아사히카세이, CO2·수소 활용기술 개발 … 녹색화학 탐색
화학저널 2019.10.28
일본 아사히카세이(Asahi Kasei)가 주력분야로 설정하고 있는 환경·에너지 분야의 신기술 개발에 힘을 기울이고 있다.
화력발전소, 공장에서 발생하는 폐가스로부터 이산화탄소(CO2)를 효율적으로 분리·회수하는 흡착제, 코스트가 높은 백금을 사용하지 않는 연료전지용 촉매 등을 개발하고 있으며 CO2 등을 원료로 화학제품 및 연료를 생산하는 친환경 녹색화학(Green Chemistry)을 위한 탐색연구도 추진하고 있다.
아사히카세이는 저탄소사회에 필수적인 CO2 및 수소 활용기술을 개발하는 이노베이션틀 통해 사회변혁을 주도할 방침이다.
아사히카세이는 다공질 구조의 광물인 제올라이트(Zeolite)를 이용해 CO2 흡착제를 개발하고 있다.
제올라이트는 특정 크기의 분자를 포착하는 분자 인식성을 보유하고 있어 세공구조를 정밀하게 제어함으로써 CO2만을 선택적으로 흡착할 수 있는 것으로 파악되고 있다.
화력발전소, 공장 등에서 발생한 폐가스로부터 CO2를 분리·회수할 때에는 일반적으로 아민(Amine)계 화합물 용액을 이용하나 아민계 용액은 CO2를 회수할 때 고온이 필요해 방대한 에너지가 소비되는 단점이 있다.
아사히카세이는 제올라이트계 흡착제의 특성을 활용해 분리·회수 시스템을 개발·검증하고 있다.
수소로 발전하는 연료전지용은 탄소를 주원료로 백금을 사용하지 않는 탄소복합 촉매, 수소이온을 전도하는 막 소재 등을 개발하고 있다.
탄소복합 촉매는 연료전지 코스트의 절반 가량을 차지하는 것으로 알려진 백금을 대체할 수 있는 소재로 산소를 환원하는 음극(Cathode)에 사용하며 발전효율이 세계 최고수준으로 평가되고 있다.
최근에는 실용화를 위해 내구성을 향상시킴과 동시에 공업적으로 양산할 수 있는 기술을 개발하고 있다.
2015년 채택된 파리기후협정은 산업화 이전에 비해 지구 평균온도가 섭씨 2도 이상 상승하지 않도록 온실가스 배출량을 단계적으로 감축하는 내용을 담고 있다.
이에 따라 풍력, 태양광 등 출력이 불안정한 재생에너지를 대량 도입하기 위해서는 과잉전력을 수소 등으로 변환해 활용하는 P2G(Power to Gas) 기술이 필수적이며, 온난화를 유발하는 CO2를 회수해 자원으로 활용하는 CCU(Carbon Capture Utilization)도 중요한 기후변동 대책으로 주목받고 있다.
아사히카세이는 재생에너지를 이용해 그린수소를 생산하는 알칼리수 전해설비 사업화를 추진하고 있으며 촉매, 막 등 기반기술을 응용해 수소, CO2를 활용하는 기술 창출에 주력하고 있다.
강점을 보유한 기술군을 중심으로 업스트림, 다운스트림 등 서플라이 체인의 다양한 파트너들과 연계하면서 CO2를 아예 배출하지 않는 무배출시스템(Zero Emission)에 기여함으로써 환경·에너지 분야를 선도하기 위한 전략을 적극화하고 있다.
알칼리수 전해설비는 독일 연구센터에서 실증시험을 진행하고 있으며 유럽기업 및 연구기관이 모여 CCS 기술을 개발하는 ACT ALGIN-CCS 프로젝트에도 참여하고 있다.
화력발전소에서 배출된 CO2와 그린수소로 자동차용 연료인 DME(Dimethyl Ether)를 생산해 자동차를 주행하는 시험도 준비하고 있다.
유럽은 2030년 재생에너지 사용비율을 27%에서 32%로 끌어올리는 내용을 포함한 새로운 환경목표를 설정해 각국에서 P2G 등 다양한 기술 개발을 활발하게 진행하고 있다.
아사히카세이는 새로운 프로젝트에 대한 참여 기회를 모색하고 그린수소 제조효율을 향상시키는 촉매를 개발해 설비를 판매할 뿐만 아니라 그린수소 공급, ICT(정보통신기술)를 활용한 원격감시 시스템 등을 제공하는 솔루션 사업으로 확대할 방침이다.
유럽에서 그린수소 시장이 본격 형성될 것으로 예상되는 2025년 사업규모를 100억엔 수준으로 육성하겠다는 목표를 세우고 있다.
자원과 환경의 지속성을 고려한 녹색화학의 탐색연구 및 개발도 적극화하고 있다.
CO2를 유용한 일산화탄소(CO)로 변환하는 전해기술, 그린수소를 이용해 암모니아(Ammonia)를 합성하는 기술, 물과 질소로부터 암모니아를 직접 합성하는 전해기술 등을 연구대상에 포함하고 있다.
아사히카세이는 CO2 베이스 화학제품 생산기술도 선도하고 있다.
세계 최초로 CO2를 원료로 사용하는 PC(Polycarbonate) 제조 프로세스를 확립한데 이어 PC의 원료로 사용되는 DPC(Diphenyl Carbonate)도 양산화 실증시험에 성공했다.
우레탄수지(Urethane Resin)의 원료인 HDI(Hexamethylene Diisocynate)는 사업화 검토 단계에 들어간 것으로 알려졌다.
이밖에 CO2를 이용해 의료용 접착제, 고기능성 수지·섬유 등을 합성하는 기술도 개발하고 있다.
<화학저널 2019년 10월 28일>
|