핵심 조성 확보, 원천 설계 및 엔지니어링 기술을 100% 국산화해 3건의 실증 과제를 통해 성능을 입증했다.
현재 대규모 CO₂ 포집 운전 실적을 보유한 국산 기술이 없어 2~3년 내로 중규모실증 등을 통해 규모 격상(Scale-Up)되지 않는다면 대형 CO₂ 배출원 대상 CO2 포집은 Mitsubishi Heavy Industry(일), Aker Solution(노), Fluor/UOP/Exxon(미), BASF(독) 등 해외 CO₂ 포집기술 라이선스를 고가에 구매해 사용해야 할 상황이다.
연구진이 개발한 키어솔(KIERSOL)은 7개국(한국, 미국, 중국, 캐나다, 호주, 인도, 독일)에 특허 등록된 CO₂ 포집용 액상 흡수제와 이를 활용한 공정기술이다. 혼합 가스 속에 포함돼 있는 CO₂를 선택적으로 흡수 포집해내는 기술로써 흡수탑과 재생탑의 조합으로 구성돼 있다. 키어솔을 통해 분리한 CO₂는 약 99.5%로써 고순도 액화 공정을 통해 반도체용 CO₂(99.999%)까지 활용 가능하다.
키어솔은 탄산칼륨을 주물질로 해 산소 내산화성이 강한 반응 속도 촉진제가 혼합돼 있는 수용액상 흡수제다. 혼합 가스의 특성에 따라 KIERSOL-P(10기압 이하 석유화학용), KIERSOL-N(천연가스 발전소용), KIERSOL-C(석탄화력/시멘트/제철용), KIERSOL-B(바이오메탄용)으로 세분화해 개발됐다. 공정 설계 기술을 자체 개발했으며 상용화 촉진을 위해 세계 3번째로 1톤 CO₂/일 규모 모바일 공정을 40피트 수출형 컨테이너 6기 규모로 제작해 국내외 CEO들에게 실제 운전 데이터를 실시간 현장에서 볼 수 있게 함으로써 국산 기술 투자 선택을 용이하게 했다.
해외 엔지니어링 업체들은 CO₂ 포집을 위해 주로 아민을 주물질로 활용하고 있다. 그로 인해 주입 가스 중 산소에 의한 아민 산화 분해, 50℃ 이상 승온되는 CO₂ 흡수 반응열 억제용 흡수탑 내 인터쿨러 활용, SO₂에 부반응이 일어나는 흡수제, 재생열에 의한 흡수제 열변성, 거품생성 방지제 사용, 수산화나트륨 투입을 통한 리클레이머 활용 등 많은 단점이 있으나 키어솔은 이러한 문제점이 거의 없는 기술이다.
연구책임자인 윤여일 박사는 “이 기술을 본격 상용화에 적용해 CO₂ 포집비용을 낮춤으로써 세계 CCUS 상용화를 리드할 수 있을 것”이라며 “특히 부생수소 생산 공정 중 발생하는 CO₂도 포집 가능한 기술이기에 향후 블루수소 생산의 핵심적 역할을 할 것으로 전망한다”고 밝혔다.
한편 SK머티리얼즈는 에너지연으로부터 이전받은 ‘CO₂ 포집 기술’로 한국뿐만 아니라 북미지역(전용실시권)까지 진출해 CCUS사업을 위한 핵심 기술로 활용할 계획이다.