에네오스, 다이렉트 공법 개발 … 치요다, 실증 프로젝트

MCH(Methyl Cyclohexane)를 활용한 수소 사업화가 부상하고 있다.
MCH는 유기 하이드라이트의 일종으로 상온‧상압에서 액체 상태를 유지하기 때문에 취급이 용이하고 장기간 보존에 적합할 뿐만 아니라 기존 화학탱커나 석유제품 인프라를 이용할 수 있어 초기 투자비용이 적고 다른 수소 캐리어보다 실용화 장벽이 낮은 것으로 평가되고 있다.
이산화탄소(CO2) 프리 수소를 수입하고 저가에 공급하기 위해서는 장거리 수송에 특화된 수소 캐리어 개발이 요구되고 있으며, 수소 캐리어로는 액화수소, 암모니아(Ammonia), 유기 하이드라이트가 주목받고 있다.
에네오스(Eneos)는 MCH가 수소 캐리어로 부상하자 MCH 생산 확대를 추진하고 있다.
2027년까지 독자 개발한 다이렉트 MCH 공법을 활용해 MCH를 수소 환산 기준 400톤 상업화하고 2022년 전극 면적을 3평방미터로 대형화할 계획이다. 또 2025년 여러 전극을 조합해 대형 전해조를 만드는 등 기존 정유공장을 활용해 MCH 사업을 본격적으로 확대할 방침이다.
MCH는 일반적으로 수소와 톨루엔(Toluene)을 합성해 제조하고 있으나 에네오스가 개발한 다이렉트 MCH 공법을 활용하면 수소를 경유하지 않고 물과 톨루엔만으로 직접 MCH를 제조할 수 있어 공정 단축은 물론 설비투자를 대폭 감축할 수 있는 것으로 알려졌다.
에네오스는 2018년 전극 면적 100평방센티미터의 소형 전해조에서 현재 주류를 이루고 있는 알칼리 수전해와 동등한 전류밀도를 확보했으며 패러데이 효율로 알려진 MCH 전화율도 95% 이상을 달성했다.
앞으로 전해장치를 단계적으로 대형화할 계획이다. 2022년까지 면적 3평방미터의 전극을 여러 개 겹친 대형 전해조를 실현하고 수소 환산으로 시간당 1000노멀입방미터의 생산능력을 확립하는 것을 목표로 하고 있다.
이후 대형 전해조를 여러개 연결해 2027년에는 수소 환산으로 400톤 전후의 생산능력을 확보할 방침이다.
일본 신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO)의 그린이노베이션기금 900억엔을 활용하는 MCH 서플라이체인 사업화에 참여해 다이렉트 MCH 공법 개선을 추진하고 있다.
에네오스는 정유공장의 접촉개질장치에서 MCH에서 수소를 추출하는 공정을 진행할 수 있고 수소 추출 후 톨루엔을 다시 MCH의 원료로 사용하는 것도 가능하다고 판단하고 있다.
액화수소 등 다른 수소 캐리어 개발에도 참여하고 있으나 독자기술과 기존 설비를 활용할 수 있는 MCH 기술 개발에 집중투자하고 있다.
일본 엔지니어링기업 치요다(Chiyoda)는 MCH에서 수소를 추출하는 고효율‧장수명 탈수소 촉매를 개발했고, 2020년 미츠비시상사(Mitsubishi Corporation)와 공동으로 NEDO 사업을 통해 브루나이에서 MCH를 수송하는 실증 프로젝트를 수행함으로써 기술 실용화를 입증했다. 
최근에는 2025년 4만톤, 2030년 11만톤의 수소 수요가 존재한다는 가정 아래 MCH 및 액화수소를 수소 캐리어로 활용할 때의 사업 타당성을 조사하고 있으며 2021년 말 결론을 내릴 예정이다.
싱가폴에서는 미츠비시상사, 싱가폴기업 5사와 함께 MCH를 활용하는 수소 공급 사업화를 위한 양해각서(MOU)를 체결하고 조사를 진행하고 있다. 항만 내부나 도기가스, 수소발전, 선박 연료 등에 수소를 공급하는 것을 목표로 하고 있다.
네덜란드에서는 로테르담(Rotterdam)항만공사와 공동으로 국제 서플라이체인 구축에 대한 타당성을 조사하고 있다.
로테르담항만공사는 유럽 북서부의 수소 수입허브로 도약하기 위해 2050년까지 수소 취급량을 2000만톤으로 확대할 계획이며 80%는 수입하는 방안을 검토하고 있다.
치요다는 항만 입하 후 수소 서플라이체인에 대한 사업타당성 조사도 추진하고 있다.
수소충전소나 분산형 공급기지에 적합한 압축 탈수소 설비를 개발했고 발전, 제철, 산업용 유틸리티 어플리케이션도 수요기업들과 공동으로 개발하고 있다.
치요다는 MCH 수요를 예측하는 동시에 상사 등과 협업하며 중동, 오스트레일리아 등 해외에서 수입한 수소로 서플라이체인을 구축하는 방안도 검토하고 있다.
2025년까지 준상용화가 가능하다면 수소 가격을 노멀입방미터당 50-60엔, 상용화가 이루어진 2030년에는 30-45엔, 2050년에는 20엔으로 낮출 수 있을 것으로 전망하고 있다.
치요다는 2030년 수소 취급량을 175만톤으로 확대할 계획이다. MCH는 일본 45만톤에 해외 100만톤 등 145만톤, 30만톤은 현재 설계‧건설을 추진하고 있는 암모니아 플랜트로 환산했다.
일본 정부가 그린성장 전략을 통해 2030년 수소 300만톤 도입을 선언함에 따라 약 15% 정도를 담당하는 것을 목표로 하고 있다. (P)