화학저널 2021.03.01

MGC, DRC 합성기술개발… CCS 기술로 메탄올 합성도 본격화
미츠비시가스케미칼(MGC: Mitsubishi Gas Chemical)이 카본 리사이클 기술 개발에 적극 나서고 있다.
미츠비시가스케미칼은 이산화탄소(CO2)를 화학제품 원료로 유효하게 활용할 수 있는 카본 리사이클 기술을 개발하기 위해 도호쿠(Tohoku)대학 대학원, 일본제철(Nippon Steel)과 이산화탄소를 원료로 PC(Polycarbonate) 중간체를 제조하는 합성기술을 개발하고 있다.
일본제철엔지니어링(Nippon Steel Engineering)도 참여하고 있는 프로젝트로, 최근 NEDO(일본 신에너지·산업기술종합개발지구)의 위탁사업으로 채택됐으며 이산화탄소를 원료로 PC 중간체 DRC(Dialkyl Carbonate) 합성에 주력하고 있다.
2013년 도호쿠대학 대학원의 도미시게 게이이치 교수와 일본제철 연구팀이 이산화탄소와 메탄올을 반응시켜 DRC의 일종인 DMC(Dimethyl Carbonate)를 고효율로 합성하는 기술을 개발했으며, 이후 PC 사업을 영위하고 있는 미츠비시가스케미칼이 2014년부터 참여해 제조, 연구 등에서 축적해온 노하우를 활용함으로써 프로세스 실용화에 총력을 기울이고 있다.
NEDO 위탁을 통해서는 DMC를 포함해 DRC를 대상으로 합성기술을 개발하고 있다.
도미시게 게이이치 교수가 합성 반응과 관련된 기초 데이터를 축적하면, 일본제철이 촉매 연구를 담당하고, 미츠비시가스케미칼은 프로세스 실용화 연구를 맡고 있는 것으로 알려졌다.
마찬가지로 2014년부터 프로젝트에 참여해온 일본제철엔지니어링은 발전소에 설치하는 이산화탄소 회수 플랜트를 상업화한 경험을 살려 공동연구를 지원하고 있다.
최근에는 이산화탄소 배출량 평가에 정통한 도호쿠대학 대학원 후쿠시마 야시로 교수도 공동연구에 참여해 PC 중간체를 합성하는 기존기술보다 저탄소화 효과가 뛰어나다고 평가한 것으로 알려졌다.
이산화탄소 배출량이 적은 카본 리사이클 기술을 확립해 발전소에서 회수한 이산화탄소를 원료로 중간체, PC까지 생산할 방침이다.
PC를 생산할 때 나오는 이산화탄소 배출량 저감 기술을 개발하는 방안도 구상하고 있으며 현재 진행하고 있는 프로젝트가 잘 진행되면 스케일을 확대한 후 실증실험을 추진할 계획이다.
PC는 카본 리사이클 기술 확립에 중요한 EP(엔지니어링 플래스틱)로 글로벌 생산능력이 500만톤을 상회하고 있는 가운데 이산화탄소 흡수력이 높은 것으로 알려졌다.
제조공법은 현재 주류를 이루고 있는 계면공법 외에 BPA(Bisphenol-A)와 DRC 등 탄산에스터를 용융 상태로 합성하는 용융공법이 주로 사용되고 있다.
계면공법은 독성이 강한 포스겐(Phosgene)을 사용하지만 용융공법은 이산화탄소를 원료로 사용해 환경성은 물론 안전성까지 확보할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
미츠비시가스케미칼은 미츠비시중공업(Mitsubishi Heavy Industries)의 자회사인 미츠비시히타치파워시스템즈(Mitsubishi Hitachi Power Systems), 미츠비시중공업엔지니어링(Mitsubishi Heavy Industries Engineering)과 연계해 NEDO의 공적 사업에서 정유공장에서 나온 이산화탄소를 원료로 메탄올을 합성하는 이산화탄소 회수 및 이용(CCU) 기술을 조사하는 작업에 착수했다.
홋카이도(Hokkaido)의 도마코마이(Tomakomai)에서 미츠비시가스케미칼을 비롯해 총 34사가 출자한 CCS Research가 정유공장에서 배출된 이산화탄소룰 회수한 후 지하에 저류(CCS)시키는 대규모 실증실험을 진행하고 있다.
CCS 설비에서 나온 이산화탄소와 정유공장에서 부생된 수소, 수전해설비에서 발생시킨 재생가능에너지 베이스 그린수소 등을 원료로 메탄올을 하루 20톤 합성하는 방식을 구상하고 있으며, 미츠비시가스케미칼은 메탄올을 합성하는 촉매 평가와 프로세스 기본설계를 맡고 있다.
카본 리사이클 기술로 메탄올을 생산할 때 경제성‧사업성 면에서 과제를 도출하고 사업화하는데 박차를 가할 예정이다.
미츠비시가스케미칼은 CSR(기업의 사회적 책임) 강화를 목표로 2019년 10월 CSR 추진실을 신설했고 2020년 4월에는 에너지‧기후변화 문제 해결을 위한 사업화, 환경문제에 대한 적극적이면서도 능동적인 대응을 포함한 과제를 표명한 바 있다.
현재 사내에서 이산화탄소 감축을 장기 목표로 설정하고 있으며 카본 리사이클이나 CCU 기술도 장기 목표 달성을 위한 로드맵에 추가해 개발 활동을 본격화하고 있다.
탄소 수가 1인 화학제품 프로덕트 체인은 C1 화학으로 구분하고 있으며 미츠비시케미칼의 주력제품인 메탄올이 C1 화학의 중심이라고 확신하고 있다.
C1 화학에서 축적한 기술력을 활용해 기술 입각형 환경 공헌을 추진해나갈 방침이다.
<화학저널 2021년 3월 1일>
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