AKC, 고효율 제올라이트계 흡착제 개발 … 2025-2030년 사업화

아사히카세이(Asahi Kasei: AKC)가 이산화탄소(CO2) 분리‧회수 시장에 진출한다.
이산화탄소 흡착성이 뛰어난 흡착제를 개발한 후 시스템화해 2025-2030년경 사업화할 계획이다.
화력발전소나 공장에서 배출되는 이산화탄소를 고효율로 회수할 수 있게 되면 화학원료 등으로 전환하는 카본 리사이클 기술을 본격화할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
글로벌 화학기업들은 일본, 유럽, 중국 등이 잇따라 온실가스 배출량을 실질적으로 제로(0)화하겠다는 목표를 공개하면서 혁신기술 개발에 박차를 가하고 있다.
아사히카세이가 개발한 이산화탄소 흡착제는 다공질 무기소재인 제올라이트(Zeolite)에 칼륨을 합침시킨 후 정밀하게 제어해 개발했으며 타원형처럼 8원환 세공구조를 갖추고 있다.
8원환 세공구조에 들어맞는 이산화탄소를 포착한 후 질소, 메탄(Methane) 등 더 큰 분자를 가려냄으로써 이산화탄소만 선택적으로 흡착할 수 있다.
이산화탄소와 질소 혼합가스를 사용해 흡착성을 조사한 시험에서는 기존 카본계와 제올라이트계 흡착제는 질소 1에 대한 이산화탄소 흡착량이 5-15에 불과했으나 아사히카세이가 개발한 제올라이트계 흡착제는 100이 넘었다.
화력발전소와 공장에서 배출된 배기가스에서 이산화탄소를 분리‧회수하기 위해서는 현재 아민 화합물을 사용해 이산화탄소를 화학적으로 흡착시키는 아민 흡수액을 주로 사용하고 있다.
아사히카세이가 개발한 제올라이트계 흡착제는 물리적인 흡착방법으로는 불가능하다고 여겨졌던 아민 흡수액 수준의 높은 흡착성을 실현한 것으로 평가되고 있다.
아사히카세이는 제올라이트계 흡착제를 투입한 이산화탄소 분리‧회수 시스템도 개발하고 있다.
소‧중형 플랜트용 진공 스윙 흡착(VSA) 방법을 활용한 고정상 방식과 대형 플랜트에 적합한 온도 스윙 흡착(TSA) 방식에 따른 순환유동상 방식 등 2가지 장치를 개발하고 있는 것으로 알려졌다.
이산화탄소 분리‧회수 시스템은 이산화탄소 흡‧탈착에 필요한 에너지 소비가 대부분을 차지하고 있으나, 아사히카세이가 개발한 제올라이트계 흡착제는 아민 흡수액보다 소비 에너지가 약 50% 수준으로 적어 분리‧회수 프로세스의 에너지 절감이나 코스트 감축이 가능할 것으로 기대되고 있다.
화학제품 합성, 자동차 배기가스 정화용 촉매 등으로 사용하고 있는 제올라이트를 원료로 사용함으로써 유황 등 불순물에 대한 내구성도 높은 것으로 평가되고 있다.
아사히카세이는 흡착제 자체 성능 뿐만 아니라 플랜트 사이즈에 맞추어 장치를 최적화함으로써 코스트를 저감할 수 있도록 발전시키고 있다.
장치별로 프로세스 기본기술을 확립하고 실제 가스를 사용한 실증을 거쳐 소형용은 2025년, 기술 난이도가 높은 대형용은 2028-2030년경 사업화할 계획이다.
일본은 온실가스 배출량을 2050년까지 실질적 제로화하기 위해 이산화탄소룰 회수하고 땅속에 매장하거나 화학원료 등으로 재이용하는 CCU(Carbon Capture & Utilization) 기술을 주목하고 있으며 바이오가스, 암모니아(Ammonia), 수소 제조 플랜트에서 이산화탄소를 제거하거나 탄산음료와 드라이아이스 등에 사용하는 액화탄산용 이산화탄소를 고순도로 정제하는 등 이산화탄소 분리‧회수 기술의 응용영역 확대에 주력하고 있다.
가축의 분뇨와 소각 가능 폐기물을 발효시켜 얻을 수 있는 바이오가스에 30-40% 함유돼 있는 이산화탄소를 추출해 제거한 바이오메탄은 비화석에너지로 주목을 받고 있다.
독일은 약 1만개에 달하는 바이오가스 플랜트에 이산화탄소 분리‧회수 시스템을 설치해 바이오메탄을 생산하고 있다.
다른 유럽 국가들도 비슷해 만약 유럽에 현존하는 모든 플랜트가 이산화탄소 분리‧회수 시스템을 도입한다면 바이오메탄 시장이 최대 8조6000억원대로 급성장할 것으로 기대되고 있다.
천연가스 플랜트와 시멘트 공장, 화력발전소 등 대규모 이산화탄소 분리‧회수 시장은 2030년 2조7000억엔대로 확대될 것으로 예상하고 있다.
아사히카세이는 이산화탄소를 원료로 PC(Polycarbonate)를 제조하는 기술을 세계 최초로 실용화하는 등 저탄소‧순환형 사회에 기여할 수 있는 기술 개발에 총력을 기울이고 있다.
재생가능에너지 베이스 그린수소를 공급하는 알칼리 수전해 시스템도 사업화를 위한 기술 실증을 추진하고 있다.
아사히카세이는 2030년 이산화탄소 고정화 및 유효이용, 수소 제조 분야에서 No.1을 목표로 기술개발을 가속화하고 있다. (K)